Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности Морщинов, Евгений Дмитриевич

Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности
<
Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Морщинов, Евгений Дмитриевич. Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06.- Москва, 1998.- 334 с.: ил. РГБ ОД, 61 99-5/54-9

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ автоматических выключателей как объектов диагностирования 8

1.1. Разработка единой классификации автоматических выключателей 8

1.2. Определение внешних связей автоматических выключателей в системах защиты и пожарной безопасности электрических установок 14

1.3. Анализ структуры входных сигналов 18

1.4. Анализ структуры выходных сигналов 26

1.5. Исследование рабочих алгоритмов функционирования автоматических выключателей 32

1.6. Определение типа математических моделей для автоматических выключателей 36

Глава 2. Синтез конечных автоматов для композиции автоматических выключателей 41

2.1. Блочный синтез гомоморфных автоматов 41

2.2. Разработка полной системы элементарных автоматов для построения логических сетей 44

2.3. Синтез автоматов для главных контактов, вспомогательных контактов и главной цепи 64

2.4. Синтез автомата для теплового расцепителя 75

2.5. Синтез автомата для полупроводникового расцепителя 85

2.6. Синтез автоматов для блока электромагнитных расцепителей, блока токоограничивающих устройств, независимого и минимального расцепителей 95

2.7. Синтез автомата для несамовзводного механизма управления 104

2.8. Синтез автомата для самовзводного механизма управления 120

2.9. Синтез гомоморфных конечных автоматов 128

Глава 3. Построение диагностических моделей и алгоритмов диагностирования для автоматических выключателей 149

3.1. Определение множества технических состояний и выбор глубины поиска дефекта 149

3.2. Выбор вида и определение метода построения диагностических моделей автоматических выключателей и их функциональных частей 152

3.3. Построение диагностических моделей комбинационных функциональных частей 155

3.4. Построение диагностических моделей функциональных частей с памятью 169

3.5. Построение алгоритмов диагностирования для комбинационных функциональных частей 194

3.6. Построение алгоритмов диагностирования для функциональных частей с памятью 218

3.7. Построение диагностических моделей и алгоритмов диагностирования автоматических выключателей для рабочих режимов функционирования 249

Глава 4. Экспериментальные исследования 294

4.1. Планирование экспериментов 294

4.2. Выбор набора автоматических выключателей для проведения экспериментов 304

4.3. Экспериментальная проверка математических моделей и алгоритмов диагностирования автоматического выключателя типа А3716 306

4.4. Экспериментальная проверка математических моделей и алгоритмов диагностирования автоматического выключателя типа А3734 314

4.5. Результаты экспериментальных исследований 321

Заключение 321

Литература

Введение к работе

Актуальность работы. Автоматизированные системы пожарной безопасности (АСПБ) применяются для защиты высокорисковых объектов, в состав которых, как правило, входят электрические установки, элементами которых являются автоматические выключатели (АВ), представляющие собой аппараты защиты этих установок.

За последние 80 лет развитие автоматических выключателей стимулировалось возрастающими требованиями к их массе, габаритам, быстродействию, надежности, коммутационной способности, универсальности, энергопотреблению и регулируемости параметров. В 70 - е годы появились новые требования, связанные с использованием автоматических выключателей в автоматизированных системах управления. Возникла проблема обмена информацией между автоматическими выключателями и другими элементами систем.

Известны три основных направления решения этой проблемы:

получение, обработка и выдача информации о режиме работы электроустановки;

управление алгоритмом функционирования автоматического выключателя с помощью команд, задаваемых системой;

диагностирование автоматического выключателя во время функционирования системы.

В работах, посвященных этой проблеме, предлагаются новые элементы и алгоритмы функционирования автоматических выключателей для построения их нового поколения. Методы построения аппаратов защиты электроустановок остаются прежними, основанными на интуитивных подходах, которые не обеспечивают информационной совместимости с АСУ и диагностирование этих аппаратов.

Поэтому разработка методов диагностирования автоматических выключателей на основе их математических моделей является весьма актуальной задачей, включенной в план научной деятельности МИПБ МВД России.

Цель работы состоит в создании математического описания и алгоритмов диагностирования автоматических выключателей, которые можно реализовать с использованием современной вычислительной техники.

