23 февраля 2016г.
Аннотация. В работе рассматривается процесс обнаружения отказов электротехнических компонентов сложных систем управления технологическим оборудованием. Описаны возможные варианты технических состояний электротехнических систем. Приведены критерии, позволяющие оценить степень соответствия выходных параметров компонентов систем заданным требованиям технических условий (ТУ). Произведен анализ применения интеллектуальных систем поддержки решения задач предметной области.
Ключевые слова: электротехническая система управления, обнаружение отказов, работоспособное состояние, явный отказ, база знаний
Введение.
Изучение механизмов возникновения отказов является составной частью процессов проектирования и опытного ввода в эксплуатацию сложных систем управления технологическим оборудованием. При этом процесс обнаружения отказов электротехнических компонентов в структурах систем управления представляет значительный интерес для специалистов, занятых разработкой, производством и эксплуатацией таких систем. Важное значение имеет также учет факторов внешней среды, воздействующих на конечные инженерные варианты систем при их использовании по целевому назначению.
В соответствии с требованиями технических условий на электротехнические системы управления, предполагаются известными: структурная организация составных компонентов систем и алгоритмы их функционирования; вход-выходные функциональные зависимости и допусковые ограничения на их числовые значения; известными являются также штатные циклы испытания электротехнических объектов.
Критерии обнаружения отказов компонентов в структурах электротехнических систем управления Cовременный отечественный электропривод серии ЭПВ (асинхронными электродвигателями) с векторной системой управления, обладающий достаточно сложной структурной организацией и множеством возможных (потенциальных) отказов различных составных компонентов [1], представляет собой пример электротехнической системы.
На Рисунке 1 приведены различные варианты технических состояний для компонентов электротехнических систем управления при условии воздействия критичных факторов внешней среды Wk , Wm , Wr , в качестве которых могут выступать тепловые воздействия, электростатические воздействия, электромагнитные поля, вибрации, давление. В рамках рассматриваемой предметной области необходимо обнаружить явные (Рисунок 1, в) и скрытые (потенциальные, Рисунок 1, г) отказы; при этом необходимо учесть динамику изменения выходных сигналов в конкретных контрольных точках съема диагностической информации соответствующих электротехнических объектов.
Для оценивания степени соответствия выходных параметров электротехнических компонентов в структурах сложных систем управления заданным требованиям технических условий (ТУ) должны применяться соответствующим образом подготовленные критерии. В качестве таких критериев используются зависимости вида [2, 3]:
критерий обнаружения явных отказов электротехнических компонентов в структуре систем управления
где
–
измеренное значение
j-го выходного параметра системы;
Yjmax, Yjmin – максимальное
и минимальное (предельные) значения j-го выходного
параметра системы соответственно; 1 – несоответствие значения выходного параметра компонента допусковым ограничениям (отказ);
0 –
выходной параметр находится в допуске
(работоспособное состояние).
· критерий обнаружения отказов с учетом динамики
изменения числовых значений выходных параметров систем управления в предыстории параметрического пространства
где 
– допусковые ограничения
p-го выходного параметра системы; i, j – моменты измерения выходного параметра, отражающие динамику изменения числового значения параметра в предыстории,
–
максимальные и минимальные измеренные
значения p- го выходного
параметра объекта в i-е и j-е моменты времени соответственно; bj – числовое значение порогового уровня выходного
параметра системы.
Критерий KП (2) может использоваться для обнаружения как явных отказов (Рисунок
1, в), так и скрытых (потенциальных) отказов (Рисунок 1, г) за счет анализа динамики изменения
и количественной оценки числовых значений деградации
выходных параметров электротехнических компонентов и систем управления на их основе в целом.
Концепция применения интеллектуальных систем.
Важное значение имеет процесс построения базы данных и знаний.
Особое место в теории интеллектуального управления занимает логический подход, причем в [4, 5] подчеркивается,
что различие данных и знаний может усматриваться в уровне сложности их представления. Данные – это константы
и факты, то есть элементарные формулы с предикатами [4, 6]. Знания – это формулы с кванторами [4, 5]. Такие формулы образуют предикатные (первопорядковые) языки. При этом языки предикатов отличаются от пропозициональных (булевских) языков существенно большей выразительной силой, позволяя формализовать более широкие знания для последующей обработки
машинно-ориентированными правилами [4, 6]. В предикатных языках определяются первопорядковые логические теории (исчисление предикатов), а в пропозициональных – исчисление высказываний.
Возможность использования предикатных языков для формализации процессов
обнаружения отказов показана в [2, 7]. В [6, 7] обоснована важность
преобразования структурированных данных в знания. При этом формулы с кванторами применяются в качестве средства извлечения знаний в виде перечней работоспособных состояний
и обнаруживаемых отказов
электротехнических систем управления[2, 7].
Заключение.
В работе рассмотрены возможные технические состояния составных компонентов электротехнических систем управления технологическим оборудованием, критерии обнаружения отказов систем, типы организации баз данных и знаний как основы интеллектуальных систем поддержки
процессов предметной области.
Концепция дальнейших исследований связана с развитием методических средств оценивания работоспособных состояний,
обнаружения и технического диагностирования отказов сложных электротехнических систем.
Список литературы
1.
Электроприводы с преобразователями частоты серии ЭПВ (исполнение 2). Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 2008. 181 с.
2.
Дрогайцев В.С., Куликов
Р.Е., Ушаков В.А. Интеллектуальные средства
в процессах диагностирования отказов бортовых систем управления летательных аппаратов в условиях влияния внешней
среды. Часть I // Авиакосмическое приборостроение. 2014.
№ 7. С. 3–11.
3.
Дрогайцев В.С.,
Куликов Р.Е.Подход к техническому диагностированию отказов бортовых систем управления
летательных аппаратов в условиях
влияния внешней
среды // Авиакосмическое приборостроение. 2014.
№ 10. С. 5–14.
4.
Васильев С.Н., Жерлов А.К., Федосов Е.А., Федунов
Б.Е. Интеллектное управление динамическими системами.
М.: Физико-математическая литература, МАИК «Наука/Интерпериодика», 2000. 352 с.
5.
Аншаков О.М. ДСМ-метод и модификационные исчисления // Искусственный интеллект и принятие решений. 2008. № 1. С. 55–79.
6.
Вагин В.Н.,
Головина Е.Ю., Загорянская А.А., Фомина
М.В. Достоверный и правдоподобный вывод в интеллектуальных системах. М.: Физико-математическая литература, МАИК «Наука/Интерпериодика». 2004. 704 с.
7.
Ушаков В.А., Говоренко
Г.С., Козлов С.В., Дрогайцев
В.С. Системный подход
к ситуационному управлению отказоустойчивостью технических объектов в условиях
нештатных ситуаций.
Построение интеллектуальных систем
// Вестник компьютерных и информационных технологий. 2008. № 5. С. 39–46.
