Введение к работе
Актуальность темы. Повышение надежности и качества работы радиоэлектронных систем, внедрение автоматизированных методов и средств контроля и диагностики, в том числе применение бесконтактных методов ранней диагностики, являются актуальными задачами в области приборостроения при создании информационно-измерительных и управляющих систем, в том числе адаптивных. Это в полной мере относится к источникам вторичного электропитания (ИВЭП), среди которых наибольшее применение находят программно-управляемые (специализированные) источники вторичного электропитания (СИВЭП). Здесь одной из наиболее важных задач является обоснованный выбор эффективного диагностического обслуживания при проведении контроля и диагностики источников вторичного электропитания.
Большая номенклатура нормируемых показателей диагностирования, необходимость использования расчетно-экспериментальных методов для анализа и оценки состояния ИВЭП, связанных с накоплением больших объемов статистических данных, требуют значительных экспериментальных и вычислительных затрат. Диагностированию восстанавливаемых сложных объектов различного назначения посвящены работы многих российских и зарубежных ученых, в том числе: В. К. Федорова, В. В. Клюева, А. И. Мартяшина, А. В. Мозгалевского, П. П. Пархоменко, В. И. Сагунова, А. В. Светлова, Е. С. Согомоняна, А. Г. Схиртладзе, Г. В. Уильямса, Т. У. Уильямса, Т. Макино, М. Охаси и др.
Вместе с тем пути решения проблемы проверки и раннего диагностического обслуживания восстанавливаемых сложных объектов, таких, как СИВЭП, в условиях ограниченности технико-экономических и организационных затрат исследованы недостаточно. В связи с этим актуальной является разработка новых методик диагностического обслуживания, которые базируются на аналитическом и экспериментальном подходах, или их комбинации. Большие перспективы имеют бесконтактные методы диагностики, которые упрощают съем данных, определяют интегрированные параметры радиоэлектронных систем, позволяют организовывать адаптивный алгоритм диагностики.
Целью работы является улучшение эксплуатационных и экономических характеристик систем ранней диагностики и технического обслуживания, повышение достоверности измерений за счет создания новых ме-
тодик, совершенствования автоматизированных информационно-измерительных систем проверки и ранней диагностики источников вторичного электропитания, реализующих бесконтактные методы.
Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:
Провести анализ принципов построения и основных параметров специализированных источников вторичного электропитания, требований на проведение проверки и ранней диагностики источников вторичного электропитания.
Создать адаптивную автоматизированную информационно-измерительную систему проверки источников вторичного электропитания, включая алгоритм ее работы, программное обеспечение и организацию потоков информации и управления, что позволит автоматизировать указанные процессы.
Провести анализ и обработку получаемых диагностических данных, используя методы максимального правдоподобия, функции Лапласа, что позволит устранить случайные погрешности и промахи измерений.
Исследовать диагностические возможности сигналов помехи на выходе источников вторичного электропитания и разработать методику ранней диагностики и определения остаточного ресурса источников вторичного электропитания.
Разработать методику бесконтактного измерения параметров источников вторичного электропитания, основанную на сканировании электрического и магнитного полей, создать алгоритмы работы адаптивных автоматизированных информационно-измерительных систем ранней диагностики.
Оптимизировать временные интервалы оперативного контроля параметров СИВЭП в зависимости от способа обработки информационных сигналов.
Методы исследования базируются на положениях теории электрических цепей и сигналов, теории случайных процессов с элементами теории вероятностей и математической статистики, спектрального анализа и цифровой обработки сигнала, теории информационно-измерительных и управляющих систем.
Научная новизна работы заключается в следующем: 1. Предложена методика автоматизированной проверки специализированных источников вторичного электропитания, основанная на
формировании управляющих кодов для установки выходных параметров, их измерений и статистической обработки получаемой диагностической информации методами максимального правдоподобия, что позволяет уменьшить время проверки не менее чем на 50 % и повысить достоверность проводимых измерений до 99,5 %.
Доказано, что б частотном диапазоне спектра сигнала помехи на выходе источников вторичного электропитания содержится диагностическая информация, применимая для ранней диагностики источников вторичного электропитания.
Предложена методика ранней диагностики специализированных источников вторичного электропитания, основанная на выделении сигнала помехи, обработке его частотного спектра, выделении средневзвешенного значения спектральной составляющей и сравнении с пороговым значением.
Практическая ценность работы. Применение разработанной методики позволяет проводить оперативную диагностику специализированных источников вторичного электропитания. Разработанные автоматизированные системы ранней диагностики представляют собой аппаратно-программные комплексы, обеспечивающие снижение затрат на проведение ранней диагностики и технического обслуживания. Выдвинутые научные положения явились основой при разработке новых методик и средств диагностирования специализированных источников вторичного электропитания. Практическая ценность подтверждается внедрением опытных образцов приборов в серийное производство и учебный процесс.
Основные положения, выносимые на защиту:
Методика построения информационно-измерительной системы проверки специализированных источников вторичного электропитания, заключающаяся в построении измерительной цепи ввода данных, разработке алгоритмов обработки информации и формирования сигналов управления, их программной реализации, что обеспечивает автоматизацию процесса проверки.
Методика проведения диагностики, заключающаяся в сравнении значений напряженносгеи магнитного и электрического полей в контрольных точках программно-управляемых (специализированных) источников вторичного электропитания, получаемых с помощью бесконтактных датчиков, со значениями напряженносгеи исправного блока, хранящимися в БД, в ана-
лизе результатов и выборе новых координат положения датчиков, на основе диагностических моделей СИВЭП.
Структура информационно-измерительной диагностической системы, содержащей, в отличие от существующих, тракты измерения сигналов помехи, идентифицирующих зарождение и развитие дефектов и позволяющих осуществить раннюю диагностику источников вторичного электропитания.
Алгоритм работы информационно-измерительной системы раннего диагностирования источников вторичного электропитания, заключающийся в многократных измерениях и статистической обработке получаемой информации, что обеспечивает повышение точности и достоверности измерений.
Внедрение результатов работы.
Результаты работы внедрены на предприятии ФГУП «Кузнецкий завод радиоприборов» (прибор ранней диагностики источников вторичного электропитания и автоматизированная система проверки источников вторичного электропитания), а также в учебном процессе кафедры КиПРА ГОУВПО «Пензенский государственный университет».
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международном симпозиуме «Надежность и качество» (г. Пенза, 2004, 2005, 2006, 2008 гг.); Международной научно-технической конференции «Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации» (г. Пенза, 2004, 2006 гг.); научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в России» (г. Кузнецк, 2004, 2005 гг.); Международной научно-технической конференции «Современные информационные технологии» (г. Пенза, 2004 г.); Международной научно-технической конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2005 г.); научно-практической конференции «Проблемы качества, безопасности и диагностики в условиях информационного общества "КБД-ИНФО-2005"» (г. Сочи, 2005 г.).
Публикации по теме диссертации. Опубликовано 16 печатных работ, в том числе 1 статья в издании, рекомендованном ВАК.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Список использованных источников включает 96 наименований. Общий объем диссертации -125 страниц основного текста, в том числе 64 рисунка и 2 таблицы.
