ВСТРОЕННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ САУ-37 Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

Metrology and information-measuring devices

Лихачев Е. А.

Likhachev E. Л.

старший преподаватель кафедры «Информационно-измерительная техника» факультета авионики, энергетики и инфокоммуникаций, ФГБОУВО «Уфимский государственный авиационный технический университет», г. Уфа, Российская Федерация

Клименко О. В.

КНте^о О. V

студент кафедры «Информационно-измерительная техника» факультета авионики, энергетики и инфокоммуникаций, ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет», г. Уфа, Российская Федерация

Зайцева А. А. Zaytseva Л. Л.

кандидат технических наук, доцент кафедры «Информационно-

измерительная техника» факультета авионики, энергетики и инфокоммуникаций, ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет», г. Уфа, Российская Федерация

Керасирова А. А. Kerasirova Л. Л.

студент кафедры «Информационно-

измерительная техника» факультета авионики, энергетики и инфокоммуникаций, ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет», г. Уфа, Российская Федерация

УДК 621.317.791 DOI: 10.17122/1999-5458-2020-16-1-112-117

ВСТРОЕННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ САУ-37

Техническое обслуживание системы автоматического управления (САУ) предусматривает проведение оперативных и периодических работ для сохранения и восстановления работоспособности САУ и осуществляется в объеме и в сроки, предусмотренные в регламенте технического обслуживания на вертолет.

В процессе эксплуатации САУ встроенные средства контроля (ВСК) позволяют выявить возникающие неисправности и отказы блоков САУ.

ВСК САУ должны обеспечить решение следующих задач:

— проведение непрерывного автоматического контроля в полете и на земле собственной работоспособности и входных каналов связи;

— проведение параметрического контроля данных от сопрягаемых систем с формированием признаков исправности входной информации;

Electrical and data processing facilities and systems. № 1, v. 16, 2020

— проведение предполетного контроля собственной исправности и линий связи (в том числе резервных) по команде от система электронной индикации (СЭИ);

— проведение наземного расширенного контроля сервоприводов исполнительных агрегатов управления автопилота;

— формирование слов состояния по отказам и выдача их в СЭИ;

— выдачу данных при обнаружении неисправности на собственные средства индикации и в СЭИ.

ВСК САУ должны обеспечить:

— полноту непрерывного автоматического контроля в полете и на земле не менее 0,9;

— полноту предполетного контроля (кроме сервоприводов исполнительных агрегатов управления) не менее 0,95;

— глубину поиска отказов до конструктивно сменная единица (КСЕ) с вероятностью не менее 0,95.

Ключевые слова: система автоматического управления, вертолет, отказ, надежность, тангаж, крен, курс, частота вращения турбокомпрессора, положение лопаток входного направляющего аппарата, эксперимент, перегрузка.

BUILT-IN ACS-37 CONTROL SYSTEM

Maintenance of automatic control system (ACS) provides operational and periodic work to preserve and restore the performance of ACS and is in the amount and within the time stipulated in the schedule of maintenance on the helicopter.

During the operation of the ACS, built-in controls (BIC) allow you to identify emerging faults and failures of the ACS units.

BIC ACS must provide the following tasks:

— carrying out continuous automatic monitoring in flight and on the ground of their own performance and input communication channels;

— carrying out parametric control of data from interfaced systems with formation of signs of serviceability of input information;

— conducting pre-flight control of its own serviceability and communication lines (including backup) on command from the electronic display system (SEI);

— conducting ground-based advanced control of servos of autopilot control actuators;

— formation of status words for failures and their delivery to the SEI;

— output of data when a fault is detected on its own display means and in SEI.

BIC ACS must provide:

— completeness of continuous automatic control in flight and on the ground at least 0.9;

— completeness of pre-flight control (except for servos of Executive control units) not less than 0.95;

— the depth of the search for failures to structurally replaceable unit (SRU) with a probability of at least 0.95.

Key words: automatic control system, helicopter, failure, reliability, pitch, roll, heading, turbocharger speed, the position of the blades of the inlet guide vanes, experiment, overload.