Научная новизна работы. В результате проведенных исследований разработаны:

теоретически обоснованая функционально полная система конечных автоматов для построения математических моделей автоматических выключателей;

гомоморфные конечные автоматы для автоматических выключателей;

- диагностические модели для полной системы функциональных
частей автоматических выключателей;

конечные автоматы и диагностические модели автоматических выключателей для рабочих режимов функционирования;

алгоритмы диагностирования для полной системы функциональных частей автоматических выключателей;

- алгоритмы диагностирования автоматических выключателей для
рабочих режимов функционирования

Методы исследования. В работе использованы методы теории конечных автоматов, технической диагностики, алгебры логики, теории гра-фов.

Практическая ценность работы. Результаты проведенных исследований позволяют: создавать автоматические выключатели из определенного набора их функциональных частей, описываемых конечными детерминированными автоматами; синтезировать математическую модель любого аппарата защиты электроустановок из набора конечных автоматов, входящих в полную систему; строить диагностические модели и алгоритмы диагностирования для любой композиции автоматического выключателя; создавать новое поколение аппаратов защиты электроустановок на основе математического описания; разрабатывать средства диагностирования для новых и модернизируемых автоматических выключателей; повысить надежность этих аппаратов и обеспечить совместимость их с другими элементами системы управления; снизить трудозатраты при эксплуатации и повысить достоверность проверок.

Реализация результатов работы. Методика диагностирования автоматических выключателей с полупроводниковым расцепителем принята для использования в технической документации по наладке и эксплуатации автоматических выключателей серии А3700 на электростанциях и подстанциях АО МОСЭНЕРГО.

Результаты диссертационной работы приняты НПО ХИМТЕХНИКА для использования в разработках по созданию систем диагностирования объектов в химической промышленности, Институт "НИИ ГРАФИТ" использует результаты, полученные в диссертационной работе для обеспече-

ния противопожарных режимов электроаппаратуры в производственных помещениях.

Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на 4 - й Международной конференции "Информатизация систем безопасности" в Высшей инженерной пожарно - технической школе МВД России в 1995 г; на 5 - й и 6 - й Международных конференциях "Системы безопасности" в Московском институте пожарной безопасности в 1996, 1997 гг. и на Международной конференции "Информатизация правоохранительных систем" в Академии МВД России в 1996 г.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 6 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 64 отечественных и 17 зарубежных наименований, приложения. Объем диссертации 332 стр., в том числе, 149 стр. основного текста, 89 рисунков, 91 таблица.

Определение внешних связей автоматических выключателей в системах защиты и пожарной безопасности электрических установок

Разработка алгоритма диагностирования формальными методами проводится на основе математической модели объекта диагностирования, представляющей собой математическое описание объекта в исправном и неисправном состояниях [34]. При этом описание неисправных состояний делается, обычно, на основе математической модели исправного объекта. Такая модель, как правило, считается заданной. Для АВ формального описания не выявлено.

Для построения математической модели исправного АВ, если рассматривать его как "черный ящик" [56] исходными данными являются множества значений входных переменных и внутренних состояний. С целью выявления указанных данных рассмотрим входные сигналы АВ, изображенные на рис. 1.1. При этом исключим из рассмотрения сигнал Zcnc, так как практически он поступает на тот же вход, что и сигнал Хву и в процессе функционирования автоматического выключателя эти сигналы не различаются.

Входные сигналы в общем случае могут состоять из набора элементарных сигналов, представляющих собой значения входных переменных. При этом по одному элементарному каналу может передаваться один или несколько элементарных сигналов [56].

При анализе структуры каждого входного сигнала, представленного на рис. 1.1, будем рассматривать все переменные, которые используются в различных типах серийных АВ, так, чтобы в целом они соответствовали композиции автоматических выключателей, выбранных для исследования в п. 1.1. Такой сложный АВ будем называть композиционным или просто композицией [56]. Сигнал Хэс характеризуется двумя переменными: напряжением хэс н и силой тока хэс т. Сила тока на входе АВ не является существенной входной переменной, так как она не служит аргументом выходной функции ZaB. Наоборот, сила тока сама является функцией, зависящей от проводимости АВ и проводимости защищаемой цепи, то есть она представляет собой выходную переменную АВ.

Напряжение хэсн поступает на два независимых входа выключателя и передается по двум различным каналам. По одному из этих каналов оно поступает на внешние выходы АВ, а по второму - к минимальному расцепителю, обеспечивающему защиту электрической цепи при недопустимом снижении напряжения сети.

