Разработка алгоритмов диагностирования

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет

путей сообщения»

 

 

 

Кафедра « Строительные и  путевые машины»


 

 

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

По дисциплине «Прикладная  статистика и диагностика 

технических систем»

на тему «Разработка алгоритмов диагностирования»

 

 

 

 

Руководитель разработки

                                                             

                                                                                  Разработчик

 

 

                                                                                    

Хабаровск

 

Содержание


 

Введение…………………………………………………………………….3

1 Разработка алгоритмов диагностирования …………………………….4

1.1 Разработка безусловного алгоритма с безусловной остановкой…….4

1.2 Разработка безусловного алгоритма с условной остановкой………..7

1.3 Разработка условного алгоритма ……………………………………..9

Заключение………………………………………………………………...31

Список литературы………………………………………………………..32

 

 

Введение


Расчетно-графическая работа объемом 32 страницы содержит сведения о разработке алгоритмов диагностирования функционально-логической модели объекта контроля.

Для заданной модели производится построение:

- безусловного алгоритма  с условной остановкой;

- безусловного алгоритма  с условной остановкой;

- условного алгоритма.

Для решения задачи построения алгоритмов применяются сокращенная  и полная таблицы функций неисправностей.

В работе помимо расчетов и  рисунков алгоритмов приведены последовательность и особенности построения алгоритмов.

 

1 Разработка алгоритмов диагностирования

 

Алгоритм диагностирования – состав и порядок проведения элементарных проверок при определении технического состояния объекта.

Алгоритм диагностирования (контроля) устанавливает состав и порядок проведения элементарных проверок объекта и правила анализа их результатов. Элементарная проверка определяется рабочим или тестовым воздействием, поступающим или подаваемым на объект, я также составом признаков и параметров, образующих ответ объекта на соответствующее воздействие. Конкретные значения признаков и параметров, получаемых при диагностировании (контроле), являются результатами элементарных проверок или значениями ответов объекта.

Различают безусловные алгоритмы  диагностирования (контроля), у которых порядок выполнения элементарных проверок определен заранее, и условные алгоритмы диагностирования (контроля), у которых выбор очередных элементарных проверок определяется результатами предыдущих.

Если диагноз составляется после дополнения всех элементарных проверок, предусмотренных алгоритмом, то последний называется алгоритмом с безусловной остановкой. Если же анализ результатов делается после выполнения каждой элементарной проверки, то алгоритм является алгоритмом с условной остановкой.

Построение каждого из алгоритмов осуществляется по своим правилам. Рассмотрим последовательно разработку каждого из указанных выше алгоритмов диагностирования.

 

1.1 Разработка безусловного  алгоритма с безусловной остановкой

 

Безусловный алгоритм с безусловной остановкой предполагает единственную фиксированную последовательность проведения проверок, при выполнении всего комплекса которых производится анализ и постановка диагноза.

Построение безусловного алгоритма с безусловной остановкой осуществляется на данных сокращенной таблицы функций неисправностей модели (таблица 1).

Таблица 1 – Сокращенная  таблица функций неисправностей


Контр. 
сигналы

Состояния объекта контроля

E

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

Q8

Q9

Q10

Q11

Q12

Q13

Q14

Q15

Q16

Q17

Q18

Q19

Q20

z1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

z4

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

z5

1

1

1

1

1

0

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

z8

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

z11

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

z12

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

z13

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

z19

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

0

0

1

z20

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

z3

1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

z14

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1





Разработанный на основании  исходных данных безусловный алгоритм с безусловной остановкой приведен на рисунке 1.


Рисунок 1 – Безусловный  алгоритм с безусловной остановкой

 

 


1.2 Разработка безусловного  алгоритма с условной остановкой

 

Безусловный алгоритм с условной остановкой предполагает такую последовательность проведения проверок, при выполнении которых производится анализ и постановка диагноза после каждой из проверок.

Построение безусловного алгоритма с условной остановкой осуществляется на данных полной таблицы функций неисправностей модели (таблица 2).

Таблица 2 – Таблица функций неисправностей модели

Контролируемые 
сигналы

Состояния объекта контроля

E

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

Q8

Q9

Q10

Q11

Q12

Q13

Q14

Q15

Q16

Q17

Q18

Q19

Q20

z1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

z2

1

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

z3

1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

z4

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

z5

1

1

1

1

1

0

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

z6

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

z7

1

0

0

0

1

0

0

0

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

z8

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

z9

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

z10

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

z11

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

z12

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

z13

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

z14

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

z15

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

z16

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

z17

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

z18

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

1

1

0

0

1

1

z19

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

0

0

1

z20

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0





Разработанный на основании  исходных данных безусловный алгоритм с условной остановкой приведен на рисунке 2.


Рисунок 2 – Безусловный  алгоритм с условной остановкой

 


1.3 Разработка условного  алгоритма

 

Условный алгоритм представляет собой такую последовательность действий, при которой назначение каждой последующей проверки осуществляется в зависимости от результатов предыдущей.

