автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Исследование и разработка алгоритмов и программных средств для решения задач функциональной диагностики

!' Г ь ОД

- О счп

ЖлЬНЁ ЬОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Преображенская Ольга Бихторввяа

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ

Отсшичьность 05.13.01 - Управление в технических системах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владивосток

Работа выполнена в Дальневосточном государственном техническом университете, г.Владнвосток

Научный руководитель - кандидат технических наук.

доиент АН. Жчрабок

Официальные оппоненты: доктор технических наук

профессор Н. В. Кчнтт

кандидат технических наук

Ведущая организация - АООТ "ГАЛС" (г.Владивосток).

Защита диссертации состоится " 3 0 " ¿^яЬ Д-ДлС- 1996г. в часов 0 0 минут на заседании диссертационного совета Д003.30.01 Института автоматики и процессов управления (ИАИУ) ДВО РАН по адресу:

690032, г. Вчадивосток, ул. Радио, 5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института автоматики н процессов управления ДВО РАН. -

Автореферат разослан

» аЕ/цД. 1995г. •

Ученый секретарь диссертационного совел д.т.н.

Б. И. Коган

Оощая характеркетека рОстк

Ахкул*ьп0сть рз&'пи. Ваяшой проблемой в настоящее время является повышение эффективности эксплуатации сложных технических систем. Один из путей решения названной проблемы основывается на развитии методов технической диагностики. Учитывая постоянный рост ответственности функций, выполняемых техническими системами, все Содев актуальными становятся методы функционального диагностирования (ФД), т.е. проверки правильности функционирования систем при выполнении ими своих функций для своевременного обнаружения возникающих в них дефектов. Особенно это касается технологических сис.ем, систем управления, роботов и т.д.

Большой во ад в разните« методов ФД внесли работы В.ВДаннлова, А.Н.Жирабок, Н.В. йпшгг, ЕЛСКсрноушенко, Л.А.Мироновского, А-Е.Шумского, К.СЛагска; Р.Ргапка, .Шег1!ега и др.

Обзор известных методов ФД показывает, что наиболее исследованным в этой области является класс линейных систем, однако использование линейных методов дает реальных систем наталкивается на неизбежные погрешности моделирования, что заметна сшжает качество процесса ФД из-за высокой вероятности ложной тревоги. В то же время решения, полученные для нелинейных систем, как правило, накладывают ограничили на исходную систему.

Одним из важных направлений при решении задачи ФД гвляется вопрос обеспечения различимости дефектов, в том числе кратных. Анализ показывает, ■по' использование, традиционных алгоретмов построения средств диагностирования нер?дко наталкивается на невозможность различить некоторые из дефектов в ОД и, как следствие ухудшает качество процесса ФД. Эта задача может быть решена за счет использования специальных алгоритмов, -учитывающих характер проявления дефектов з поведении ОД.

Другим вопросом, требующим снимания, является задача построения средств диагностирования, обладающих 'заданными свойствами, такими, например, как уровень робастносга, сложность УД и другими. Формирование УД с заданными свойствами позволит построить средства диагносткрот чиня. наиболее полно отвечающие требованиям заказчика без потери качества процесса ФД чи счет использования специальных критериев на этане синтеза.

Сложность существующих процедур построения средств диагностирования для класса нелинейных систем вынуждает искать пути их упрощения, например, за счет использования специальной сгруктуры УД. Для систем определенного вида такие решения получены в работах А.Е. Шумского.

Также следует отметить, что алгоритмы построения средств диагностирования обычно содержат большое число шагов и элементов перебора и, как следствие, являются весьма трудоемкими. Поэтому вопрос автоматизации процс..;а построения УД представляется немальважным.

Из сказанного вытекает актуальность работы, в которой на основе теории алгебраических инвариантов разрабатываются алгоритмы построения средств диагностирования, обеспечивающие решение сформулированных выше задач и разрабатываются соответствующие программные средства.

Нель диссеугнаииоакой ргбеяп: состоит в разработке алгоритмов и программных средств дтя реализации алгебраических методов, используемых при решении задач функционального диагностирования технических систем, а также в решении ряда прикладных задач ФД.

Поставленная цель предполагает решение сп'дую;у.:х ;пё<гн.