Указанные каналы по разному реагируют на одни и те же значения входного напряжения. Кроме того, включение и отключение минимального расцепителя происходит при разных значениях напряжения, то есть канал защиты идентифицирует это напряжение как две различные переменные. Поэтому расщепим напряжение хэс н на три переменные: напряжение питания хэс, напряжение включения хнв и напряжение отключения хно Напряжение хэс, влияет на выходные сигналы АВ: силу тока и напряжение, но не является существенным для функционирования самого АВ. Однако при решении задач диагностирования канала питания наличие или отсутствие сигнала хэс на его входе является существенным. Поэтому напряжение питания хэс будем рассматривать как двоичную переменную, имеющую два значения, одно из которых, соответствующее нулю, обозначим символом хэс, а второе, равное 1 - символом хэс. Эти символы будем называть сигналами напряжения питания АВ. Значения напряжения хн0, воздействуют при притянутом состоянии минимального расцепителя. Если эти значения находятся в недопустимой области, то расцепитель переходит в отпущенное состояние, а если в допустимой области, то он остается в притянутом состоянии [18]. Расцепитель реагирует только на две указанные области, а изменения значений внутри этих областей он не идентифицирует. Поэтому, напряжение хно будем рассматривать как двоичную переменную, имеющую значения хно и хно, из которых хно соответствует области недопустимых значений, а хно - допустимых (рис. 1.3). Эти значения будем называть сигналами напряжения отпускания.

Значения напряжения хнв влияют на поведение минимального расцепителя, когда он находиться в отпущенном состоянии. Если эти значения находятся в недопустимой области, то расцепитель продолжает оставаться в отпущенном состоянии, а если в допустимой - он переходит в притянутое состояние, снимая блокировку на включение АВ. Расцепитель идентифицирует только две указанные области, а изменений значений внутри этих областей он не распознает. Напряжение хнв также будем рассматривать в качестве двоичной переменной со значениями хнв и хнв, из которых хнв соответствует области допустимых значений, а хнв - недопустимых значений. Значения хнв и хнв будем называть сигналами напряжения притяжения.

Синтез автоматов для главных контактов, вспомогательных контактов и главной цепи

Исходными данными для структурного синтеза логических конечных автоматов являются: полный набор логических элементов в любом базисе и необходимый набор элементов памяти. Известно, что на основе этих данных можно построить любой конечный автомат, в том числе асинхронный [17]. Для построения логических сетей в данной работе будем использовать логические функции И, ИЛИ, НЕ, а в качестве элементов памяти - те устройства, временные задержки и обратные связи, которых реализуются в конкретных функциональных частях.

Однако, описываемые функциональные части как логические элементы в известной литературе не рассматриваются. Поэтому при построении логических сетей разобьем функциональные части на логические элементы и определим для них логические функции. Если реальный элемент имеет несколько выходов, то его будем расщеплять на соответствующее число элементов так, чтобы каждый из них имел только один выход.

Главные контакты ГК = {ГК1, ГК2, ГКЗ} имеют три входные переменные (рис. 2.3): максимальный ток zyM, силу воздействия уту токоограничивающего устройства на малоподвижный контакт и координату утг траверсы, воздействующую на подвижный контакт. Выходной переменной автомата GrK является проводимость главных контактов угк. Алгоритм функционирования этого автомата опишем таблицей истинности (табл. 2.1), где утг = 1 соответствует закрытому положению траверсы 10 (рис. 2.2), уту = 1 - силе, отпускающей контактодержатель 4, ъци =1 - наличию максимального тока, угк = 1 - наличию проводимости между подвижным и малоподвижным контактами. Логическую функцию угк, определим по таблице 2.1, согласно которой совершенная дизьюнктивная нормальная форма имеет

Уравнение (2.2) показывает, что для построения логической сети автомата GrK необходимо иметь схему ИЛИ, реализующую дизъюнкцию гцм v уту и схему И для реализации конъюнкции

Кроме того в эту сеть могут входить повторители, которые не учитываются уравнением (2.2), но реально могут быть в функциональной части ГК. Представим соединение между контактами 1, 2 (см. рис. 2.2) двумя соединениями: токоограничивающим СТ и коммутационным СК, каждое из которых реализует одну логическую функцию и, следовательно, может быть представлено в логической сети отдельным логическим элементом с одним выходом (рис. 2.16).

