Введение к работе
Актуальность темы. Вопроси нндгашяуаяыгого "Прогнозирования н планирования эксплуяташта технических систем с учетом их реального состоять привлекают в последнее время все большее внимание специалистов. Во многом это объясняется усложнением технических систем и повышением ответствешеоста выполняемых ими функций, что с одной стороны связано с резким ростом эксплуатационных расходов, а с яругой - со значительным ущербом от отказов таких систем. Эффект от перехода х индивидуальному принципу назначения моментов технического обслуживания определяется главным образом следующими факторами:
а) возможностью в наибольшей степени использовать ресурс каждого
отдельного объекта, чтодостгагется уменьшением числа прежяевремеїпшх
вмешательств в его работу;
б) возможностью предотвращения отказов, вызываемых выводом
определяющих параметров объекта за пределы допустимых значений, что
достигается своевременным цроаедеітеем профилактических коррекций
параметров.
Нидивидуалькое планирование эксплуатации возможно при условии получения текущей тгформации о действительной состшташ каждого объекта, т.е. реализация индивидуального подхода к эксплуатации требует непрерывного кли дискретного контроля и анализа состояния объекта. Предполагается, что реальнее техническое состоянке объекта могло оценить по результатам контроля (измерения) его параметров, а прогнозирование их изменений позволяет эксплуатировать-объект яо появлення у его iKpauerpos признаков опасного прябякжяпй К грзкяцам' допустимых значений, исключить яекоіггажи систем и узлов, а таете выполнение трудоемких работ, имеющих зачастую сомнительную полезность дая уепеапюго функционирования.
В основе юідивидуалгпого подхода к задаче планирования профилакшк лежит протезирование изменений параметроа технического состояния, осуществляемое по результатам коїпрсля. Прогнозирование технического состояния по одной реализации, т.е. по наблюдениям за одшгм конкретным объектом может проводиться только при наличии гавестных априорных характеристик процессов, протекающіос в аналогичных устройствах (модели случайного процесса дрейфа параз-.етроа), и данных о характеристиках ошибок контроля и помех.
Основные' трудности при решении, задачи индивидуального прогнозирования и угсрбвлення эксачуатацпей обусловлены тем, что для большинства исследуемых тежтескнх объектов исходная шіформашш о
-2--закономерностях изменения их параметров чрезвычайно мала. Вследствие этого известные методы прогнозвірошіия, иепользуюишг классический аппарат матемшкесхой статистики и теории случайных функций, моїуг найти применение лишь для массовик изделий, закономерности изменения параметроз которых достаточно хорошо изучены и описаны. Практически класс обьехгог, дтя кагорах имеется необходимая исходная информация, *«-ракичпвается кслашек-тугоядеш элементами систем и устройств. В этой связи весьма важной становится задача разработки методов прогнозирования, позволяющих получать достаточно надежные результаты при той исходной информации, которая может бы» реально получена при эксплуатации сложных и уникальных систем.
іісяь и основные задача работы. Цель» диссертационной работы является иесдгдоазнке и разработка методо» и алгоритмов прогнозирования зксллуаг?диоіашх изменений -пграмирра технических объектов (ТО) в условиях огранячвнкогтп исходных данных с учетом особенностей нрименешіЯ резулътатш прогноза .яри шцщвидуальном внениронаиш технического обслужившпія.
Пссіавлеішая цель доститаегея решением следующих задач: иесдадездкж к анализ иїгодсз и алгоритмов прогнозироБания изменений технического состояния ТО дія выявлении путей синтеза слторігшоп .прогноза в условиях .неопределенности исходных данных;
разработка іі кселедохшше алгоритмов преобразования математических, моделей, опксшак>іщїх зватхщшоТО;
разработка к исследо?шше рехурреіптшх адгорггшое прогнозирования дрейфа пареыетров ТО, герашфующих.достоверность п точность получаемых результатов в условиях ограниченности исходных данных;
разработка программного комплекса, орнентировашого на ПЭВМ, для реализации разработанных в диссертации алгоритмов;
экспериментальная проверка и внедрешге результатов работы;
разработка общей методики применения предлагаемых а диссертации алгоритмов в задачах прогноза состояния и управления эксплуатацией ТО.
Метши игчждовяння, Решение указанных зада»* осуществляется на основе применении методов теории вероятностей и математической статистики, теории оцгшгваїшя и оптимальной, фильтрации, математического анализа, моделирования и линейной алгебры. Используется аппарат матричной алгебры, функционального анализа и приближеіпія функций.
