Построение логической ФДМ для непрерывного комбинационного объекта Д

Рис. 8. Функциональная схема СИФУТП КТЭ 100/200

Рис. 9. Функциональная модель СИФУ КТЭ 100/200

Рис.10. Логическая модель СИФУ КТЭ 100/200

Рис.11. Алгоритм диагностирования по ТФН и функциям

Комбинационной является схема импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем электропривода СИФУТП КТЭ 100/220.

Для этого рассмотрим функциональную схему СИФУТП на рис.8;

И₁ – источник питания ±27 В, ±13, 5 В;

И₂ – источник питания ±15 В;

И₃ - источник питания ±5 В;

ТР – блок тиристоров для формирования опорных синусных напряжений, синхронных с напряжением питания ТП.

Ф – ячейка фильтров для фильтрации опорных напряжений 50 Гц от высокочастотных составляющих сети.

У – операционные усилители для согласования по уровню опорных напряжений U_ф с входными опорными сигналами.

И_оп – ячейки каналов фазового управления ФУ

ВУ – входной усилитель для согласования по мощности сигналов управления ТП со стороны регулятора тока U_рт с сигналами управления ячеек СИФУ.

В зависимости от блокирующего сигнала Б на входе ВУ, последний ограничивает уровень своего выходного напряжения.

ОУ – операционный усилитель для ограничения минимального α ₁=30º и максимального α ₂=150º углов управления ТП с RL – нагрузкой

ФУ – ячейка каналов фазового управления для формирования импульсов управления тиристорами ТП.

ЯС – ячейка согласования;

И1 и И2 – сигналы отключения управляющих импульсов на тиристоры анодной или катодной группы.

УИ – ячейка усилителей импульсов.

ГР – ячейка гальванической развязки импульсов управления тиристорами ТП и цепей СИФУ.

ДА, ДК – блоки датчиков состояния тиристоров анодной и катодной группы ТП.

РУ – ячейка раздельного управления комплектами реверсивного ТП.

На базе функциональной схемы СИФУ (рис.8) строится функциональная модель СИФУ (см. рис. 9).

На следующем этапе происходит абстрагирование от конкретного содержания схем, обозначенных вершинами на функциональной модели рис.9.

В вершинах графа логической ФДМ остаются лишь номера ранее выделенных функциональных блоков (узлов).

В результате получится логическая модель СИФУ на рис. 10. Вершины, соответствующие внешним сигналам, обозначены х₁…х_m.

На следующем этапе по логической модели строится таблица функций неисправности ТФН, показанная на рис.11.

ТФН представляет из себя двухмерную матрицу, строками которой является выходы z_i (i=1, …, n) функциональных узлов логической модели, а столбцами – состояния анализируемой схемы e_j (j=1, …, n).

Состояние e_j соответствует наличию одиночной неисправности в j–м функциональном узле схемы.

На пересечении i-й строки и j–го столбца ставится 1, если при j-й неисправности выходной сигнал i-го блока остается в допуске по ТУ, и Ø – в противном случае.

Состояние е₀ соответствует всем исправным блокам схемы (функциональным узлам).

Если Ø или любая неисправность появляются в блоках, охваченных ОС или в звене ОС, то это приводит к появлению Ø во всем контуре, охваченном ОС. Поэтому при диагностике СУ необходимо разрывать цепи ОС, и это надо предусмотреть при проектировании устройства (ввести управляемые разрывы). Это очень легко сделать, обрывая сигналы с датчиков в этом кольце и переключая при диагностике вход с датчика на стандартное напряжение, соответствующее номинальному сигналу с нормирующего усилителя датчика.

После построения ТФН ее можно обработать с помощью различных алгоритмов диагностики.

Пример: для рассматриваемого непрерывного комбинационного ОД., которым является СИФУ, удобно реализовать условный алгоритм диагностики, использующий функцию предпочтения W_i.

В зависимости от поставленной заказчиком задачи и наличия исходных данных, W_i можно рассчитать следующим образом:

1. При равновероятных состояниях отказа функциональных узлов схемы и равных ценах элементарных проверок выходов z_i (в рублях или часах) функция предпочтения рассчитывается по формуле

.

Первое слагаемое равно сумме нулей в «i» строке. Второе слагаемое равно сумме «единиц» в i-ой строке. Считается функция предпочтения W_i по строкам.

2. При известных (или легко определяемых) вероятностях состояний системы, каждое из которых соответствует отказу одного из функциональных узлов (ФУ).

.

Известно [10], что интенсивность отказов схемы равна (для экспоненциального закона надежности) сумме интенсивностей отказов составляющих ее элементов:

.

Вероятность отказа функционального узла (ФУ)

,

.

3. Учитывают цены проверок в рублях или часах

.

Первой выбирается проверка, которой соответствует минимальное значение функции . При контроле любого выхода возможен диагностический результат «Ø» или «1». Чтобы выбрать, какой из выходов должен контролироваться вторым, исходная ТФН должна быть разделена на 2 подТФН.

В первую подТФН войдут состояния, которым соответствуют «Ø» в выбранной строке (с минимумом ), а в другую – состояния, которым соответствует «1» в выбранной строке. И снова начинается поиск в этих двух под ТФН по минимуму . (см. рис. 11).

Первым будет контролироваться выход , т.к. ему в исходной ТФН соответствует минимальное значение (нулевое) функции .

Согласно изложенным правилам, второй проверкой при положительном результате (R=1) первой проверки стала , а при отрицательном результате первой проверки - . Далее все происходит по аналогии с изложенным. Деление ТФН на каждом шаге поиска одиночных неисправностей происходит до тех пор, пока очередная под ТФН не превратится в матрицу-строку, что позволяет однозначно указать на неисправный элемент.

На документе, передаваемом пользователю разработчиком, ТФН и все под ТФН не показываются, а приводится только граф, корневая и промежуточные вершины которого соответствуют проводимым проверкам, а висячие вершины графа однозначно указывают на те или иные одиночные неисправности в диагностируемом объекте.

В графе проверки, передаваемым пользователю, нет смысла приводить исходную ТФН и другие подТФН, а сразу в вершинах бинарного дерева указывают номер следующей проверки. Часть бинарного дерева, соответствующая положительному результату (R=1) первой проверки , показана на рис. 12. Первую диагностическую проверку (в нашем случае 11) называют корневой, а конечные проверки по тому или иному пути – висячими. Висячие вершины графа возможных проверок обозначаются двойным кружком и указывают на номер того или иного дефекта в контролируемой схеме.

Рис.12. Бинарное дерево для положительного диагностического результата первой проверки

По существу условный алгоритм поиска неисправностей (дефектов) в схеме представляет собой не что иное, как математизированное описание широко известного в электронике метода средней точки, который предполагает контроль в «точках», делящих схему на правомерно равноценные, в смысле надежности, части.