CC BY
39
7. Yurkov N.K. Acceptance Checking Methods for UHF Electronic Components / N.K. Yurkov, A. V. Blinov, A. G. Kanakov, V. A. Trusov // Measurement Techniques. N.Y., Springer, Vol. 43, No. 10, October 2000. P. 895-901
8. Северцев Н.А. Системный анализ определения параметров состояния и параметры наблюдения объекта для обеспечения безопасности //Надежность и качество сложных систем. 2013. № 1. С. 4-10.
9. Yurkov N.K. Information features of multi-extremal functions for describing the functioning indicators of the components of information measurement systems / N.K. Yurkov, A. V. Blinov, A. T. Erokhin // Measurement Techniques. N.Y., Springer, Vol. 43, No. 8, August 2000. P. 660-664
УДК 629.73.083 Куатов Б.Ж.
Военный институт Сил воздушной обороны, Казахстан
МЕТОДЫ ОБОБЩЕННОЙ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Анализ существующих методов безразборной диагностики авиационной техники (АТ) показал, что в настоящее время каждый из методов имеет определенную область применения и позволяет оценить состояние отдельных узлов и агрегатов. Для полного и детального контроля целесообразно использовать совокупность различных методов. При этом возникает необходимость обобщения диагностической информации. Существует ряд подходов к обобщенной оценке состояния технических систем [1]. Они сводятся к выявлению информативного обобщенного параметра состояния объекта. Идея заключается в том, что процесс постепенного изменения уровня работоспособности, характеризуемый многими компонентами, описывается одномерной функцией, численные значения которой зависят от контролируемых компонентов процесса. Такая функция рассматривается как обобщенный параметр процесса. При этом может оказаться, что обобщенный параметр не имеет конкретного физического смысла, а является математическим выражением, построенным искусственно из контролируемых компонентов процесса [2].
Обобщенный параметр должен соответствовать определенным требованиям. Эти требования в числе других предусматривают обработку частных параметров контроля, включающую: ранжирование по степени значимости; определение среди частных параметров критерия, имеющего решающее значение при постановке диагноза объекта.
Частные параметры ранжируют на 3 группы: существенные, второстепенные и несущественные. Для каждой группы определяют по статистическим данным свои весовые коэффициенты и назначают пределы допуска. Среди существенных параметров выбирается один, изменение которого полагают определяющим при оценке реакции состояния объекта в целом [3]. Практическое использование такого подхода при подготовке частных параметров для включения их в качестве составляющих в обобщенный параметр представляется затруднительным. Поскольку статистические данные по множеству газотурбинных двигателей (ГТД) не отражают текущего состояния конкретного двигателя, то при эксплуатации по фактическому состоянию необходимо использовать вместо них данные контроля. При этом для разных двигателей в разные моменты времени существенность каждого параметра может быть не адекватна. Она определяется остаточной надежностью двигателя по данному параметру. Следовательно, разбиение частных параметров на группы по их существенности для всего периода эксплуатации не представляется возможным. Кроме того, в каждом конкретном случае решающее значение для оценки работоспособности ГТД может иметь любой параметр, уход которого за пределы допуска способен привести к отказу. Таким образом, предлагаемый подход к ранжированию частных параметров в большей степени ориентирован для использования при организации планово-предупредительной стратегии эксплуатации и не вполне применим для эксплуатации ГТД по фактическому техническому состоянию.
К обобщенному параметру предъявляются следующие основные требования. Параметр должен: максимально характеризовать качество объекта; быть критичным к изменению частных параметров; характеризовать наступление критического состояния объекта.
При свертке частных параметров к обобщенному, необходимо решить следующие задачи: определить относительные значения частных параметров; оценить значимость частного параметра для оценки состояния объекта: построить математическое выражение для обобщенного параметра.
Определение относительных значений частных параметров считают необходимым, поскольку состояние объекта может характеризоваться параметрами, имеющими различную размерность. Все контролируемые параметры приводят к единой системе измерения, в которой они могут быть сравнимыми. Одной из таких систем является система безразмерного (нормированного) относительного исчисления. Для каждого параметра х!(!=1,к) выделяют допустимое значение х!*, при достижении которого объект теряет работоспособность и оптимальное, с точки зрения надежности, значение х^пт (как правило, оно равно номинальному значению х1п). Если в процессе эксплуатации соблюдается условие х1(1) > х1* , тогда можно записать безразмерный (нормированный) параметр х1' (1) в виде:
Ж',(0 = 2С£Ь£ (!)
