«Синтез проверяющих и диагностических тестов для устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи»

1 СИСТЕМЫ ДИАГНОЗА И ТЕСТЫ

Для решения задач диагноза в технических объектах существуют два вида систем диагностирования – это системы тестового и функционального диагностирования.

Системы тестового диагностирования решают задачи: проверки исправности, проверки работоспособности и поиска неисправного элемента или множества элементов, среди которых имеется неисправный (эквивалентные неисправности). В этом случае процесс диагноза представляет собой последовательность операций, каждая из которых предусматривает подачу на входы объекта некоторого воздействия и определения на выходах реакции на это воздействие. Эту элементарную операцию называют проверкой и обозначают π. В качестве выходов могут быть использованы как основные или рабочие выходы системы, так и контрольные выходы системы.

Совокупность проверок, позволяющую решать какую-либо из задач диагноза, называют тестом Т = π1, π2, …, πn. Число входящих в него проверок называют длиной теста и обозначают буквой L.

По назначению тесты делят на проверяющие и диагностические. Проверяющий тест ТП – это совокупность проверок, которая позволяет обнаружить в системе любую неисправность из заданного множества. Он решает задачи проверки исправности системы (в этом случае список неисправностей включает все возможные в системе неисправности) и проверки работоспособности (включают неисправности, которые приводят к отказу систем). Диагностический тест ТД – это совокупность элементарных проверок, позволяющих отыскать место неисправности с точностью до класса эквивалентных неисправностей. Этот тест позволяет решать задачу диагноза поиска неисправностей.

По числу обнаруживаемых неисправностей различают одиночный, кратный и полный тесты. Одиночный тест позволяет обнаруживать в объекте все одиночные повреждения входящих в него элементов. Кратный тест позволяет обнаруживать все возможные комбинации из k одиночных неисправностей элементов, в то же самое время тест кратности k должен фиксировать не только все совокупности из k одиночных неисправностей, но и все неисправности меньшей кратности, в том числе и одиночные. Полный тест позволяет обнаруживать неисправности любой кратности, то есть все возможные.

В зависимости от числа проверок, входящих в тест, различают тривиальный, минимальный и минимизированные тесты. Тривиальный тест содержит все возможные для данной системы проверки и имеет максимальную длину. Наименьшую длину обеспечивает минимальный тест, который позволяет решить данную задач диагноза и не существует для данного устройства другого теста, который бы имел меньшее число проверок. Для построения минимального теста требуются большие объемы вычислений, поэтому на практике чаще всего строят минимизированные тесты, которые имеют длину, близкую к длине минимального теста, но синтез их требует меньшего объема вычислений.

На основе полученного теста строят процедуру диагноза, в основе которого лежит алгоритм диагноза, представляющий собой последовательность элементарных проверок, и правило анализа результата этих проверок. Алгоритм диагноза реализуется специальными устройствами, которые называются средствами диагноза. Объект диагноза и средство диагноза образуют систему диагноза. Таким образом, процесс диагноза представляет собой многократную подачу на объект определенных входных воздействий и многократное измерение, и анализ результатов на эти воздействия. Измерение и анализ результата всегда осуществляется средствами диагноза.

Системы функционального диагностирования решают задачи: проверка правильности функционирования и поиск неисправностей, нарушающих нормальное функционирование. В системе функционального диагноза средства диагноза СД не формируют воздействие на ОД. На ОД и СД поступают только рабочие воздействия РВ, предусмотренные рабочим алгоритмом функционирования объекта, т. е. система диагноза работает в процессе рабочего функционирования ОД и решает задачи проверки правильности функционирования и поиска неисправностей, нарушающих нормальное функционирование.

Функциональная схема системы функционального диагноза приведена на рис.1.

В этой системе рабочее воздействие aj поступает на основные входы объекта диагноза. С объекта диагноза снимаются сигналы yj , которые служат для управления средствами диагноза, и сигналы bj ответов объекта диагноза на входное воздействие aj. Сигналы yj управляют блоками БУ и МОД в зависимости от режима работы объекта диагноза. Между блоками БРР и ОД устанавливается прямая связь, если на систему диагноза возлагается защита объекта управления от неправильного воздействия ОД. Таким образом, в схеме функционального диагноза процедура диагноза сводится к сравнению работы идеального устройства, реализованного МОД и реального исследуемого устройства. Число неисправностей в реальном устройстве, как правило, велико, поэтому процедура диагноза сложна и требует большого числа измерительных и вычислительных операций. Для проведения процедуры диагноза требуется решение следующих основных задач:

– выбор и построение модели объекта диагностирования;

– синтез теста;

– построение алгоритма диагноза;

– синтез и реализация средств диагноза.

Рисунок 1 – Функциональная схема системы функционального диагноза