!. Исследоза:н1е еозможпзстн учета хзраккрй вргм&ляша Д£ф£*тез В8 зтаж построения средств ' фушадок&кисго . дяашзегарохжжз ¡¡заработка

соответствующих алгоритмов. Данная задача предполагает решение таких вопросов, • как установление отношения частичного предлорядха на заданном множестве дефектов и учет его в матрице дефектов; получение критериев и алгоритмов, позволяющих провести доопределение частично заполненной матрицы дефектои; разработку алгоритмов формирования матрицы дгфекгов для сложных систем.

2. Разработка и «сслгдэвшио алгоритмов носгроеигя средств диагностирования. Решение данной задачи предполагает рассмотрение таких вопросов, кях получение алгоритмов построения средств ФД с учет м места возникновения дефектов (е динамике ОД или а датчиках ); получение алгоритмов, позволяющих для нелинейного ОД построить УД в квазилинейном виде с линейной динамикой и (в общем случае) нелинейным управлением.

3. Разработка программных средств для построения УД и моделирования ирицссса ФД Данная задача предполагает решение таких вопросов, как

разработка алгоритмов и программ синтеза средств ФД для линейных систем, разработка программы, обеспечивающей моделирование процесса ФД для линейных и нелинейных систем.

.4. Экспериментальную проверку разработанных алгоритмов и программных средств на моделях технических систем и решение задачи диагностирования установки по проверке качества строительных материалов.

Методы ксмедовття. В работе используются методы алгебры и теории управления. Проверка процедур диагностирования осуществлялась с помощью математических пакетов ЧАТЬАВ, ГЬЛот и программных продуктов, разработанных в ходе выполняемых исследований.

Каучтя нотам. В результате вьшолнешшх исследований разработаны алгоритмы, позволяющие выполнить более глубокий анализ возможных в ОД дефектов за счет установления отношения предпорядка. Исследована возможность учесга требований разработчика к свойстгтм УД и получены необходимые критерии.

На зищцггу вцяосятся следующие научные результаты.

1. Получены соотношения, позволяющие установить факт наличия отношения предпорядха между дефектами.

2. Предложены способы учета отношения предпорядка на множестве дефектов в матрице дефектов Д

3. Получены критерии доопределения свободных позиций в матрипс дефектов.

4. Предложен алгоритм построения матрицы дефектов для сложных систем.

5. Предложена процедура построения УД в квазилинейном виде.

6. Получен алгоритм построения УД с учетом дефектов в динамике ОД и датчиках.

Практическая исппясгяь. Решения, полученные в работе в виде алгоритмов и матбматичесхих соотношений, позволяют повысить качество процесса диагностирования и в ряде случае упростить процедуру синтеза УД. Разработанные программные средста позволяют сократить время, необходимое для построении средств ФД, дают.возможность выбора наиболее приемлемого решения чп счет обработки большего числа вариантов и модршропгши.ч пропегсп ФД.

Проводимые исследования являлись частью работ по колшлексной программе Госкомитета Российской Федерации по ВО "Оксанотехиика" по теме "Разработка пакета прикладных программ дли синтеза средств оперативного контроля технических средств освоения Океана" (номер гос. регистрации 01.9.20.013711) в 1992-199ь гг. Результаты исследования нашли практическое применение при диагностировании коглпяекса компьютерно* дермографии и кардиологии, при разработке стенда по. оценке качества строительных материалов в Приморскуглесгрое, в- учебном процессе Дальневосточного технического университета, в частности! при постановке курсов "Теоретические основы конструирования, технологии и надежности электронных средств", "Системы искусственного интеллекта", что подтверждается соответствуюиуио! актами о внедрении.

Аяпуоб$т:я рвбеты. Основные результаты диссетацкрнной работы были предг-авяены и обсуждались на следующих конференциях: Int. Conf. on Fault Diagnosis TOOLDLAG'93 (Toulouse, France, 1993); Int. Conf. on System, Men and Cybernetics (Le Touquet, France, 1993);_Symp. IFAC "Safeprocess'94" (Espoo, FLiiand, 1994); Japan International Electronic Mar.sfaeioring Technology Symp. (Ktmazav.'a, Japan, 199?); Youth Automation Conference (Beijing, Chine, 1995); 33rd IEEE Conf. on Decision and Control (Orlando, USA, 1994); республиканская конференция "Проблемы автоматизации 'диагностического обеспечения электронных систем" (Винница, 1993); XVIII шкала-семинар по техш,ггекой диагностики (Перш;, 1994); £<Х1-ХХХШ научно-технические конференции , ДВГТУ (Владивосток, 1992,1993,1994,1995).