А1опт л I
Таким образом, с помощью выражения (1) нормируется параметр х1(1), а безразмерная нормированная величина х1(1) изменяется с течением времени от 1 до 0. Отсюда, по величине х1(1) судят о степени работоспособности объекта по данному параметру. Для решения частных задач предлагаются и другие нормирующие выражения применительно к конкретным случаям:
= х1(€)/хи) или я'^СО = х1(€)/х1н
= *;(0Ашах = ^М/М**
X ¿(£)
где х±, х!0, х!шах, х^му, Их!, - соответственно текущее, нулевое, максимальное, заданное по ТУ значения и математическое ожидание 1-го параметра.
Следовательно, нормирование параметров позволяет получить совокупность безразмерных величин, которые характеризуют состояние объекта. Однако количественно одинаковое изменение этих величин не является равнозначным по степени влияния на изменение уровня работоспособности объекта. Поэтому необходимо дифференцировать частные параметры. Этот процесс осуществляется с помощью весовых коэффициентов, величины которых характеризуют существенность соответствующих параметров. При оценке состояния объекта каждому из частных параметров х1, х2..., хп ставят в соответствие весовые коэффициенты VI, удовлетворяющие тем или иным заданным критериям, причем 0<т<1.
Степень работоспособности объекта по множеству контролируемых параметров оценивается с помощью выражения (2):
■4=1 vi
(2)
где Qs (t) - текущее значение обобщенного параметра. Из определения обобщенного параметра следует, что чем большие величины х!(Ь) и V!, тем больший вклад i -го параметра в Qs(t). Весовые коэффициенты выбирают на основе использования статистических данных о физической значимости i -го параметра и с учетом флуктуации в функциях х!(Ь) и V!. Обобщенный параметр можно подсчитать с помощью выражения вида (3)
Qi(t) =
Si=i[xi(t)]vT
Sk=ivi
(3)
которое представляет собой нелинейное среднее. Здесь Q£(t) = 1, если все х±(Ь) =1. Кроме того, чем больше х±(Ь) и VI, тем больший вклад вносит сла-
1
гаемое в величину Q£(t) .
Можно использовать и другой вариант нелинейного среднего:
о^^Цзм (4)
где при Q£(t) = 1, х±(Ь) =1. Для определения обобщенного параметра используется выражение для параметрического среднего, в
Qz(t) =
частности
i p
p
Si=i[xi(t)]vi
(5)
к
где p2l подбирается так, чтобы критерий давал лучшее приближение к реальным результатам получаемым экспериментальным путем. При рассмотрении выражений для обобщенных параметров считается, что х±(Ь) не меняет знака, т.е. всегда х±(Ь) 2 х±*. Если же учитывать знак, то каждое слагаемое в выражениях (2)-(5), стоящее под знаком суммы, дополнительно умножается на член вида в±дп[х±(Ь)-х±*]. В этом случае выражение (2) примет вид
1
-^-] (6)
В тех случаях, когда в изменениях х±(Ь) много случайного и погрешности измерений велики, в обобщенные параметры целесообразно вводить интегральные значения безразмерных параметров х±(Ь):
Qz(t) = 2k=iVi- JttjXi(t)dt]
(7)
tj+i) - интервал обработки или кон-
параметр представить в виде
где (Ь^
троля.
Если обобщенный произведения частных параметров
1
Qz(t) = [Пк=1[х^)Г]к (8)
то выход любого параметра за допустимые пределы, т.е. х±(Ь)=0, приводит к равенству QI(t)=0. Следовательно, выражение (8) позволяет характеризовать наступление отказа по любому из контролируемых параметров. По обобщенным параметрам предлагают определять текущий уровень работоспособности многопараметрического объекта и характер его изменения во времени. Таким образом, задача сводится к прогнозированию одномерной временной функции вида QI(t0), QI(t1) .... Q£(tn).
