CC BY
8
УДК 620.179 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-6-145-148
РЕШАЮЩИЕ ПРАВИЛА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ ОБЪЕКТОВ НАЗЕМНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
П.А. Грушковский, В.Н. Щельников
Исследуется вопрос определения технического состояния инженерных систем. Приводятся решающие правила на основе гибких программ комбинационного алгоритма диагностирования. Делается вывод о пригодности использования данных правил при определении технического состояния инженерных систем.
Ключевые слова: инженерная система, диагностирование, контролируемый параметр, достоверность, гибкая программа.
Для обеспечения функционирования объектов наземной инфраструктуры необходима надежная работа инженерных систем зданий и сооружений. Инженерные системы (ИС) зданий и сооружений представляют собой комплекс технического оборудования, трубопроводов, различных агрегатов и установок, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность людей, а также работу технологического оборудования.
Своевременное и достоверное определение технического состояния (ТС) инженерных систем является главной задачей средств контроля и диагностирования.
В теории распознавания ТС различают два основных подхода [1]:
детерминированный;
вероятностный.
При использовании детерминированного подхода изображение наблюдаемого состояния соотносится с одним из видов ТС по результатам вычисления функции расстояния от изображения наблюдаемого состояния до эталонных изображений видов ТС в пространстве измеряемых контролируемых параметров.
При использовании детерминированного подхода выбираются оптимальные правила в соответствии с каким-либо критерием. Одним из основных критериев в контроле и диагностировании является достоверность. Под достоверностью понимается соответствие между реальным техническим состоянием системы и тем решением, которое принимается по результатам контроля и диагностирования [2].
Реализация детерминированного подхода представляется следующим выражением [3]:
У{п) еУ^если й(У{п),Е1) = т1п{с1(У{п),Е1)}, (1)
где У(п) - изображение наблюдаемого ТС ИС, включающее в себя значения всех контролируемых параметров в данный момент времени, У^п) = {у\,Уг,—,Уп)Т; ^ - /-й вид ТС ИС, У^ еУ (У - всё множество технических состояний); Е^ - изображение /-го вида технического состояния ИС, включающее в себя типовые (усредненные значение) контролируемых параметров в /-м виде ТС, Е^ = (ел,е£2,—,^у) .
Реализацию выражения (1) возможно осуществить посредством выполнения проверок тс/ из заданного множества всех возможных проверок П. Проверкой тс/ е П называется совокупность действий по измерению значения /-го контролируемого параметра (КП) [4].
Порядок проведения проверок называется алгоритмом диагностирования. В зависимости от последовательности выполнения проверок существуют алгоритмы двух типов:
комбинационного;
последовательного.
При использовании комбинационного алгоритма диагностирования решение о ТС системы принимается на основе анализа результатов всех проверок из заданного множества, которые могут выполняться в произвольном порядке. При реализации данного алгоритма достоверность диагностирования оказывается невысокой, так как учитываются погрешности всех средств измерения [5].
В последовательном алгоритме соблюдается очерёдность выполнения проверок. Совокупность правил, определяющих состав проверок и последовательность их выполнения, называется программой диагностирования, которая может быть жёсткой или гибкой [6]. При использовании гибкой программы каждая последующая проверка выбирается в зависимости от результатов предыдущих, уже выполненных проверок.
Правило, по которому необходимо формировать решение о ТС ИС в случае применения гибкой программы, формируется по результатам выполнения каждой отдельной проверки, имеющей ограниченное число исходов:
пг1, Гу = 1,ш], еЫ (2)
где - число исходов проверки.
Исходом проверки тс/ для 1-го вида ТС ИС называется событие, которое заключается в попадании измеренного значения /-го КП в интервал [уНу,уВу], которому соответствует параметр е/ (1), / = 0, т, ] = 0,п [5].
В большинстве случаев количество исходов проверки не может быть больше, чем мощность множества У заданных видов ТС системы [5]:
ч < т (3)
Если проверка имеет /-й исход в 1-м виде ТС, тогда для определения данного вида технического состояния ИС по /-му КП необходимо выполнение нескольких условий, представленных ниже.
Расстояние на числовой оси между значением /-го КП у/ и соответствующей координатой е/ изображения Е должно быть минимальным в сравнении с другими координатами этого же изображения:
|уу-^у|= тж_{|уу-е/у|} (4)
Выполнение равенства (4) означает, что текущее значение /-го КП находится в интервале [уНу,уВу]. При этом необходимо выделять два случая взаимного расположения у/ и е/ на числовой оси.
В первом:
тш_{еГ1}<у,- < тах{егЛ, (5)
во втором:
Уу > } или Уу < Д_{е//}. (6)
Для выражения (6) необходимо установить ограничение на отклонение у/ от интервала:
та^{|ер/ -егА]
р,/=1,ти ]п}
Р*Т ш _
на числовой оси, в котором находятся все величины е/, / = 1, т. Максимальное отклонение принимается как половина среднего расстояния между значениями координат е1/, / = 0, т,то есть должно выполняться неравенство:
1 Г, П [У}~еЦ,если УУ>тхНу},
—-- та^||еи/ — ег/|[ > <. . , , , (7)
2(т-1)р,/=1ди ру ТШ |у. -е;/|,еслиУ/< тш_(е^/). р*/ V к=1,т 11
Это обеспечивает попадание вектора У<п> наблюдаемого состояния по /-й координате в класс Yг, / = 1, т,соответствующий 1-му виду ТС системы.