Лу-б.ппсании. По результатам проведенных исследований опубликовано 9 печатных работ, в том числе в материалах 4-х зарубежных конференций.

Структура я объем. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 228 страниц, в том числе 135 страниц основного машинописного текста. 53 рисунка, 3 таблицы. Список литературы вкличает 103 наименования.

Краткое содержание работы

Во введении обосновывается актуальность исследуемой темы, определена цель и перечислены рассматриваемые в работе вопросы, описаны методы

исследований, показана научная новизна и практическая ценность результатов, приведены сведет« по аппробации и реализации основных положений диссертации.

Пстап глаза посвящена анализу технических систем, выступающх объектами диагностирования, и существующих методов их диагностирования. Рассмотрены основные подходы к решению задачи ФД и выделены вопросы, существенные с точки зрения исследуемых я работе'задач: различимость дефектов, обеспечение робастиосги процесса диагностирования, анализ места возникновения дефекгоа - в динамике ОД кии в датчиках (векторе выхода).

Рассмотрен подход к решению задачи ФД на основе аналитической избыточности, и, в частности, широко распространенный метод наблюдателей состояний, принятый в работе.

Среди задач ФД выделены вопросы различимости дефектов. Поскольку решение о наличии в системе дефекта принимается на основе анализа специального вектора невязки, рассмотрены образующие его компоненты, важные с точки зрения обеспечения раз/игпгмости.

Рассмотрены математические модели, описывающие ОД и УД, и проанализированы возможные способы учета в них дефектов ОД. Предполагается, что в качестве ОД может выступать техническая система, списываемая ч пространстве состояний нелинейной непрерывной моделью вига:

*(0 = /«'), «(О,г), уЦ)^к{хЦ),г), (1)

где / и й а общем случае нелинейные векторные функции, х-с Я", у еЯ'- Еектора состояния, входа и выхода соответственно, у - вектор параметров; в дисхретнсм случае соответствующая модель имеет вид:

хО + 1) = /№,и«М, ' АО = >Чх(0,у). (2)

Предполагается, что каждая компонента вектора невязки в, формируется соответствующим 1-м наблюдателем по правилу:

^ ,0) -"-,}•(') -У'0 > <!)

где г, - некоторая функция, причем описание 1-го наблюдателя ищется в вило;

хЩ) =/.'(хЦОМО), = ''^Гр, • (Ъ

а непрерывном случае и по аналогии - а дискретном; р - число наблюдателей.

Учитывая, что для получения требуемых для решения задач соотношений и их доказательства в работе использовался математический аппарат алгебры функций, рассмотрены его основные элементы: отношение частичного порядка <,, отношение эквивалентности = , Бинарные с герации хиС, отношение А , а также-операторы т и Ми кратко приведены выдаетитальные процедуры.

Намечен перечень вопросов, подлеаащгк решению в настоящей работе: проведение специального анализа шгоххстаа дефектов, разработка процедур построены средств ФД "с учетов места возшжнозения дгфжгез, упрощенна процедур сшггеза за счет анализа характера проявлешм дефектов, создание алгоритмов и преграммных средств, обеспечивающих процесс синтеза средств ФД.

Г.о етёрон гжя рассмотрены вопросы, связанные с анхлизоы шгажестса возможных в ОД дефехгов и их учат при построении матрицы дефектов О. которая задает соотсгтствиг между дефектами и значениями компонент вектора невг гаг е в случае возникновения в ОД одною из дефзгегоа.

На практике чаще всего используются два вида матрицы Л в первом случае столбец, соответствующий 1-яу дефекту, имеет вид /<"=(11...0...11), во втором -/"^(ОО-.Л.-ОО) (0 и 1 на 1-м местах соотьгтстошно). В этих случаях нули и единицы-з матрице дефектов /> ставятся исходя только то ЕЯвашж требований, т.е. без учета особенностей дшпмики преьгряемой системы и характера проявления дефектов. Анализ посыпает, что существуют случая, когда издо учитывать характер проявления дефектов, который выражается, в частности, в том, что из следует ддя некоторых дефектов'с!,, и певлзхи ек

и, как следста;: -, не удагтея получить ни одну из вышеописанных матриц.. Для учета характера проявления дефектов определяется минимальная функция а '10' , , удовлстворяющея услашпо

ь непрерывно; случае 'в дискретном случае - ——(а <1С'(/(х,и,у ))) = 0), I ~ 1,?,

I '

