К объектам дискретного действия, или логическим устройствам, относятся системы, широко применяемые в радиотехнике, автоматизированных системах управления судов и других областях. Основу таких устройств составляют электромагнитные реле и полупроводниковые логические элементы. В общем виде логическое устройство характеризуется наличием n входов и k выходов. Сигналы на входах (x₁, x₂, ... xₙ) и выходах (z₁, z₂, ... zₖ) имеют дискретную природу, то есть в большинстве систем они могут принимать только два значения, например, 0 и 1.
Классификация дискретных объектов
Все дискретные устройства принято делить на два основных класса: комбинационные (без памяти) и последовательностные (с памятью). Это фундаментальное различие определяет подходы к их анализу и диагностике.
Комбинационные объекты (без памяти)
У комбинационных объектов значение каждой выходной функции z в любой заданный момент времени (такте) однозначно определяется исключительно текущими значениями входных переменных x. Под тактом понимается дискретный интервал, в течение которого входные и выходные сигналы остаются неизменными. При анализе часто предполагается, что изменение выходов происходит мгновенно вслед за изменением входов.
Рассмотрим устройство с n входами и k выходами, где каждый сигнал может быть 0 или 1. Математической моделью такого объекта служит таблица булевых функций (таблица истинности), которая перечисляет все возможные комбинации входных сигналов и соответствующие им значения выходов. Эта таблица является отправной точкой для формирования диагностических тестов.
Для поиска минимального набора проверок (минимального контрольного теста) используется таблица покрытий. При диагностике сложную систему разбивают на функциональные группы элементов, работающих на общий выход. Выходную функцию каждой группы удобно представлять в эквивалентной дизъюнктивной или конъюнктивной нормальной форме, что упрощает анализ.
Диагностические модели и методы
Одним из распространенных методов является метод обобщенной контрольной точки. В его основе лежит использование таблицы срабатываний (переключений), которая фиксирует изменения входных и выходных параметров схемы при различных тестовых воздействиях.
На практике часто применяют усеченную таблицу срабатывания, которая является явной диагностической моделью. Она описывает реакцию исправного объекта и его поведение при нескольких ключевых неисправностях. Такая модель позволяет не только обнаружить наличие одной или нескольких неисправностей в системе, но и организовать эффективный процесс их локализации (поиска).
Последовательностные объекты (с памятью)
В отличие от комбинационных, у последовательностных объектов (объектов с памятью) выходные сигналы в текущем такте зависят не только от текущих входных переменных, но и от их значений в предыдущих тактах. Это связано с наличием внутренних переменных состояния, которые представляют собой память устройства.
Способность изменять внутреннее состояние реализуется с помощью специальных элементов: триггеров, цепей обратной связи или элементов временной задержки. Диагностика таких объектов сложнее, так как требует учета не только статических комбинаций сигналов, но и последовательности их изменений во времени (истории работы устройства).