Таким образом, с учетом (5) - (7) решающее правило определения ТС ИС последовательным методом принимает вид:
или
(8)
(9)
где исходу-й проверки будет обозначаться через Яу , г = 1,ш}.
Определение текущего состояния системы основывается на результатах реализации программы диагностирования, которая задаёт определённую последовательность выполнения проверок КП. При выполнении каждой проверки реализуется правило (8) -(9), позволяющее выделить подмножество видов ТС, в которых данная проверка имеет один и тот же исход. В результате выполнения всей программы наблюдаемое состояние системы последовательно сравнивается с изображениями всех видов ТС и определяется ТС рассматриваемой инженерной системы в настоящий момент времени.
Представленные в статье решающие правила определения технического состояния инженерных систем наиболее приспособлены для распознавания технического состояния с наименьшим числом проверок. Использование минимального числа проверок позволяет снизить погрешность при реализации всего алгоритма определения диагностирования.
1. Дмитриев А.К., Юсупов Р.М. Идентификация и техническая диагностика. МО, 1987. 521 с.
2. ГОСТ 20911-89 Техническая диагностика. Основные термины и определения. М., 1989. 10 с.
3. Грушковский П.А., Пудиков В.В., Золотухин И.В., Аитов Р.Н. Выбор решающего правила при определении технического состояния системы холодоснабжения // Контроль. Диагностика. 2018. № 10(244). С. 58-61.
4. Кирилкин В.С. Диагностирование технических систем: учебное пособие. Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1986. 237 с.
5. Сеньченков В.И. Модели, методы и алгоритмы анализа технического состояния. Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. 377 с.
6. Пархоменко П.П., Согомонян Е.С. Основы технической диагностики: Оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства. М.: Энергия, 1981.
Грушковский Павел Анатольевич, канд. техн. наук, начальник лаборатории, Россия, Санкт-Петербург, ука-опгатаИ. г и, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского,
Щельников Валерий Николаевич, канд. техн. наук, старший научный сотрудник, Россия, Санкт-Петербург, ука-опгатаИ. г и, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского
PROCEDURE FOR DETERMINING THE TECHNICAL CONDITION OF ENGINEERING
Список литературы
320 с.
SYSTEMS OF GROUND INFRASTRUCTURE OBJECTS
P.A. Grushkovskiy, V.N. Shchelnikov 147
The issue of recognizing the technical state of engineering systems is examines. A mathematical description of the implementation of the deterministic approach is given. The conclusion about the suitability of the presented procedure for diagnosing engineering systems is made.
Key words: engineering system, technical condition, controlled parameter, reliability, flexible program.
Grushkovskiy Pavel Anatolevich, candidate of technical sciences, chief of scientific laboratory, vka-onr@mail.ru, Russia, Saint-Peterburg, Mozhaisky Military Aero Space Academy,
Valeriy Nikolaevich, candidate of technical sciences, senior researcher, vka-onr@mail.ru, Russia, Saint-Peterburg, Mozhaisky Military Aero Space Academy
УДК 355 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-6-148-158
АЛГОРИТМ ОЦЕНИВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ СЕАНСОВ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ
А.И. Данилов, А.М. Зубачев, А.А. Данилов
Разрабатывается нестационарная модель процессов подготовки и проведения сеансов управления космическими аппаратами, с использованием которой предлагается алгоритм оценивания эффективности таких процессов. Для моделирования сеансов управления используются случайные марковские процессы с дискретным множеством состояний и непрерывным временем. Приведены модифицированный взвешенный граф и система дифференциальных уравнений, решение которых позволяет вычислить вероятностно-временные показатели целевых эффектов проведения сеансов управления, а затем и обобщенный показатель эффективности - вероятность достижения цели, приводятся и обсуждаются результаты вычислительных экспериментов.
Ключевые слова: вероятность, граф, интенсивность, модель, отказ, сеанс управления, эффективность.
Для успешного функционирования космических аппаратов (КА) необходимо проведение регулярных сеансов управления (СУ) с целью передачи на борт КА командно-программной информации, команд управления, измерения текущих навигационных параметров КА, получения телеметрической информации, проведения сверки и коррекции бортовой шкалы времени.
Сеансы управления реализуются командно-измерительными системами (КИС), которые являются основным классом радиоэлектронных средств в автоматизированных системах управления КА. Поэтому актуальной задачей является прогнозирование эффективности подготовки и проведения СУ существующими и перспективными КИС и обоснование путей совершенствования технологии управления КА. Для этих целей, как правило, используется математическое моделирование СУ.
В научной литературе опубликованы различные модели для оценивания и предсказания качества проведения СУ. Например, в некоторых источниках представлены четыре класса математических моделей процессов функционирования КИС: графовая, вероятностная, логико-лингвистическая и автоматная. Подробный анализ этих