Для токоограничивающего соединения принимается, что подвижный контакт 2 постоянно находится только в одном положении, при котором траверса 10 закрыта. Для этого соединения выходная функция уст зависит только от координаты укм малоподвижного контакта 1 и максимального тока гцм. Если малоподвижный контакт под воздействием сигнала уту = 1 отпущен, то он замкнут с подвижным контактом и проводимость уст = 1, а если под воздействием сигнала уту = 0 он притянут, то проводимость уст зависит только от тока zm. При наличии максимального тока z4M = 1, уст = 1, а при отсутствии этого тока zqM =0, уст=0.

Отсюда следует, что малоподвижный контакт КМ можно представить логическим элементом , реализующим функцию Укм = Уту а токоограничивающее соединение СТ - логическим элементом ИЛИ, реализующим функцию уст = гцм v укм. Вместе эти два элемента реализуют дизъюнкцию zUM v уту, представленную в уравнении (2.2).

Для коммутационного соединения СК примем, что малоподвижный контакт 1 постоянно находиться в отпущенном положении. Тогда его проводимость уск определяется только координатой укп подвижного контакта 2. Примем при закрытой траверсе 10 следующие значения переменных: утг = 1, укп = 1, уск = 1. Отсюда следует, что контакт КП и соединение СК можно предста Упсі

Логическая сеть комбинационного автомата для главных контактов вить логическими элементами - повторителями, реализующими соответственно функции укп = утг и уск = укп. Вместе эти повторители реализуют функцию уск = утг.

На основании изложенного и уравнения (2.2) логическую сеть автомата GrK представим 15-ю логическими элементами, из которых элементы КМ = {КМ1, КМ2, КМЗ}, СТ = {СП, СТ2, СТЗ} реализуют функцию уст = гцм v уту, элементы КП = {КП1, КП2, КПЗ}, СК = {СК1, СК2, СКЗ} - функцию уск = утг, а элемент ГК = {ГК1, ГК2, ГКЗ} - функцию угк = устуск.

Функциональную часть KB разобьем на три логических элемента: механизм переключения МП, замыкающие контакты ЗК и размыкающие контакты РК. Первые два элемента являются повторителями, а элемент РК реализует функцию НЕ. Выходные переменные z3K, zpK представляют собой электрическую проводимость соединения, соответственно, между замыкающими и размыкающими контактами. Логическая сеть автомата GKB, приведена на рис. 2.17, а алгоритмическое описание в табл. 2.2.

Выбор вида и определение метода построения диагностических моделей автоматических выключателей и их функциональных частей

Уравнения (2.34) ... (2.37) вместе с функциональной схемой (рис. 2.14) позволяют построить логическую сеть автомата GMC. Построение начнем с реализации уравнений (2.34) и (2.35). Дизъюнкция УрЦ v х0 = ур выполняется в логической сети (рис. 2.34) элементами Р и КО, а в механизме управления - рейкой 3 и кнопкой отключения 20. На вход 15 рейки воздействует сигнал уко толкателя 22, служащего выходом кнопки, а на входы 16,17,18,19 воздействуют сигналы множества урц. Любое из этих воздействий вызывает изменение угловой координаты ур рейки, связанной с входом полуоси 7. Повторитель КО, не влияющий на функцию ур, из уравнений не определяется. В логическую сеть он включен на основании функциональной схемы. Операция отрицания (урц v х0 J = упо выполняется инвертором ПО, которому в механизме соответствует полуось 7. Выходной сигнал упо отображает наличие или отсутствие механической связи между полуосью 7 и сцепным звеном 9 (механическая связь эквивалентна приложенной к телу силе).

Реакция связи упо передается к шарниру 2 через сцепное звено 9, представленное в сети повторителем ЗС. Выходным сигналом повторителя является сила узс, ограничивающая вращение шарнира относительно оси 23. Повторитель ЗС введен в сеть также на основании функциональной схемы.

Операция упк V хв = укв реализуется элементом KB, который в механизме представлен кнопкой включения 13. На один из входов кнопки воздействует сила хвот привода, а на второй, совпадающий с осью шарнира 1 - сила обратной связи упк коммутационной пружины 21. Сила упк передается от шарнира 14 к шарниру 1 через рычаг 5. Сила упк равна одной из двух составляющих силы пружины, приложенной к шарниру 1, а именно - составляющей, направленной вдоль оси кнопки и ломающей рычаги 4, 5 слева направо при отключении и справа налево - при включении. Выходным сигналом укв элемента KB является координата шарнира 1, определяемая вдоль оси кнопки 13.

