Комбинационный метод диагностики
При построении модели системы с учетом ее внутренней структуры количество необходимых для контроля параметров часто можно сократить. Это связано с особенностями системы: наличием последовательных, параллельных и обратных связей между элементами, разветвленными выходами, а также тем, что вероятность одиночных отказов обычно выше, чем одновременных (кратных). В системах с тесно связанными функциональными элементами широко применяется комбинационный метод диагностирования. Его суть заключается в измерении заранее определенного набора параметров и последующем анализе полученных данных для точного выявления дефектного элемента.
Для идентификации неисправного элемента на основе функциональной модели используется анализ специальной таблицы — матрицы функций неисправностей. Важная особенность комбинационного метода заключается в том, что заключение о состоянии объекта выносится только после получения и обработки информации по всей заданной совокупности диагностических параметров.
Последовательный метод диагностики
В отличие от комбинационного, последовательный метод предполагает поочередный анализ состояния элементов системы. Этот подход может быть реализован по двум типам программ: жесткой (с фиксированным порядком проверок) или гибкой, где каждая следующая проверка зависит от результата предыдущей, что делает поиск более адаптивным и эффективным.
Для оптимизации диагностики строится полная матрица одиночных дефектов, где каждая строка представляет собой уникальный двоичный код состояния системы при отказе конкретного элемента. Далее ставится задача минимизации этой матрицы — сокращения количества контролируемых параметров (столбцов) при сохранении возможности однозначно различать все одиночные отказы. Как правило, в минимальный набор входят все выходные параметры системы и параметры неразветвленных выходов внутренних элементов, контроль которых критически важен для локализации дефекта в каждом блоке.
Если в минимизированной таблице (МТФН) коды некоторых строк совпадают, что делает соответствующие дефекты неразличимыми, набор параметров необходимо дополнить. Например, для различения отказов элементов 6 и 7, а также 8 и 9, может потребоваться добавить контроль выхода Z9. Таким образом, итоговая минимизированная совокупность параметров (например, Z3, Z4, Z5, Z9, Z10) позволяет эффективно обнаруживать одиночные дефекты.
Однако при возникновении кратных (одновременных) отказов ситуация усложняется. Система проверки, построенная на минимизированном наборе параметров и работающая по гибкой программе, может сначала указать только на один из нескольких дефектных взаимосвязанных элементов. После его устранения и повторного включения системы обнаруживается следующий дефект. В некоторых случаях кратные отказы могут приводить к появлению кодов, совпадающих с кодами одиночных дефектов других элементов (ложное срабатывание) или даже к неопознанным кодам, что требует дополнительного анализа.
Особого подхода требуют системы с обратными связями (ОС). Для диагностики такие элементы часто объединяют в один функциональный блок (при этом дефекты внутри блока не различаются) или на время поиска неисправностей разрывают цепи ОС с помощью коммутационных устройств.
Для контроля только работоспособности (без точной локализации дефекта) достаточно найти минимальный набор параметров, произведение столбцов которых равно нулю. Часто такими параметрами являются выходы системы.
Метод половинного разбиения
Один из распространенных последовательных методов, учитывающих структуру, — метод половинного разбиения. Он основан на предположении о равной вероятности отказов элементов в последовательной цепи. Алгоритм оптимизирует время поиска: на каждом шаге цепочка элементов делится на две примерно равные по вероятности части, и проверка в точке деления определяет, в какой половине находится неисправность. Процесс повторяется для выбранной половины до точной локализации дефектного элемента. Этот алгоритм может быть представлен в виде компактной и наглядной схемы — дерева логических возможностей (ДЛВ).
Алгоритмы поиска, построенные по МТФН, имеют ключевое достоинство — они используют минимальное количество диагностических параметров, что упрощает аппаратную часть системы диагностики. Однако их недостаток проявляется при кратных отказах, когда возможны ложные срабатывания. Для повышения надежности в таких случаях может использоваться алгоритм, построенный на основе полной таблицы функций неисправностей (ТФН), где параметры в ветвях ДЛВ не повторяются.
Сочетание комбинационного и последовательного методов
На практике часто применяется рациональное сочетание обоих методов, что позволяет сократить общее время и количество проверок. На первом этапе используется комбинационный метод: проверяются все выходные параметры объекта, и на основе их совокупности состояние системы определяется с точностью до группы элементов (а не до конкретного элемента). На втором этапе для точной локализации дефекта внутри выявленной группы применяется последовательный метод с гибкой программой, где каждая следующая проверка внутреннего параметра зависит от результата предыдущей.
Такой комбинированный подход, представленный в виде дерева логических возможностей, существенно повышает эффективность диагностики. Количество необходимых дополнительных проверок внутренних параметров минимально и зависит от структуры системы: чем больше выходных параметров и чем более разветвлена структура, тем меньше внутренних проверок потребуется для точного определения неисправного элемента.