и минимальные функции а(0 и /^".удовлетворяющие условиям

«"^а1", а^х^Мй"), 1 = (6)

1 = Щ О

Построенные таким образом фуикшз! позволяют проанашгзнроиать как каждый и? дефектов, возможных в ОД влиют на компоненты вектора состояния. В работе показано, что если а (" г а(1) и, при этом а инвариантна г; дефекту с10 то невязка е, будет инвариантна и к дгфекту й) тожч. Этот фает и используется при определении понятия отношения частичного предпорядка -> ¡¡а множестве дгфекгов. Качественно это можно поясгапъ следующим образом. Пусть поведение системы с дефектом с!, совпадает с ее поведением при наличии дефектов и ¿¡\ это означает, что ког'поненты вектора выхода, не искажаемые дефектом с), , не искажаются и дефектом (¡¡. Неравенство а > а'-" формально отражает этот факт. Такие ситуации необходимо учитывать специальным образом при формировании матрицы дефектов.

Получены соотношения, позволяющие ввести отношения частичного предпорядка -> на ютожестве дефектов:

1) если акп ¿а "1 и то<*,-»<*;;

2) если а (<) 2 а <л и Р "1 £ р то й, * Н, .

Таюа{ образом, ееси при анализе исходной '-.¡стемы и возможных в ней дефектов выяснится, что между дефектами существует нетривиальное отношение то связь между алиментами матрицы дефектов X) определяется из следующих соображений: если -> (1/ , то из П(к,1)~0 следует В(кц)=0, а из В(к,])~1 -П(к,1)~1 при всех к.

На практике для анализа отношения частичного порядка между дефектами удобно использевать специально организованный граф в. Вершинами этого графа являются дефгктм, возможные в системе, дугами соединяются та из них, которые спиани отношением частичного предпорядка ->. Такой способ графической .интерпретации позволяет ¡шализнрог.зть возможные цепи дефектов вида (!, —>(¡! ->...->и является оченьнаглядным, 3 работе пред.чага<""ся дгя способа анализа полученных цепей.

1. Основан на тем, что различимость обеспечиваете!: для дефектов, находящихся па одном уровне. Термин 'Уровень" характеризует расположенно дефекте!! в графе друг относительно друга. Так, на первом уровне раежшгшотси

дефекты, в которые нет входя яда дуг, на втором - дефекты, в которые входят дуга от-дефекгов первого уровня и т.д. ■

2. Основан на том, что последовательно различаются дефекты образующие цепочки, причем внали? начинается с самой длинной цепочки.

После учета отношения частичного предпорвдка на множестве дефектов получается частично заполненная матрица дефектов В, свободные • позиции которой с учетом требований разработчика доопределяются на основе предл лженных в работе критериев.

1. Реализуелюстъ наблюдателей. Содержательный смысл этого критерия состоит в том, чтобы при выбранном расположении единиц и нулей в каждой строке матрицы Х> мфшо было построить соответствующий наблюдатель. Полученный в работе алгоритм базируется на проверке возможности построения для каждого из наблюдателей всех возможных сумм вида

(8)

. и их анализе.

В работе предлагаются два алгоритма построения сумм типа (8): первый основан на формировании всех возможных суим вица (8), второй - на проверке : существования сумм указанного вида для заданного из каких-либо соображений множества значений этих сумм.

2. Различимость дефектов. Смысл этого критерия состоит в том, что разным дефектам должны соотаетсгасзать разные столбцы матрицы Я

с 3, Робастность, т.е. минимальная чуггтштгелъность процедуры ФД к неточностям используемых моделей и помехам в динамике объекта диагностирования и измерениях.. В работе предложено правша мскаглшьаогэ расстояния, для которого столбцы матрицы I) - /(,), }<л, рассматриваемые как бинарные векторы, требуется разнести на возможно большее расстояние при фиксированном числе наблюдателей. Это может быть записано в

следующем виде: шах^шш^^/0',/0^^, где //(/(1- некоторое векторное

расстояние, 12-множесгво дефектов. Также рассмотрены вопросы обеспечения робастности за счет строгой'различимости и кодов с исправлением ошибок.

4. Минимизация чист стро.% матрицы. Выполнение этого критерия приводит к минимальному числу наблюдателей и, ках правило, минимальному объему

средств диагностирования. Для его реализации а работе предложены два алгоритма, основанных на выполнении специальной операции, названной "склеиванием " строк.