Конъюнкцию (урц v ХдДУпи v хв) = ут в сети реализует элемент РЛ, а в механизме - ломающиеся рычаги 4, 5. На выходе элемента отображается координата урп шарнира 14. Из приведенного описания следует, что Ут = Урл (2-38) и, следовательно, траверса 10 должна быть представлена в сети тремя повторителями: ТР, ТГ, ТВ, выходные сигналы утр, утг, утв которых воздействуют соответственно на минимальный расцепи-тель, главные контакты и вспомогательные контакты.

Уравнение (2.36) реализуется обратной связью с помощью повторителя ПК, в качестве которого в механизме используется коммутационная пружина 21. Уравнение (2.37) реализуется повторителем ИВ, представленным в механизме кнопкой 13. Выходной сигнал zHB отображает положение кнопки. При включенном состоянии zHB = 1, а при отключенном - ъш - 0.

Синтез гомоморфных конечных автоматов

Целесообразно было бы построить один автомат гомоморфный классу автоматов, представляющих различные математические модели всех АВ. Известно, что гомоморфный автомат должен содержать все подавтоматы, изоморфные автоматам, входящим в соответствующий класс [56].

Анализ показывает, что для описания всех АВ необходимо и достаточно построить четыре гомоморфных автомата, каждый из которых соответствует определенному классу выключателей. К первому классу отнесем несамовзводные АВ с минимальным рас-цепителем, ко второму - несамовзводные без минимального рас-цепителя, к третьему - самовзводные с минимальным расцепите-лем, а к четвертому - самовзводные без этого расцепителя.

Эти гомоморфные автоматы отличаются внутренним алфавитом и алгоритмом функционирования. У самовзводных АВ механизм управления имеет два состояния, а у несамовзводных -три. Это приводит к различным алгоритмам функционирования этих АВ. Минимальный расцепитель также влияет на алгоритм функционирования - например, при низком напряжении хэс АВ без минимального расцепителя остается во включенном состоянии, а с минимальным расцепителем - переключается в расцепленное состояние.

Описание гомоморфных автоматов начнем с построения логической сети для АВ первого класса. При этом используем все элементарные автоматы, определенные в п. 2.2, за исключением автомата GMC. Соединим входы каждого элементарного автомата с соответствующими входными полюсами и выходами других автоматов, а внешние выходы отдельных автоматов с выходными полюсами. В результате получим логическую сеть гомоморфного автомата (рис. 2.36) для класса несамовзводных АВ с минимальным расцепителем, который будем обозначать символом GaH.

Для описания алгоритма функционирования автомата GaH разорвем в построенной логической сети двенадцать обратных связей и представим этот автомат в виде комбинационного эквивалента (рис. 2.37).

Автомат GaH имеет семь внутренних состояний: отключенное q0, включенное qB, расцепленное qp, минимального напряжения qMH, перегрузки qn, короткого замыкания qK, максимального тока qT. Представим эти состояния кодами (наборами), указанными в табл. 2.23.

Экспериментальная проверка математических моделей и алгоритмов диагностирования автоматического выключателя типа А3716

С целью увеличения глубины поиска дефекта в диагностической модели, по сравнению с табл. 2.2, использована дополнительная контрольная точка усв. Логическая сеть для блока электромагнитных расцепителей состоит из трех одинаковых автоматов - Gp3i, Gp32, Gp33 (см. рис. 2.24), представляющих структурные модели трех одинаковых расцепителей РЭ1, РЭ2, РЭЗ.

Примем, что вероятность поломки сердечника электромагнита равна нулю и учтем, что обрыв обмотки электромагита, в качестве которой используется главная цепь, рассматривался в функциональной части ГЦ. Отсюда электромагнитный расцепи-тель отдельного полюса представим одним неисправным состоянием Ер, которому соответствуют две неразличимые неисправности - поломки якоря электромагнита и обрыв обмотки катушки.

При возникновении неисправного состояния Ер на выходе соответствующего электромагнитного расцепителя установится константа урэ = 0, а на выходах других расцепителей, установленных в других полюсах - сигналы соответствующие их исправным состояниям.

Диагностическую модель электромагнитного расцепителя для одного полюса представим П - таблицей (табл. 3.11), состоя 167 щей из таблицы истинности для исправного состояния ер и таблицы истинности для неисправного состояния Ер, где р - номер полюса. Использованные в П - таблице коды входных и выходных наборов приведены в табл. 3.12.

