Методика синтеза алгоритмов диагностирования гидравлических системмобильных машин

Рынкевич Сергей Анатольевич; Хадкевич Ирина Юрьевна

УДК 629.3

С. А. Рынкевич, И. Ю. Хадкевич

МЕТОДИКА СИНТЕЗА АЛГОРИТМОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ МОБИЛЬНЫХ МАШИН

UDC 629.3

S. A. Rynkevich, I. Y. Khadkevich

THE PROCEDURE OF ALGORITHMS SYNTHESIS FOR DIAGNOSING HYDRAULIC SYSTEMS OF MOBILE MACHINES

Аннотация

В статье приведена методика синтеза алгоритмов диагностирования гидравлических систем мобильных машин. Разработаны основные этапы построения этих алгоритмов. Даны основы оценки работоспособности мобильных машин и их механизмов. Приведены структурные блок-схемы алгоритмов диагностирования гидравлических систем и других механизмов мобильных машин. Представлены рекомендации по практическому использованию алгоритмов в автомобильной микроэлектронике.

Ключевые слова:

алгоритм, диагностирование, гидравлическая система, мобильная машина.

Abstract

The paper gives the procedure of the synthesis of algorithms for diagnosing hydraulic systems of mobile machines. Basic stages of the construction of these algorithms have been developed. The fundamentals of the evaluation of the operating capacity of mobile machines and mechanisms are presented. Structural block diagrams of the algorithms for diagnosing hydraulic systems and other mechanisms of mobile machines are given. The paper presents recommendations for the practical use of the algorithms in automotive microelectronics.

Key words:

algorithm, diagnosing, hydraulic system, mobile machine.

Сущность методики синтеза алгоритма диагностирования заключается в следующем. На начальном этапе на основе данных производится анализ диагностической информации, оцениваются значения диагностических параметров и их динамика. При этом проверяется общее техническое состояние гидравлической системы (ГС) и ее элементов. Исходя из анализа условий работоспособности выявляется, находятся ли значения диагностических параметров в допустимых пределах. Техническое состояние ГС может быть работоспособным или неработоспособным в соответствии с методикой, изложенной в [1].

Продолжение проверки заключается в том, что для работоспособного состояния ГС проводится контроль запаса работоспособности и прогнозируется техническое состояние, выявляется остаточный ресурс [1]. В случае, если ГС окажется неработоспособным, проводится поиск и локализация неисправностей с выдачей технического диагноза. На информационной панели оператора выводится необходимое сообщение или заключение о техническом диагнозе (рис. 1).

Диагностирование ГС мобильных машин, оснащенных бортовой микроэлектроникой, как совокупность раз-

личных процедур может быть дифференцировано в зависимости от уровней, видов и характеров решаемых задач. Уровни создания систем активного диагностирования начинаются с простых комбинаций приборов контроля и ин-

формационных панелей до сложных интеллектуальных систем [2].

При диагностировании возможны различные действия по формированию диагноза (рис. 2).

Рис. 1. Алгоритм оценки технического состояния объекта

Рис. 2. Варианты схем постановки диагноза: КР - контроль работоспособности; ПИС - прогнозирование изменения состояния; ПД - поиск дефекта; КЗР - контроль запаса работоспособности; «+» - положительный результат КР; «-» - отрицательный результат КР

Синтез алгоритмов является заключительным этапом исследований и позволяет создать электронную систему активного диагностирования ГМП, основы построения которой на различных этапах развития технической диагностики заложены в [1]. Для построения алгоритмов диагностирования не существует жестких шаблонов. При этом учитываются требования и пожелания заказчиков и эксплуатирующих машину организаций.

Схема алгоритма способа интеллектуального диагностирования ГС и других механизмов мобильной машины представлена на рис. 3. Она содержит блоки инициализации запуска программы алгоритма, базы данных, фиксации и преобразования диагностических параметров, вычислительных операций, логических операций, операций диагностирования механизмов автомобиля, операций экспертной подсистемы, индикации и отображения информации.

Программа алгоритма реализуется посредством бортового электронного блока управления [1]. В блоке инициализации осуществляются операции организации циклического запуска программы на выполнение. При запуске программы на выполнение база данных загружается в оперативную память микропроцессора. В базе данных (блок 1) хранятся параметры характеристик управления механизмами автомобиля, параметры механизмов и параметры ограничений, используемые при реализации алгоритма диагностирования.

В каждом цикле отработки программы путем опроса датчиков осуществляется фиксация диагностических параметров (блок 2 алгоритма).

Для отображения состояния системы управления автомобилем на информационном табло используются следующие символы: Р - стоянка автомобиля с работающим двигателем; N - нейтраль в коробке передач; Я - передача реверса; Б - движение на

автоматическом режиме переключения передач; С - движение на командном режиме. Конфигурация и размеры символов должны соответствовать СТБ ИСО 2575-2001. Символ Р должен быть красного цвета, а символы N, Я, Б и С - зеленого [1].

Информационное табло постоянно содержит информацию о номере включенной передачи, состоянии блокирования гидротрансформатора и др.

В качестве индикаторов главного информационного экрана в соответствии с ГОСТ ИСО 2575-2005 разработаны пиктограммы приборных панелей. Основные диагностические параметры отображаются на главной странице приборной панели.

Рассмотрим работу алгоритма диагностирования (см. рис. 3).

В каждом цикле осуществляется опрос датчиков, считывается информация о режиме работы автомобиля, состоянии его органов управления (блок 2), проверяется общее состояние функционирования механизмов и подсистем автомобиля (блок 3). Если все параметры находятся в допустимых пределах, то на дисплее (табло) выдается сообщение о полной исправности машины (блок 5).