Проверка основных теоретических положений и выводов проводится путем проведения численного эксперимента и обработки реальных данных на
ЭВМ.
Научная нонотпа работу,
-
Сформулирован» н исследованы общие принципы построения алгоритме!) прогнозирования состояния технических объектов, приспособленных для нгпосргдствсішого включения в структуры систем управлення эксплуатацией;
-
Ратрабогш и исследован алгоритм преобразования математических моделей изменения состояния технических ойлктоз, представленных п вяле нелинейных дифференциальных уравнений;
3. Разработаны к исследованы алгоритмы рекуррентного
гарантированного прогноза при различных формях огаїсатія дрейфа
параметров телнпесхого объема;
4. Проведен срзиитстькнй аналіз разработанных Алгоритмов прогноза
и фильтров-зкстраполятороз калмагтоагкого типа, указаны сбласти sn
конкретного использования, определены требования к качеству и колэтздггу
ясхолных да:і!іь;х.
Нзиадптгу nKKfiggsa:
{. Сбщяс пряншлн построения аягсритмоз прогиозггрсзанкя зволющти состоя кия- технических объектов, приспоеоїїлснннх для непосредственного включения в структуры систем ущкалскот жеплуатзциеи.
2. Методика шдбора пргдпотг.ггелъкой структуры -модели-
прогнозируемого процесса.
3. Алгоритмы рекуррентного гсрантирскятого прогноза npss различных
формах описания дрейфа парамеїрбв-техткескіїя скстги.
4. Общая мега.вгей рекуррентного прсгаозігрозгтш мюданзкг
состояния технической системы в условиях неопределенности неходких
данных.
Практическая ценность' работы, На основа разработзкних алгоритмов построен прогршмним комплекс, функционирующий в среда MS DOS, который позволяет наиболее полно цаийьзо&ать реально имеющуюся совокутюсть езедший при прогнозировании изменений состояния технических объектов. Указанный иреграммнын комплекс возможно непосредственно включить в структуры систем управления эксплуатацией.
Реаднзання, результате? работы, Предсталлсииые а диссертации результаты исследований были получены a рш.:кзх приграний фундаментальных исследований АН СССР "Повышение належності'' систем "машина-человек-среда"4 (проект . Nt 12), госбюджетной темы "Разработка методов и алгоритмов, прогнозирования состояния сложных технических систем отйєтспмкного назначений", выполняемой по nocrammwrniio
-4-' Президиума ДВО РАН, хоздогоаорних тем ИАПУ ДВО РАН. Алгоритмы и программы, представленные в работе, использованы на предприятии ЦНИИАГ (в рамках НИР "Рабство-лН", "Разработка МОП", "Надсашость-2"), что подтверждается соответствующими актами внедрения, а также при изложении теоретического материала 5 лекционных курсах, проведении лабораторных работ, курсовом и дипломно:.» проектировании студентов, бучающшея на кафедре "Конструирование и производство радиоаппаратуры" Дальневосточного государственного технического университета.
Апсобания результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались
на научных семинарах Института автоматики и процессов управления ДВО РАН в 1989-2993ГГ.;
на межведомственном научно-техническом семинаре "Эффективность и надежность" (Орджоникидзе, Ш9г.);
- иа Республиканской научно-технической конференции "Методы
оценки и повышения надежности РЗС (Пенза, 1990г.);
- на Региональной научной конференции "Моделирование, управление
и прогнозирование" (&гздш>сток, 1991г.);
на Всесоюзной шхоле-егшшарс "Диагностирование, надежность, неразрушакиций контроль электронных устройств и систем" (Владивосток, 1990г.);
на 44-ой научно-технической конференции ДВГМА. (Владивосток, 1990г.);
- на 5-ом Всесоюзном совещания "Надежность, живучесть и
безопасность атомапгзировипшх комплексов" (Суздаль, 1991г.).
ПуЛйИЗйШа, Основные результаты исследований по теме диссертации нашли отражение із 8-ми печатных работая.
Обь?я и структура) р^бітги. Диссертация состоит из 4 глав, введения, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 134 стр., из которых 122 стр. основного машинописного текста. Количество рисунков - 8, та&гяц - 4, библиографических ссылок - 107 наименований, приложений -1.
