Стартовая >> Статьи >> Определение состояния объекта по комплексу измеряемых параметров

Определение состояния объекта по комплексу измеряемых параметров

Пильщиков В.Е. (СПбГТУ, г. Санкт-Петербург)

В настоящее время все области науки и техники находятся в состоянии освоения компьютерных технологий, как на стадии получения информации, ее обработки и удобного представления, так и на стадии принятия решения. Качественно изменяется поток первичных (фактических) данных; улучшается точность и достоверность измерений, резко возрастает их количество, в том числе за счет малозначащих или слабо изменяющихся величин. Так как возможности человека в области образного анализа ограничены лишь несколькими предметами, то возникает практическая необходимость соответствующего представления полученной информации с помощью ЭВМ. В настоящее время разрабатывается большое количество экспертных программ, в том числе самосовершенствующихся, позволяющих по первичному потоку информации получить диагноз состояния объекта. Практически каждая программа имеет свои (авторские) алгоритмы обработки, являющиеся неотъемлемой интеллектуальной собственностью автора. Большинство диагнозов ставится в словесной форме. Указанные отличительные особенности существенно затрудняют возможность объединения различных разработок и не позволяют перейти на количественный уровень анализа. Учитывая сложившуюся ситуацию, предлагается сделать попытку объединения интеллектуальной мощи различных исследователей и разработчиков на базе какого-то одного универсального понятия, имеющего более или менее простое физическое представление и простую количественную характеристику, а именно «остаточный ресурс» с пределами изменения от 1 до 0. Термин «остаточный ресурс» в данном случае является просто некоторым обобщающим понятием, включающим, например, возможность функционирования или прогнозируемое время работы или вероятность безотказной работы и т.д. и т.п.
Пусть рассматриваемый объект имеет пт измеряемых параметров Ai, характеризующих его работоспособность. В процессе эксплуатации каждый из параметров может изменяться в пределах от Аш (исходное значение) до Аю (конечное значение) после достижения которого объект теряет возможность функционирования по разным (физическим, техническим, нормативным и т.д.) причинам. Реально в определенный момент времени фактическое значение параметра Ai находится в пределах от Аш до Аю. Это состояние можно описать функцией
Ri=(Aki - Ai)/(Aki - Анi)                                                                  (1)
которую мы условно назвали термином «остаточный ресурс».
Как видно из (1) диапазон изменения Ri от 1 при Ai=Am до 0 при Ai=AKi. Равенство «О» остаточного ресурса означает прекращение возможности функционирования.
Физически понятным параметром для иллюстрации может служить, например, величина средней степени полимеризации твердой изоляции (целлюлозы) маслонаполненного оборудования. Новое изделие имеет начальное значение степени полимеризации 1400 ... 1500 единиц (мономолекул), а предельно допустимое (конечное) значение - 250 (согласно [1].
Соотношение (1) для оценки величины остаточного ресурса является самым простым (линейным) представлением зависимости остаточного ресурса Ri от изменения параметра Ai, которую в общем виде можно записать как
Ri=f (Am, Aki, Ai)
Достаточно удачной и универсальной зависимостью Ri от Ai, на наш взгляд, может быть соотношение
Ri = logn(l+(n - 1)*(Аki - Ai)/(Aki - Aнi)) (n*l) (2)
График изменения остаточного ресурса от аргумента Х= (Аki - Ai)/(AKi - Am) при различных значениях п представлен на рис. 1.
Очевидно, что зависимость Ri=f (Aнi, Аki, Ai) может быть любой, если обеспечена монотонность изменения Ri в диапазоне от 1 до 0 при изменении Ai от Анi до Аki.
С ухудшением каждого из параметров Ri будет уменьшаться и остаточный ресурс объекта в целом. Взаимосвязь между величиной остаточного
ресурса объекта (Ro) и значениями остаточных ресурсов по каждому параметру (Ri) можно представить в виде
(3)
где pi - весовой коэффициент доли каждого из параметров Ri в общем ресурсе объекта. Очевидно, что Epi должна быть равна единице. Если используется ш параметров каждый из которых равноценен, то pi=l/m.
Необходимо заметить, что все параметры обычно можно подразделить на «значимые» и «малозначимые». К «значимым», относятся параметры, определяющие жизнеспособность объекта; равенство 0 остаточного ресурса хотя бы одного из «значимых» параметров должно означать Ro=0. «Малозначимые» параметры определяют Ro со своими коэффициентами pi без дополнительных условий.
Необходимо отметить, что предлагаемый подход отнюдь не отвергает возможности и целесообразности постановки словесного диагноза о состоянии объекта. Напротив, возможности комментариев или подсказок существенно облегчаются и могут быть легко формализованы, например, по условию равенства величины Ro или Ri какому-то значению. Практически без ограничений останется творческая свобода авторов, которая может быть реализована при выборе: значений Аш или Ак1, зависимости Ri— f (Аш, Аю, Ai), величины pi, «значимых» параметров и т.д.
При реализации предложенного подхода к оценке состояния различных объектов будут получены следующие положительные результаты:

  1. исчезнет проблемы сочетания различных разработок в этой области;
  2. программы обработки информации станут понятными и легко доступными для анализа человеком;

3) появится общая база данных и неограниченное пространство для совершенствования и усложнения диагностических систем.

Различные варианты зависимости остаточного ресурса от параметра п. Ан=0, Ак=10.


Рис. 1. А

 
« Ограничение перенапряжений в электрических сетях высокого напряжения   Основные трудности но пути создания высоконадежных дугогасительных камер для вакуумных выключателей »
электрические сети