На практике желательным является учет возможно большего числа критериев, поскольку каждый из ша гэ.геет цеяыо улучшение определенных характеристик $*>оцесса ФД, по, учнтыя ая противоречивость некоторых из "них, следует всегда считаться с приоритетом испояьзсгения того или иного критерия.

Если рассматриваемая система имеет достаточно сложную структуру, то целесообразно использовать более упрощенный подход к формированию матрицы дефектов' £>. Этот подход базируется на анализе специального отношения ч-, отражающего связи мкзду различными компонентами векторов, входящих в описание cKcrei.su.

Формально определение отношения на множестве компонент векторов х, у н Г вводится следующим сбпззом: х, х)г если х, содержится в правой части уравнения для компоненты • х) шждаой системы; енаяспгиго определ.тготся отношения х, ук и у, ** л;, . В последней случае содержательный смысл отношения заключается в тем, это если у) */ > то компонента х, искажается дефектом. .

В основе алгоритма, формирующего матрицу дефектов Д лежит вдея анализа всея кратчайших испачсх, сатзкзгкшщх /'-й дефект и'компоненты, вектора .выхода. В результате их анализа .формируется промежуточная матрица С, в которой фиксируется длина тахта цепочек. В результате дальнейшего анализа выявляются зетиваяенткне дгфгйк, у которых соотЕетстзукщке столбт.г в матрице С .связаны отношением дчя всех к и некоторого числа с.

Далее по специальным правили» аягменти в. матрице С заменяются нулями и единицами, что в итоге дает искомую матрицу дефе;ггоа Д

В {рргнъей глаз; приведены полученные алгоритмы построения' УД. При' решении задач ФД для нелинейных систем возшгкны ситуации, когда искажение компоненты вектора параметров может быть йе ззфжягрогако, ивпрг-мр, за счет нулевого значения сигнала управления. Поэтому с точки зрения анализа распространен! я искаженных .сигналов (вследствие возникновения дефектов) полезны системы, имеющие линейную динамику. Такие системы должны иметь

определенную структуру, причем возможны два случая: первый - УД является линейным по динамике, выходы ОД и управлешге входят в описание УД в общем случае в нелинешгом виде и, при этом, управление и выходы ОД разнесены между собой (рис.1); второй - УД является линейным по динамике, выходы ОД и управлсшю вхедет в описание УД в нелинейном в;»де совместно (рис.2).

У

Рис. 1. Перзся структура УД , В перечисленных случаях описание УД примет вид:. для первой структуры-

*.(/ + 1) = Д*(/) + в(и) + с6'), y>{t) = tíx.(t), (9)

для второй ааруктуры-

x.{t + \)~F.x{t)+8(u,y), У.0) = Ях.(/) (Ю)

в дискретном случае, где функции g и с подлежат определению. На. практике нахождение УД в вида, соигБ-гтегвующем 'исрво»!)' ску^гшо, не всегда возможно, более общим является второй случай.

Í*

St

и

Рис. 2. Вторая структура УД

Вопросы использования наблюдателей, w.;e:oirorx линейную динамику, рас' снатркаались в работах АЕ.Шумасого, однако требование линейности динамики накладывалось ие па все УД з целом, а только на его диагностирующую часть, в то гремя ¡сяк з УД присутствовал блок формирования избыточных переменных, допускающий любые нелинейности. В настоящей работе получен алгоритм, который псзполягт за счет организации композиции специального siwa в ряде случаев полуктгь ЗД требуемой структуры.

Итак, потребуем а процессе псстрсенкя наблюдателей, чтобы их структура отвечала рис.2, Приведем саоткскгаяш лежащие в ссногз алгоритма.

ВБедсм ммкшйганую секторную фепЕцтэ , уяозг-ютворягашую условию

~-S(f(x,n)) = e(n,y>, (9)'

011 .