Методы контроля

Методы контроля можно свести к следующим формальным определениям, используемым для оценки функционально-логических моделей:

— контроля в полете;

— предполетного контроля [1].

Для всех этапов работы САУ-37Д, методов и задач контроля строятся функционально логические модели.

Для контроля в полете реализована функционально-логическая модель, представленная на рисунке 1.

При предполетном контроле реализована функционально-логическая модель, представленная на рисунке 2.

Из построенных функционально логических моделей получается следующая таблица полноты контроля (ТПК) (таблица 1).

Испр. МКС Испр. МГВ

Испр. СВС __ ^ ИСПРСАУ

Испр. CIIC

Испр. инф-ции из ИМ

Испр. инф-ции из БС

ДОС сервоприводов В "У П

27В САУ

2VB PC [Г БСП

-36В

БДИИ

Нажатие кнопок ПУ ИСПР

Рисунок 1. Функционально-логическая модель САУ

Рисунок 2. Функционально-логическая модель САУ

Таблица 1. Таблица полноты отказов

Контролируемый Наименование ФЛБ

параметр ВУП БСП БДПИ ПУ

ИСПР САУ 1 1 1 -

ИСПР ПУ 1 1 - 1

ГОТОВНОСТЬ САУ 1 1 1 1

ИСПР ТАБЛО 1 1 - 1

ИСП 1 1 1 1

ИСП (ППК) 1 1 1 1

ИСП (ПК) 1 1 1 1

ИСП (ПГО) 1 1 1 1

Примечание.

ИСП - итоговая строка полноты контроля при использовании всех видов контроля;

ИСП (ПК) - итоговая строка полноты контроля в полетном контроле;

ИСП (ПИК) - итоговая строка полноты контроля в предполетном контроле; ИСП (ПГО) - итоговая строка глубины поиска отказов с подробностью до одного конструктивно-сменного блока (КСБ).

114-

Electrical and data processing facilities and systems. № 1, v. 16, 2020

Контролируемые параметры, используемые в ФЛМ, определяются по результатам наблюдений сигнализаторов и индикаторных индексов:

— предупреждающее табло «ОТКАЗ САУ» на экране ИМ (от момента включения САУ до выключения);

— кнопки-табло на ПУ-37 (включение каналов автопилота и режимов САУ);

— признаки отказов (блоков САУ) на экране ИМ в предполетном контроле;

Таблица 2. Интенсивности отказов блоков САУ

— положение индикаторных индексов и индикация обозначений каналов управления на экране ИМ в полете.

Логическая обработка состояний сигнализаторов и индикаторов позволяет однозначно определить контролируемые параметры ФЛМ и выполнить контроль работоспособности и локализацию отказов [2].

В таблице 2 приведены интенсивности отказов блоков САУ.

Наименование Кол. шт. Х-10-6 Х-10-6 (с учетом кол-ва)

Вычислитель управления полетом (ВУП) 1 185,63 185,63

Рама монтажная (РМ) 1 6,8 6,8

Пульт управления (ПУ) 1 36,47 36,47

Блок связи с приводами (БСП) 1 41,86 41,86

Блок датчиков первичной информации (БДПИ) 1 340,98 340,98

2 611,74

Примечание. 2 = Хвуп + ^рм + А,пу + А,бсп + А,бдпи = 611,74-Ю"6 - суммарная интенсивность отказов всех КСБ.

ТПК используется и как таблица неисправностей (ТН) для построения итоговой строки глубины контроля САУ.

Численное значение полноты контроля определяется по формуле:

г| — —

Хо

где Хо, Х — интенсивности отказов объекта контроля и его контролируемой части соответственно.

Численное значение глубины поиска отказа определяется следующим выражением:

ко

где Х^ — сумма интенсивностей отказов элементов объекта контроля, которые обнаруживаются с подробностью до одного конструктивно-сменного элемента;

Хо — интенсивность отказов объекта контроля [3].