В случае выхода значений некоторых параметров за допустимые пределы с привлечением базы знаний экспертной системы, которая может быть представлена, например, в декларативной или продукционной форме [2], осуществляется поиск механизма или подсистемы, в которых имеется неисправность (блок 6).

При этом индикатору локализации неисправностей М присваивается определенное значение от 1 до 9, в соответствии с которым диагностируется предположительно неисправный механизм. Если индикатору М присвоено несколько значений, то поиск неисправностей осуществляется одновременно по нес к о льк и м ветвям алгоритма.

^ Начало ^^

База данных:

Параметры диагностирования, I режимы функционирования,] ограничения_

Фиксация и преобразование диагностических параметров

Та , Тт , Тр , Ид , пт , Ивв , ^ а К Якп, Ягдт ,Тд ,Тгмп ,Тж ,Рд , рпI, рру , рпк , рзк, рфи б ,и эк, ^ эк , ^а , ^ зф , ^ жр , ^ ум, ^ уп, ^ от , ^ тз , ^ пп, ^д , Д V :

Проверка общего состояния и систем автомобиля

Параметры

характеристик управления, параметры двигателя, параметры трансмиссии, параметры рулевого управления, параметры тормозной системы, параметры системы виброзащиты, параметры гидропривода, параметры ситуаций, параметры ограничений

Осуществляется на основе опроса датчиков

Осуществляется по сигналам датчиков

Осуществляется на основе анализа экспертной базы знаний

Рис. 3. Алгоритм системы диагностирования

2

К ал , К з

3

Рассмотрим работу системы активного диагностирования при возникновении неисправностей отдельного механизма.

Предположим, на основе анализа базы знаний ИСД выяснила, что предположительно неисправный механизм -система гидропривода автомобиля. При этом М = 6 (рис. 3, блок 17). Далее процесс диагностирования будет продолжаться по ветви алгоритма, начиная с блока 18 «Проверка состояния гидропривода» (рис. 4).

После анализа значений диагностических параметров в случае обнаружения их выхода за допустимые пределы осуществляется проверка состояния гидропривода ГМП. Если ответ на вопрос блока «Значения параметров в допустимых пределах?» отрицателен, производится проверка работоспособности гидропривода и определяется общее состояние гидросистем. Обнаружив неисправные элементы, система анализирует возникшие симптомы по их проявлениям. Одновременно информация адресуется ветви I алгоритма работы подсистемы нечеткой логики (рис. 5) и ветви II базы знаний экспертной системы (рис. 6). С привлечением интеллектуальных методов распознавания и технологии экспертных систем распознаются типовые ситуации, выявляются неисправности и причины их возникновения.

Последовательно оценивается техническое состояние гидроаппаратов: насоса, распределителей, предохранительных клапанов, гидроцилиндров, фильтров и других элементов гидропривода (см. рис. 4).

По аналогичной схеме работает алгоритм диагностирования при возникновении любой другой неисправности того или иного механизма машины.

На рис. 5 показана ветвь I алгоритма работы подсистемы нечеткой логики. Обращение к этой ветви происходит каждый раз, когда диагностированию подлежит тот или иной элемент или меха-

низм системы. На основе сформированной базы функций принадлежности, описывающей вектор диагностических параметров Х3 = (хт,...,хв.), а также продукционных правил нечеткой логики вида Если AJ, то в осуществляются

процедуры фаззификации и дефаззифи-кации, в результате чего выводится выходное решение. На его основе формируется предварительный технический диагноз 3 = {ь(е1, ), Х3 } [1].

После поступления информации от ветви II алгоритма (см. рис. 6) и сравнения полученного диагноза с информацией экспертной системы принимается решение либо об установлении окончательного диагноза с выводом его на дисплей или печать, либо (в случае расхождения диагнозов) об уточнении базы данных нечеткой логики, коррекции продукционных правил, их весовых коэффициентов и характеристик функций принадлежности [2].

Ветвь алгоритма экспертной системы II (см. рис. 6) работает следующим образом. В базе данных экспертной системы содержится описание неисправностей и причин их возникновения, представленное, например, в матричном виде, а также информация о типовых отказах, их проявлениях и соответствующих им ситуациях.

При поступлении запроса от основной ветви алгоритма диагностирования осуществляется логический вывод по совокупности продукционных правил «Если ... то», и в соответствии с ним результат предварительного анализа причин технической неисправности передается требуемой ветви диагностирования соответствующего механизма (в рассматриваемом примере - ветви алгоритма диагностирования гидропривода). При необходимости информация экспертной системы может быть визуализирована на панели оператора или водителя.

18

Проверка состояния гидропривода

Информация на дисплее: "Гидропривод исправен"

Проверка работоспособности гидропривода

Проверка общего состояния гидросистемы, соединения маслопроводов, уровня масла в баке *

Анализ внешних симптомов и признаков

Проявления нет <--

симптомов

- да к Проверка состояния насоса

(на износ, герметичность,

наличие утечек)

снижение объемного КПД

Проверка состояния распределителей

о>

I"

I

—-Ь-

I I * разрегулировка клапанов

I I * износ золотников

I I К износ втулок, гильз, клапанов

Проверка состояния предохранительных клапанов

Осуществляется посредством базы знаний экспертной системы —

I I

несоответствие

давления срабатывания

Проверка состояния гидроцилиндров

Осуществляется посредством базы знаний экспертной системы

Г' I I <

снижение объемного КПД

I I

износ уплотнении

ОН

I I

износ и деформация гидроцилиндра

По объемному КПД или производительности