где q(u,y) - некоторая фушгшш. Требование мшимсльносш ■ означает, что кдоятоиенты функции 8 образуют базис множества функций, удоддетмряющих условию (9), т.о. если протасааьнхч функция ¿> удовлетворяет условно (9), то о г з:

. Сотасно принятой в работе exwm орпшнгяияя процесса ФД

предполагается, что существует функции , удовлетворяющая ргг.енсгву

*.(<) = Ж 0), . <М)

li функция/ вида г(у(/)): Из уркжедай, описиваяющях модель ОД (2) н требуемую структуру УД (10)j мажет был» получено следующее функцчонхчьное • ' уравнение:

cH/(x,;.)) = F.,5(x)+ ;{«,>■). (11)

Долге, no аналогии с сьогкоигешкм иачукгашм А-Н-Ж^рабок образуем композицию вкза rhf »Bjl/s ¿JFf'(x) + Hg(u,y). Продкффсрешдароваа o&s части

'„it ■

равенства по к, получим = // ——, откуда еяедугт, согласно определению

Л

фунхцш с5 нердсенстзо гЛ а о,

Учитывая, что ийблгог/'-тель дояжгн бгггь кнверианген к язклгртлч дефектам, например diud)%i... в полученное ваше неравгкепзо вводятся

соответствующие функции а(/1) Обозначим а* - ви'!Оа'!,Р..., где О -

*

операция алгебры функции, которая предполагает- получение функции с л

максимальным числом компонент, каждая из которых выражается через

компоненты исходных функций. Тек как rh t с<л), rh<za{m..... то rh > а', что

вместе с предыдущим дает rhi.SUа . Введем функцию г*, удовлетворяющую условию г*h = hQSZXa .

На основе полученных соотношений в работе получен алгоритм построения УД требуемой структуры.

Следует отметить, чтц при таком подходе в качестве УД могут выступать не только наблюдатели, с так - называемые контрольные соотношения, которые в англоязычной литературе обозначаются термином pariry relations. Так будет, когда полученные средства диагностирования описываются не в пространстве состояний, а задаются в виде вход-выходных соотношений.

При разработке алгоритмов даагаосгнроаания выделены два частных случая, соответствующих местам возникновении дефектов - дефекты в динамике системы и дефекты в датчиках. Для каждого из случев в работе приведены алгоритмы, позволяющие получить модель УД для линейного ОД. Используется подход на основе наблюдателей минимально возможного порядка, в Котором наблюдатели синтезируются в канонической форме, а для обеспечения устойчивости вводится обратная связь по сигналу невязки. Йычисл1ггель:;ая сторона алгоритма основана на решении матричных уравнений.

Б чгвмертгй главе рассмотрены вопроосьг, связанные с решением ряда задач ФД с использованием вычислительной техники. На этапе синтеза средств диагносткровнкя это позволяет сущестшшо сократить время за счет автоматизации таких шагов Как, например, перебор. Не менее важным применением является возмшзгость с помощью ЭВМ моделировать процесс ФД. Существует большое число специализированных штематнчссюк пакетов, таын как MATLAB, MATCAD, DERIVE, МАТНЕМАТ1СЛ и т.д., предназначенных для решения тех или ю;ых инженерных задач. Однако, как показал опыт, попытка использования какого-либо га них для целей сшггеза средств ФД с возможностью моделирования наталкивается на определенные 1рудиости. В результате исследоваваний и вычислительного зкспер]шента дяя решения поставленных задач было принято решение использовать в качестве шгетрументального средства

Ь •

пакет MATLAB с созданием собственных программных средств на языке высокого уровня Си с целью выполнения аналитических вычислении

В работе разработан алгоритм, который позволяет для исходной системы, являющейся ОД и отбываемой линейными уравнениями, и заданной матрица дефектов О синтезировать УД в виде системы линейных уравнений, написана соответствующая программа.

Для нелинейных систем в ходе выполнения работы были разработаны алгоритмы, выполняющие аналитические вычисления, связанные с аппаратом алгебры функции I! реализованы соотаетствугощне программные средства. Общая схема программных средств приведена на рис. 3.

■ Поскольку все операщш, связанные с ипггезои УД, проводятся над математическими моделями, описывающими ОД, проверку качества полученного решения целесообразно проводить средеташп моделирования. В связи с этим возникла необ>&дкмссть в' создатш программных средств, котсрке бы пдавоялли выполнять моделирование в соответствия с принятой схемой органиации процесса ФД, В работе исследованы особетгости выполнения моделирования процесса ФД и рпзраоотйна состаетствующкя программа.

' Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующему:

1. Показана нгобходи гость учета ссоСикностей проявления дефектов на этапа построения средств . диттсстнр-оватгл. . В терминах алгебры функций получены соотношения, устанавливающие спсщсни; частичного предпорядка на множестве дефектов по уоп.исгеру их проявления в векторе выхода ОД. Сформулированы правила учета отношения предпорядка в матрице дефектов. Получены критерии доопределения матрице дефектов О с учетом требований к качеству щзоцесса ФД.