Наряду с очевидными преимуществами обобщенной оценки состояния технических систем, рассмотренные подходы к определению обобщенного параметра обладают определенными недостатками, затрудняющими их практическое использование.
Необходимость введения весовых коэффициентов для учета существенности нормированных частных параметров приводит к снижению объективности общей оценки уровня работоспособности объекта, поскольку решение этой задачи базируется на использовании статистических данных без учета технологических и эксплуатационных особенностей конкретного объекта. Обобщенные и нормированные частные параметры лишены физического смысла, что также затрудняет оценку существенности их влияния на состояние объекта. Кроме того, все рассмотренные выражения для обобщенного параметра, за исключением (8), не позволяют получить однозначную характеристику наступления отказа объекта, что недопустимо при оценке состояния ГТД. В случае выхода за пределы допуска одного из нормированных параметров обобщенный параметр может иметь некоторое численное значение за счет вклада остальных частных параметров. Таким образом, оценка состояния ГТД по предлагаемым обобщенным параметрам не исключает возможности пропуска отказа по одному из частных параметров контроля. Следовательно, оценить запас работоспособности ГТД, определить сроки профилактических мероприятий при рассмотренных подходах представляется затруднительным.
Наряду с рассмотренными вариантами определения обобщенного параметра существуют подходы, основанные на использовании в качестве такового вероятности безотказной работы объекта [4], а также некоторого функционала, описывающего зависимость суммарных выходных характеристик объекта от входных. Однако эти подходы также представляются в определенной степени удаленными от структурных параметров ГТД. Анализ изменения величины вероятности безотказной работы, как правило, не позволяет сделать вывод о том, по вине какого элемента произошло ее снижение. Кроме того, эти подходы основываются на использовании статистических данных и не позволяют учесть конкретные условия эксплуатации и фактическое состояние двигателя, а также требуют значительного времени для набора данных, в течение которого двигатель часто морально устаревает. При организации эксплуатации технических систем по ресурсу в качестве показателя работоспособности предлагают использовать величину остаточного ресурса наименее надежного элемента объекта. Это позволяет определить время наступления критического состояния, следовательно, и сроки прекращения эксплуатации двигателя. Однако наименьший остаточный ресурс характеризует запас работоспособности двигателя по времени, но не уровень работоспособности в целом, который определяется состоянием всех узлов и деталей, способных привести к отказу. Следовательно, такая оценка не может считаться обобщенной.
ЛИТЕРАТУРА
1. ОСТ 1-00156-75. Надежность изделий АТ. Классификаторы признаков неисправностей.
2. Пархоменко П.П., Согомонян Б.С. Основы технической диагностики. - М.: Энегроатомиздат, 1981.
3. Машонин О.Ф., Бигус А.В. Информационное обеспечение процессов диагностирования авиационной техники // Научный вестник МГТУ ГА, №49, 2002. С. 44 - 48.
4. Юрков Н.К. К проблеме моделирования риска отказа электронной аппаратуры длительного функционирования / Н.К. Юрков, И.И. Кочегаров, Д.Л. Петрянин // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2015. № 4 (32). С. 220-231.
УДК 537.242 Малинова. О.Е,
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Москва, Россия
КЛАССИФИКАЦИЯ СРЕДСТВ ВНЕШНЕЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ ОТ ЭСР
Рассматривается проблема возникновения электростатических разрядов при эксплуатации электронных схем. Приводится обзор основных поражающих факторов электростатических разрядов и их влияние на работу радиоэлектронной аппаратуры. Обосновывается необходимость использования средств защиты от электростатических разрядов. Дается классификация уровней защиты от электростатических разрядов и устройств защиты от электростатического разряда на основе принципа их действия. Приводятся требования, предъявляемые при конструировании защиты от кондуктивных помех. Сравнивается эффективность применения различных элементов внешней защиты. Кратко описываются наиболее распространенные средства внешней защиты электронных схем от воздействия электростатических разрядов, такие как ТУ8-диоды, варисторы, газовые разрядники, фильтры нижних частот, дроссели, гальваническая изоляция, а также приводятся условия и некоторые ограничения их применения.
Ключевые слова:
электростатический разряд, внешние воздействующие факторы, кондуктивные помехи, внешняя защита.
k