Из итоговых строк следует определение численных показателей контролепригодности:

— полнота контроля для оперативного технического обслуживания (предполетная подготовка) П(нп) — отношение суммы интенсивностей отказов КСБ (контролируемых в

предполетной подготовке), вычисляемой в соответствии с ИСП (ППК) и равной

^ВУП + ^ПУ + ^БСП + ^БДПИ

к сумме интенсивностей отказов всех КСБ

2(НП) = (611,74 - 6,8) / 611,74 = 0,9888841;

— полнота контроля для полетного контроля П(ПК) — отношение суммы интенсивностей отказов КСБ, контролируемых в полете и вычисляемой в соответствии с ИСП (ПК) и в данном случае равной

^ВУП + ^ПУ + ^БСП + ^БДПИ

к сумме интенсивностей отказов всех КСБ

П(ПК) = (611,74 - 6,8) / 611,74 = 0,9888841;

— коэффициент глубины поиска отказов с подробностью до одного КСБ — Гп1(ПТО) — отношение суммы интенсивностей отказов КСБ (контролируемых с подробностью до одного блока в предполетной подготовке), вычисляемой в соответствии с ИСП (111 О) и в данном случае равной 2, к сумме интенсивностей отказов всех КСБ (2):

ГпКПТО) = 0,9888841.

Вероятность ложного отказа

В соответствии с методическими указаниями зависимость Рл (вероятность ложной информации об отказе) от надежности средств контроля, полноты контроля и инструментальной достоверности контроля установлена с учетом графа переходов между состояниями объекта и решениями, принятыми по результатам контроля:

Рл ~~ (1 Рек) ' Рнгск Рек ' Л ' Рдо» где Рло — вероятность ложного отказа из-за ошибок измерения;

П — полнота контроля;

Рск — вероятность исправного состояния средства контроля;

Рнгск — вероятность отказа средства контроля, при котором оно постоянно выдает информацию «не годен» вне зависимости от состояния объекта контроля («постоянно не годен») [4].

Принимаем Рнгск = 1 как наихудший случай отказов средств контроля для нашего случая.

Вероятность неисправного состояния средства контроля не рассчитывается, а определяется выражением (1 - Рск) — вероятность отказа средства контроля (за 1 ч), и принимаем, что:

где - это интенсивности отказов элементов аппаратных средств контроля: элементы эхоконтроля ВУП, схемы формирования исправности и отказов САУ, входные цепи контроля питания в ВУП и делители для напряжений источников питания в БСП.

При этом Рск = (1 - ЕХ1).

Полнота контроля п равна 0,988 для оперативных форм контроля.

Вероятность ложного отказа из-за ошибок измерения Рло определяется по методике оценки показателей инструментальной достоверности контроля МУ 109-85, пункт 1.1.5, формула (4):

Рло — 1— (Рвг/Ри), где Рвг = (пвг/Ю) — вероятность верного результата «годен»;

Ри = (Юи/Ю) — вероятность исправного состояния объекта контроля на момент контроля в условиях контроля;

N — общее число поступивших на контроль объектов;

пвг — число исправных объектов контроля, признанных при проверке годными;

Юи — число исправных (работоспособных) объектов контроля в условиях контроля.

Преобразуем формулу:

Рло = 1 - (ПвЖ).

Для определения Рло требуется в ходе испытаний определить число признанных контролем верно годными — пвг, и число исправных САУ - Юи (по заключению специалистов) при любых результатах контроля. Окончательная формула для вероятности ложной информации об отказе:

Рл = £Яа- 1+(1-Е?ц)х х 0,988 • [1-(пВ1Жи)].

Подсчет суммарной интенсивности отказов элементов контроля САУ-37А, соответствующий ЕА^, приведен в таблице 2.3 [5]:

1Х{= 18-10"61/ч.

Для оценки результатов предполетного контроля полагаем, что число наземных работ на борту можно считать числом объектов контроля, и предполагаем, что в ходе испытаний зафиксируем равенство пвг = Юи, то есть все зафиксированные отказы будут достоверны, то есть не будет ошибок измерения и, следовательно, Рло = 0, тогда вероятность ложного отказа:

Рл = = 18-10"6 Уч.