2. Предложена методика анализа проявлешгя дефектов в векторе выхода ОД для сложных систем. Получен алгоритм, позволявший сформировать матрицу дефектов О для таких систем.

3. Для днехретных нелинейных систем предложен алгоритм синтеза УД, имеющего специальную структуру : л!ше/;,{ую динамику и (в общем случае) выходы ОД и правление, входащке нелинейно.

4. Разработаны алгоритмы построения средств диагностирования для линейных систем с учетом места возникновения дефектов (в динамике ОД и а

Pue. 3. Структура программы построения средств ФД

датчиках) при наличии отношения частичного преддорядка на множестве дефектов.

5. Разработаны алгоритмы и программные средства для:

- моделирования процесса Ф/f для класса линейных и нелинейных систем;

- построеш!я УД для Л1шейных систем с различными правилами формирования матрицы дефектоз;

- автоматизации основных элементов алгебры функций и выполнения аналитических вычислений при построении УД иля нелинейных систем.

.. 6. Полученные алгоритмы и разработанные программные средства опробовашш ка моделях технических систем.

Пубдахйцаи по тема днссертздгш

• 1. ГХирабок А.Н., Преобр&жешжш О.В. Синтез средств диагностирован:;;! с учэто?,! характера проявления дефектов // Тезисы докладов XXXIII юбилейной

научно-технической конфереюиш. Владивосток: ДВГТУ, 1992. Кл.2.С.5б-97.

t.

2. Жпрабок Л.Н., Преображенская О.В. Алгебра дефектов и инварттанты динамических систем // XXXI научно-техническая конференция. Тезисы докладов. Владивосток: ДВГТУ, 1992. С.4Й-49.

■ 3. Жррабох А.Н., Преображенская О.В. Характер проявления дефектоз в зедгче функционального дкЕгассткрсвагжя // Труды ДВГТУ. Серия 7. Владивосток: ДВГТУ, 1993. С.49-51.

4. Преображенская О.В. Программный модуль синтеза контролирующего устройства // Надежность я эффективность компонент и устройств одгктронной техники . Межвузовский сборник научных трудов. Владивосток: ДВГТУ, 1991. С. 103-И 2.

5. Жиребок А.Н., >"уков А., ПргоОраженскгя О.В., Шумсхий А.Е. Обнаружение и поиск дефектов а иелведных аппаратах // Технические средства исследования мирового океана. Межвузовский сбсрних.- Владивосток: ДВГТУ. 1992. С.64-66.

6. Zhirabolc A.N., pRabn^finskaya O.V. Robust fault ¿ic.jncs::, ía nonlinear dynamic systems" // Proc. Int. Coaf. TOOLDIAG'93, Touiouse, France.'1993. P.5!8-523. .

7. Zhirabok A.N., Freobrazhenskaya O.V. Instrument fault detection in nominecr dynamic systems 11 Proc. 1993 IEEE .Int. Ccnf. on Systems, Msn and Cybernetics. Le Touquet, Fiance, 1993. Vol.5. P.114-119.

8. Zliirabok A.N., Preobrazhenskaya O.V. Robust fault detection and isolation in nonlinear systems // Proc. IFAC Symp. SAFEPROCESS'94. Espoa, Finland, 1934. P.244-248.

9. Zhirabok A.N., Precbrsahenskaya O.V. Nonlinear methods for fault detection and isolation in linear systems // Proc. 33rd IEEE Conf. on Decision and Control. Orlando, USA, 1994. P.30'4-3055.

Личный еплад езглорз. Среди указанных работ 8 написаны б соавторстве, в шр! автору принадлежат детальные шнорншы построения матрицы дефектов и средств диагностирования.

Преображенская Ольга Вкктерогка

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МГОРШОВ Н ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ .РЕШЕНИЯ ЭДП/л' 4ЭДНЦЙСНАШЮЙ ДИАГНОСТИКИ

АатЬрефзрат

Подписан к печати J4.J2.95 г. Усл.п.л. 0,8. Уч.-изд.л. 0,7. Формат 60x84/25- Тираж ТОО. Заказ 19.

Издано в Дал ьневостс та о м Государственном Техкйческо» Университете. Владивосток, Путинская, 10. Отпечатано участком оперативной печати ИДЛУ ДБО Р/«Н Владивосток, ул. Радио, 5.