Разработка алгоритма  осуществляется на основе полной таблицы  функций неисправностей.

В первую очередь определяется информативность строк по формуле:

 

Инф=N0 – N1,                                                 (1)

где N0 – число колонок с нулевым значением;

N1 – число колонок с единичным значением.

Исходные данные таблицы  функций неисправностей  и определенные значения информативности приведены  в таблице 3.

Таблица 3 – Таблица функций  неисправностей модели и информативность проверок


Контролируемые 
сигналы

Состояния объекта контроля

 

E

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

Q8

Q9

Q10

Q11

Q12

Q13

Q14

Q15

Q16

Q17

Q18

Q19

Q20

Инф.

z1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

19

z2

1

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

15

z3

1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

13

z4

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

3

z5

1

1

1

1

1

0

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

17

z6

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

9

z7

1

0

0

0

1

0

0

0

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

5

z8

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

3

z9

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

19

z10

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

17

z11

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

15

z12

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

z13

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

7

z14

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

19

z15

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

17

z16

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

11

z17

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

19

z18

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

1

1

0

0

1

1

11

z19

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

0

0

1

7

z20

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

3





Первоначальная проверка алгоритма выбирается на основе информативности. Необходимо, чтобы ее величина была наименьшей, близкой или равной 0. Этому условию удовлетворяет проверка z12.

Для рассматриваемой проверки рассматриваются два состояния: работоспособное (z12≠0) и неработоспособное (z12=0). Если z12=0, то производится дальнейшая проверка, для чего составляется новая таблица путем вычеркивания тех колонок, где z12=1(таблица 4).

Таблица 4 – Таблица функций  неисправностей модели и информативность проверок при z12=0

Контролируемые 
сигналы

Состояния объекта контроля

Q1

Q2

Q5

Q6

Q9

Q10

Q11

Q12

Q14

Q17

Q18

Инф.

z1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

9

z2

0

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

5

z3

0

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

5

z4

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

1

1

z5

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

1

7

z6

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

1

1

z7

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

1

1

z8

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

1

1

z9

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

9

z10

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

7

z11

1

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

5

z12

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

11

z13

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

11

z14

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

9

z15

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

9

z16

1

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

5

z17

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

9

z18

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

0

1

z19

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

0

1

z20

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

0

1





По величине информативности  выбирается проверка z4.


Для рассматриваемой проверки рассматриваются два состояния: работоспособное (z4≠0) и неработоспособное (z4=0). Если z4=0, то производится дальнейшая проверка, для чего составляется новая таблица путем вычеркивания тех колонок, где z4=1(таблица 5).

Таблица 5 – Таблица функций неисправностей модели и информативность проверок при z4=0

Контролируемые 
сигналы

Состояния объекта контроля

Q1

Q2

Q5

Q6

Q9

Q17

Инф.

z1

0

1

1

1

1

1

4

z2

0

0

1

1

1

0

0

z3

0

0

1

1

1

0

0

z4

0

0

0

0

0

0

6

z5

1

1

0

1

0

1

2

z6

0

0

0

0

0

0

6

z7

0

0

0

0

0

0

6

z8

0

0

0

0

0

0

6

z9

1

1

1

1

0

1

4

z10

1

1

1

1

0

1

4

z11

1

1

1

1

0

1

4

z12

0

0

0

0

0

0

6

z13

0

0

0

0

0

0

6

z14

1

1

1

1

1

1

6

z15

1

1

1

1

1

1

6

z16

1

1

1

1

0

1

4

z17

1

1

1

1

1

0

4

z18

1

1

1

1

0

0

2

z19

1

1

1

1

0

0

2

z20

1

1

1

1

0

0

2





По величине информативности  выбирается проверка z2.

Для рассматриваемой проверки рассматриваются два состояния: работоспособное (z2≠0) и неработоспособное (z2=0). Если z2=0, то производится дальнейшая проверка, для чего составляется новая таблица путем вычеркивания тех колонок, где z2=1(таблица 6).

 


Таблица 6 – Таблица функций  неисправностей модели и информативность проверок при z2=0

Контролируемые 
сигналы

Состояния объекта контроля

Q1

Q2

Q17

Инф.

z1

0

1

1

1

z2

0

0

0

3

z3

0

0

0

3

z4

0

0

0

3

z5

1

1

1

3

z6

0

0

0

3

z7

0

0

0

3

z8

0

0

0

3

z9

1

1

1

3

z10

1

1

1

3

z11

1

1

1

3

z12

0

0

0

3

z13

0

0

0

3

z14

1

1

1

3

z15

1

1

1

3

z16

1

1

1

3

z17

1

1

0

1

z18

1

1

0

1

z19

1

1

0

1

z20

1

1

0

1





По величине информативности  выбирается проверка z1.

Для рассматриваемой проверки рассматриваются два состояния: работоспособное (z1≠0) и неработоспособное (z1=0). Если z1=0, то неработоспособен блок Q1=0; если z1≠0, то составляется новая таблица путем вычеркивания тех колонок, где z1=0(таблица 7).

