Введение к работе
з
Актуальность темы
На всех стадиях жизненного цикла сложных технических систем (СТС) необходимо иметь оперативную и достоверную информацию об их техническом состоянии. В последние десятилетия получили распространение системы функционального диагностирования (СФД), которые производят оценку состояния технических систем, как по результатам натурных испытаний, так и в процессе их функционирования.
Возможность СФД обнаружить появление некоторых видов неисправностей до того, когда дальнейшее их развитие может привести к аварийным ситуациям, позволяет использовать сложные системы в соответствии с их техническим состоянием и предотвратить аварийные ситуации. СФД позволяет также определить место неисправности, или конкретный вид и степень неисправности, что значительно упрощает операции по анализу причин возникновения неисправности и уменьшает необходимое время на ремонт. Использование СФД является одним из эффективных путей повышения надежности СТС.
СФД используют разнообразные методы диагностирования, с заданной точностью и глубиной диагностирования определяющие исправное или неисправное состояние. Однако на практике применение этих методов встречает значительные затруднения. Сложность применения методов, основанных на моделировании неисправностей или проверке гипотез, состоит в том, что количество возможных неисправностей для сложных систем очень велико и первичные признаки этих неисправностей (величина неисправности, закон развития, момент возникновения, и т.д.) заранее неизвестны. Для устранения неопределенности, связанной с неизвестностью первичных признаков, используют различные способы, такие, как выбор вторичных качественных признаков состояния, нечувствительных или слабо чувствительных к изменениям первичных признаков; приведение вторичных количественных признаков к единичным векторам в диапазоне изменений первичных признаков и т.п.
С этой точки зрения преимущество методов, основанных на увязке измеренных и расчетных по математической модели параметров, состоит в том, что неисправность определяется с точностью до агрегата (блока) без моделирования ее конкретного вида.
Однако в случае изменения математической модели объекта диагностирования (введение конструктивных изменений) или состава измеряемых параметров (изменение условий испытаний) разбиение на
диагностируемые блоки и формирование диагностических признаков следует каждый раз производить заново. При этом возникают трудности, связанные с недостаточной формализацией этих процедур.
Кроме этого, важной задачей является повышение достоверности диагноза, на которую влияют, прежде всего, погрешности измерений и точность описания физических процессов в объекте диагностирования. Интерполяционные и статистические методы отбраковки недостоверной информации позволяют установить только случайные и грубые погрешности. Для выявления систематических погрешностей необходимо использовать функционально-аналитические методы, которые применяются и для поиска неисправностей.
Повышение сложности технической системы, увеличение объема измерительной информации приводят к увеличению размерности математической модели (до нескольких сотен уравнений), и усложняют алгоритмы диагностирования.
В связи с этим задача разработки методов и алгоритмов, обеспечивающих оперативную обработку измерительной информации и принятие достоверного решения, является актуальной задачей.
Предметом исследований, излагаемых в данной диссертации, является разработка алгоритмов функционального диагностирования по медленноменяющимся параметрам.
Объектом исследований является экспериментальная установка для испытания кислородно-спиртового газогенератора.
Цель работы
-
Разработать алгоритмы поиска неисправностей в сложных пневмогидромеханических системах по медленноменяющимся параметрам, позволяющие также отбраковывать недостоверные измерения.
-
Показать эффективность разработанных алгоритмов при диагностировании технического состояния экспериментальной
ч. установки по результатам натурных испытаний кислородно-спиртового газогенератора.
Общая методика выполнения исследований
Методической основой исследований являются работы российских и зарубежных ученых в области функционального диагностирования сложных технических систем.
Экспериментальные исследования базируются на натурных испытаниях газогенератора в составе экспериментальной установки.
Научная новизна работы
-
Разработаны способы корректного формирования математических моделей, описывающих нормальное функционирование объекта, для поиска двух основных видов неисправностей в гидравлической сети -изменения гидравлического сопротивления и утечки." Эти способы заключаются в учете балансов расходов в местах соединений агрегатов и разбиении трубопроводов на необходимое количество участков.
-
Разработан алгоритм определения глубины диагностирования на основе совокупности элементарных матриц неисправностей, формируемых с помощью двух датчиков.
-
Разработан алгоритм поиска неисправностей на основе промежуточных диагнозов, позволяющий также отбраковать недостоверные измерения.
Практическая ценность результатов работы и их реализация
Разработанные алгоритмы и программное обеспечение диагностирования на основе метода структурного исключения обеспечивают возможность выбора минимального состава датчиков для обеспечения заданной глубины диагностирования и формирования диагноза при наличии недостоверных измерений.
Полученные результаты могут быть распространены на диагностирование широкого класса сложных технических систем, математические модели которых представлены в виде систем уравнений, описывающих их функционирование.
Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе МАИ при проведении лабораторных работ и практических занятий по курсу "Испытания и обеспечение надежности ДЛА".
Апробация работы н публикации
Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на семинарах кафедры 202 Московского государственного авиационного института (технического университета) в 1998 г. и 1999 г.
Результаты диссертационной работы опубликованы в двух статьях, тезисах докладов Ш-ей международной научно-технической конференции "Чкаловские чтения" (Егорьевский авиационный технический колледж гражданской авиации, г. Егорьевск, 1999 г.) и изложены в научно-техническом отчете.
Объем работы
Диссертация изложена на 122 листах, состоит из введения, четырех глав, основных выводов и списка литературы. Список литературы содержит 39 наименований.
Автор защищает следующие основные положения работы
-
Способы формирования математической модели для поиска утечек в местах соединений агрегатов и по длине трубопроводов.
-
Алгоритм определения глубины диагностирования для заданного состава датчиков на основе элементарных матриц неисправностей.
-
Алгоритм поиска неисправностей на основе промежуточных диагнозов.
-
Разработанную математическую модель, описывающую стационарные процессы в экспериментальной установке для испытания кислородно-спиртового газогенератора, а также результаты диагностирования данной установки.