Выводы

ВСК САУ обеспечивают:

1. Полноту непрерывного автоматического контроля в полете и на земле на уровне 0,988, что соответствует требованию на САУ-37 (не менее 0,9);

2. Полноту предполетного контроля (кроме сервоприводов исполнительных агре-гаов управления) на уровне 0,988, что соответствует требованию ТЗ на САУ-37 (не менее 0,95);

3. Глубину поиска отказов до КСЕ с вероятностью не менее 0,988, что соответствует требованию ТЗ на САУ-37 (не менее 0,95);

4. Вероятность ложного отказа не превышает 18-10-6 1/ч.

Electrical and data processing facilities and systems. № 1, v. 16, 2020

Список литературы

1. Руководство по летной эксплуатации вертолета Ка-226, ОАО «Камов». 2002. 664 с.

2. Земляков С.Д., Рутковский В.Ю., Силаев А.В. Реконфигурация системы управления летательными аппаратами при отказах // Автоматика и телемеханика. 1996. № 1. С. 3-20.

3. Глумов В.М., Земляков С.Д., Рутковский В.Ю., Силаев А.В. Повышение живучести автоматических систем с использованием алгоритмического обеспечения инвариантности к отказам // Надежность, живучесть и безопасность автоматизированных комплексов: тез. докл. IV Всесоюзн. совещания. М.: ИПУ АН СССР, 1988. С. 29-30.

4. Егупов Н.Д., Пупков К.А. Методы классической и современной теории автоматического управления. М.: МГТУ, 2004. Т. 3: Методы современной теории автоматического управления. 616 с.

5. Сравнительный анализ результатов стендовых и летных исследований последствий отказов САУ на вертолете с летчиком в контуре управления: отчет № 1321-78-II предприятия п/я В-8759. 1978.

References

1. Rukovodstvo po letnoy ekspluatatsii vertoleta Ka-226, OAO «Kamov» [Guidelines for the Flight Operation of the Ka-226 Helicopter, Kamov OJSC]. 2002. 664 p. [in Russian].

2. Zemlyakov S.D., Rutkovskiy V.Yu., Silayev A.V. Rekonfiguratsiya sistemy uprav-leniya letatel'nymi apparatami pri otkazakh [Reconfiguration of the Control System of Air-

craft in Case of Failures]. Avtomatika i tele-mekhanika — Automatics and Telemechanics, 1996, No. 1, pp. 3-20. [in Russian].

3. Glumov V.M., Zemlyakov S.D., Rutkovskiy V.Yu., Silayev A.V. Povysheniye zhi-vuchesti avtomaticheskikh sistem s ispol'-zovaniyem algoritmicheskogo obespe-cheniya invariantnosti k otkazam [Improving the Survivability of Automatic Systems Using Algorithmic Support for Failure Invariance]. Tezisy dokladov IV Vsesoyuznogo sovesh-chaniya «Nadezhnost', zhivuchest' i bezopasnost' av-tomatizirovannykh kompleksov» [Abstracts of the IV All-Union Meeting «Reliability, Survivability and Safety of Automated Systems»]. Moscow, IPU AN SSSR, 1988, pp. 29-30. [in Russian].

4. Yegupov N.D., Pupkov K.A. Metody klassicheskoy i sovremennoy teorii avtoma-ticheskogo upravleniya [Methods of the Classical and Modern Theory of Automatic Control]. Moscow, MSTU, 2004. T. 3: Metody sovremennoy teorii avtomaticheskogo upravleniya [Vol. 3: Methods of the Modern Theory of Automatic Control]. 616 p. [in Russian].

5. Sravnitel'nyy analiz rezul'tatov sten-dovykh i letnykh issledovaniy posledstviy otkazov SAUna vertolete s letchikom v konture upravleniya: otchet№ 1321-78-II predpriyatiya p/ya V-8759 [Comparative Analysis of the Results of Bench and Flight Studies of the Consequences of ACS Failures in a Helicopter with a Pilot in the Control Loop. Report No. 1321-78-II Enterprises p/I-8759]. 1978. [in Russian].