Таблица 7 – Таблица функций  неисправностей модели и информативность проверок при z1≠0


Контролируемые 
сигналы

Состояния объекта контроля

Q2

Q17

Инф.

z1

1

1

2

z2

0

0

2

z3

0

0

2

z4

0

0

2

z5

1

1

2

z6

0

0

2

z7

0

0

2

z8

0

0

2

z9

1

1

2

z10

1

1

2

z11

1

1

2

z12

0

0

2

z13

0

0

2

z14

1

1

2

z15

1

1

2

z16

1

1

2

z17

1

0

0

z18

1

0

0

z19

1

0

0

z20

1

0

0





По величине информативности выбирается проверка z17. Если z17=0, то неработоспособен блок Q17. Если нет, то блок Q2.

Теперь рассмотрим вариант, когда z2≠0. В этом случае производится построение таблицы путем вычеркивания столбцов с z2=0.

Таблица 8 – Таблица функций  неисправностей модели и информативность проверок при z2≠0


Контролируемые 
сигналы

Состояния объекта контроля

Q5

Q6

Q9

Инф.

z1

1

1

1

3

z2

1

1

1

3

z3

1

1

1

3

z4

0

0

0

3

z5

0

1

0

1

z6

0

0

0

3

z7

0

0

0

3

z8

0

0

0

3

z9

1

1

0

1

z10

1

1

0

1

z11

1

1

0

1

z12

0

0

0

3

z13

0

0

0

3

z14

1

1

1

3

z15

1

1

1

3

z16

1

1

0

1

z17

1

1

1

3

z18

1

1

0

1

z19

1

1

0

1

z20

1

1

0

1





По величине информативности  выбирается проверка z9.

Для рассматриваемой проверки рассматриваются два состояния: работоспособное (z9≠0) и неработоспособное (z9=0). Если z9=0, то неработоспособен блок Q9=0; если z1≠0, то составляется новая таблица путем вычеркивания тех колонок, где z9=0(таблица 9).

Таблица 9 – Таблица функций неисправностей модели и информативность проверок при z9≠0

Контролируемые 
сигналы

Состояния объекта контроля

Q5

Q6

Инф.

z1

1

1

2

z2

1

1

2

z3

1

1

2

z4

0

0

2

z5

0

1

0

z6

0

0

2

z7

0

0

2

z8

0

0

2

z9

1

1

2

z10

1

1

2

z11

1

1

2

z12

0

0

2

z13

0

0

2

z14

1

1

2

z15

1

1

2

z16

1

1

2

z17

1

1

2

z18

1

1

2

z19

1

1

2

z20

1

1

2





По величине информативности выбирается проверка z5. Если z5=0, то неработоспособен блок Q5. Если нет, то блок Q6.


Дальнейшее построение алгоритма  диагностирования модели осуществляется с момента проведения проверки z4, поскольку без рассмотрения было оставлено работоспособное состояние системы при проведении проверки.

Из таблицы 4 необходимо вычеркнуть те столбцы, в которых проверка z4 принимает нулевые значения z4=0. В полученной новой таблице производится определение информативности проверок (таблица 10).

Таблица 10 – Таблица функций неисправностей модели и информативность проверок при z4≠0

Контролируемые 
сигналы

Состояния объекта контроля

Q10

Q11

Q12

Q14

Q18

Инф.

z1

1

1

1

1

1

5

z2

1

1

1

1

1

5

z3

1

1

1

1

1

5

z4

1

1

1

1

1

5

z5

1

1

1

1

1

5

z6

1

1

1

1

1

5

z7

1

1

1

1

1

5

z8

1

1

1

1

1

5

z9

1

1

1

1

1

5

z10

0

1

1

1

1

3

z11

0

0

1

1

1

1

z12

0

0

0

0

0

5

z13

0

0

0

0

0

5

z14

1

1

1

0

1

3

z15

1

1

1

0

1

3

z16

0

1

1

0

1

1

z17

1

1

1

1

1

5

z18

0

1

1

0

0

1

z19

0

1

1

0

0

1

z20

0

1

1

0

0

1





По величине информативности  выбирается проверка z11.

Для рассматриваемой проверки рассматриваются два состояния: работоспособное (z11≠0) и неработоспособное (z11=0). Если z11=0, то производится дальнейшая проверка, для чего составляется новая таблица путем вычеркивания тех колонок, где z11=1(таблица 11).


Таблица 11 – Таблица функций неисправностей модели и информативность проверок при z11=0

Контролируемые 
сигналы

Состояния объекта контроля

Q10

Q11

Инф.

z1

1

1

2

z2

1

1

2

z3

1

1

2

z4

1

1

2

z5

1

1

2

z6

1

1

2

z7

1

1

2

z8

1

1

2

z9

1

1

2

z10

0

1

0

z11

0

0

2

z12

0

0

2

z13

0

0

2

z14

1

1

2

z15

1

1

2

z16

0

1

0

z17

1

1

2

z18

0

1

0

z19

0

1

0

z20

0

1

0

Разработка алгоритмов диагностирования