Логическая сеть для блока токограничивающих устройств состоит из трех инверторов (рис. 2.25), представляющих собой математические модели трех одинаковых устройств - ТУЇ, ТУ2, ТУЗ (см. рис. 2.2). Из схемы видно,что автомат GTy образован путем параллельного соединения трех автоматов, которые будем обозначать GTyj, GTy2, GTy3.

Зададимся для отдельного токоограничивающего устройства двумя неразличимыми неисправностями: обрыв внутренних механических связей и поломка возвратной пружины, которым сопос 168 тавим одно неисправное состояние Ер. При возникновении неисправного состояния Ер на выходе токоограничивающего устройства установится постоянный сигнал уту.

Диагностическую модель токограничивающего устройства для одного полюса Р представим П - таблицей (табл. 3.13), состоящей из таблицы истинности для исправного состояния ер и таблицы истинности для неисправного состояния Ер.

Построение диагностических моделей функциональных частей с памятью

В гл.2 были построены математические модели пяти функциональных частей с памятью. В данном разделе будем строить диагностические модели только для четырех частей, так как самовзводные АВ исключены из дальнейших исследований (см. п. 2.9).

Логическая сеть для минимального расцепителя (РМ) содержит три логических элемента (см. рис. 2.28), из которых реально элемент ЯМ представляет собой якорь электромагнита, а элементы КТ1, КТ2 - катушку электромагнита. В устройстве РМ якорь включает рычаг и откидную пружину, а катушка - обмотку и сердечник [18].

Урм 1 Минимальный расцепитель функционирует в двух режимах работы. Переход его из отпущенного состояния q0T в притянутое qnp (см. рис. 2.27) будем называть режимом притяжения, а обратный переход из qnp в q0T - режимом отпускания. Каждому из режимов соответствует своя часть логической сети (см. рис. 2.28), своя логическая переменная из множества {хно, хнв } и своя часть графика (см. рис. 1.3), определяющего области логических значений {0,1} переменных хно, хнв.

Фактически в минимальном расцепителе есть только один вход, на который подается напряжение защиты хнз, условно расщепленное на две логические переменные - хно и хнв. В режиме притяжения напряжению хнз соответствует логическая переменная хнв (левая часть графика на рис. 1.3), а в режиме отпускания -логическая переменная хно (правая часть графика). В зависимости от режима работы расцепителя фактическому напряжению хнз присваивается либо логическая переменная хнв, либо логическая переменная хно и используется соответствующая часть логической сети. В режиме притяжения воздействуют только сигналы хнв и утр, а сигнал хно и элемент КТ2 исключаются. Обратная связь урм поступает непосредственно на вход элемента ЯМ. Ана 171 логично в режиме отпускания воздействуют сигналы хно и утр, а сигнал хнв и элемент КТ1 исключаются.

Начальное внутреннее состояние минимального расцепителя однозначно определяет его режим работы: состоянию q0T соответствует режим притяжения, а состоянию qnp - режим отпускания.

Поэтому любой из этих режимов можно задать путем установки начального состояния. Минимальный расцепитель не может иметь двух внутренних состояний при одном режиме работы, так как переход его из одного состояния в другое обязательно приведет к изменению режима работы.

При исправном состоянии и любой неисправности из множества {1,..., 7} минимальный расцепитель можно гарантировано установить в любое из двух его внутренних состояний, то есть задать ему нужный режим работы. При этом неисправности {1, 2, 3} могут быть обнаружены в каждом режиме, неисправности {4, 5} -только в режиме отпускания, а неисправности {6, 7} - только в режиме притяжения. Отсюда для минимального расцепителя необходимо рассматривать два режима работы и соответственно строить две диагностические модели и два алгоритма диагностирования [34]. Отсюда автомат GpM с памятью, описываемый логической сетью, можно представить двумя комбинационными автоматами: GpM п и GpM 0, из которых первый является моделью расцепителя в режиме притяжения, а второй - моделью в режиме отпускания. Представим математическую модель минимального расцепителя в режиме притяжения П - таблицей (табл. 3.15), состоящей из пяти таблиц истинности, первая из которых описывает исправное состояние ерм, а остальные - неисправные состояния. В П- таблице состояния Е1 2, Е3, Е6, Е7 соответствуют неисправностям {1,2}, {3},{6}, {7}.

Похожие диссертации на Математические модели и алгоритмы диагностирования автоматических выключателей в автоматизированных системах пожарной безопасности