Методика контролю технічного стану цифрових типових елементів заміни з використанням енергостатичного методу діагностування
Розробка енергостатичного методу контролю технічного стану цифрових типових елементів заміни, в якості діагностичного параметра, при використанні значення амплітуди напруги у сталому режимі на додатковому опорі. Модель великої інтегральної схеми.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 27.08.2014 |
| Размер файла | 106,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА
ВІЙСЬКОВИЙ ІНСТИТУТ
УДК 681.518.5
МЕТОДИКА КОНТРОЛЮ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ЦИФРОВИХ ТИПОВИХ ЕЛЕМЕНТІВ ЗАМІНИ В РАДІОЕЛЕКТРОННИХ ЗАСОБАХ ОЗБРОЄННЯ З ВИКОРИСТАННЯМ ЕНЕРГОСТАТИЧНОГО МЕТОДУ ДІАГНОСТУВАННЯ
Спеціальність 20.02.14 - озброєння і військова техніка
Автореферат дисертації
на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
ЖИРОВ Генадій Борисович
Київ 2006
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана у Військовому інституті Київського національного університету імені Тараса Шевченка, МО України.
Науковий керівник доктор технічних наук, професор Жердєв Микола Костянтинович, Військовий інститут Київського національного університету імені Тараса Шевченка, професор кафедри бойового застосування і експлуатації (радіоелектронного озброєння).
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Савченко Юлій Григорович, Національний університет харчових технологій, професор кафедри інформаційних систем;
кандидат технічних наук, доцент Бахвалов Валентин Борисович, Військовий інститут Київського національного університету імені Тараса Шевченка, начальник кафедри радіолокаційного озброєння.
Провідна установа Військовий інститут телекомунікацій та інформатизації Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”, МО України, м. Київ.
Захист відбудеться 19.05. 2006 р. о 12 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.001.40 Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 03680, Київ-680, просп. Глушкова 2, корп. 8.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, Київ-33, вул. Володимирська 58, зал 12.
Автореферат розісланий 17.04. 2006 року.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради ПАШКОВ С.О.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Радіоелектронні засоби озброєння (РЕЗО), які експлуатуються в ЗС України, побудовані за модульним принципом на основі типових елементів заміни (ТЕЗ). Кількість цифрових ТЕЗ таких об'єктів постійно зростає і в деяких зразках досягає 80% від їх загальної кількості.
Аналіз стану системи технічного обслуговування і ремонту РЕЗО показав, що існуюча система недосконала. Це, насамперед, зумовлено її структурою, яка характеризується трьома рівнями ремонту. Дані рівні ремонту територіально віддалені один від одного, а функції, які вони виконують, частково дублюються. Існуючі засоби вбудованого контролю не в змозі виявити несправний цифровий ТЕЗ, а виявляють лише групу підозрюваних в несправності. Локалізація дійсно несправного цифрового ТЕЗ та його ремонт здійснюється відповідно на другому та третьому рівнях ремонту, а ремонт РЕЗО здійснюється агрегатним методом. При цьому ЗІП об'єкта тривалий час виявляється недостатньо укомплектованим, що призводить до зниження імовірності достатності ЗІП об'єкта та зменшення середнього часу відновлення, а також до збільшення вартості відновлення цифрових об'єктів РЕЗО.
Виправити таку ситуацію можна, якщо укомплектувати об'єкт або групу об'єктів на місці їх дислокації відносно простим і недорогим діагностичним пристроєм - уніфікованим ремонтним модулем (УРМ), який би контролював технічний стан (ТС) цифрових ТЕЗ швидко і з припустимою достовірністю.
Відомі методи і розроблені засоби контролю ТС цифрових ТЕЗ мають суттєві недоліки. Головними з цих недоліків є складність розробки і експлуатації діагностичних пристроїв та їх висока вартість, тому їх недоцільно використовувати при діагностуванні цифрових об'єктів РЕЗО безпосередньо на місцях їх дислокації. Необхідно розробити нову методику контролю технічного стану цифрових ТЕЗ з розробкою енергостатичного методу діагностування безпосередньо на місці дислокації РЕЗО, що є сутністю наукової задачі, яка вирішується у роботі.
Тематика дисертаційної роботи спрямована на розробку нової методики контролю технічного стану цифрових ТЕЗ з використанням енергостатичного методу діагностування. Дана тематика є актуальною і має науковий і практичний інтерес.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до плану наукової роботи та плану науково-дослідної роботи “Діагностика” № РК 0101U002251, які виконувались у Військовому інституті Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Особисто автором у НДР “Діагностика” розроблена математична модель цифрової ВІС у сталому режимі.
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є обґрунтування можливості удосконалення системи технічного обслуговування і ремонту, зменшення вартості та середнього часу відновлення цифрових об'єктів радіоелектронних засобів озброєння. Дана мета досягається шляхом розробки нового діагностичного забезпечення цифрових об'єктів радіоелектронних засобів озброєння.
Задачі, які необхідно вирішити для досягнення поставленої мети:
1. Аналіз існуючої системи технічного обслуговування і ремонту, а також методів і засобів контролю технічного стану цифрових ТЕЗ.
2. Розробка енергостатичного методу контролю ТС цифрових ТЕЗ, в якості діагностичного параметра (ДП), при якому використовується значення амплітуди напруги у сталому режимі на додатковому опорі.
3. Розробка діагностичної моделі (ДМ) великої інтегральної схеми.
4. Розробка діагностичної моделі цифрового ТЕЗ.
5. Розробка методики побудови тестових послідовностей (ТП) для контролю технічного стану цифрових ТЕЗ.
6. Розробка методики контролю технічного стану цифрових ТЕЗ з використанням енергостатичного методу діагностування безпосередньо на місці дислокації радіоелектронних засобів озброєння.
7. Розробка технічних рішень, спрямованих на виготовлення й експлуатацію пристрою, що реалізує методику контролю технічного стану цифрових ТЕЗ з використанням енергостатичного методу діагностування безпосередньо на місці дислокації радіоелектронних засобів озброєння.
Об'єкт дослідження - цифрові типові елементи заміни РЕЗО.
Предмет дослідження - процес контролю технічного стану цифрових типових елементів заміни безпосередньо на місці дислокації радіоелектронних засобів озброєння. напруга опір інтегральний технічний
Методи дослідження. Використані методи теорії технічної діагностики (при аналізі існуючих методів і засобів контролю технічного стану цифрових ТЕЗ і методів їх побудови, а також при розробці методики побудови перевіряльних тестових послідовностей), методи теорії кіл (для обґрунтування можливості використання в якості джерела діагностичної інформації параметрів сигналів на додатковому опорі, який примусово включений у корпусну шину), методи теорії автоматичного управління (для побудови діагностичної моделі ВІС і ТЕЗ), методи теорії надійності (для визначення показників надійності цифрових об'єктів РЕЗО), та методи математичної статистики (для перевірки статистичного зв'язку сигналів на виході і в контрольній точці).
Наукова новизна одержаних результатів.
1. Вперше розроблено енергостатичний метод контролю технічного стану цифрових ТЕЗ радіоелектронних засобів озброєння.
Наукова новизна методу полягає в тому, що вперше обґрунтовано використання в якості діагностичного параметра значення напруги, яка вимірюється у сталому режимі роботи цифрового пристрою на додатковому опорі, і експериментально встановлено, що при вимірюванні даного діагностичного параметра виконуються вимоги прояву та транспортування будь-якого дефекту в контрольну точку.
2. Вперше розроблено діагностичну модель цифрового типового елемента заміни.
Наукова новизна діагностичної моделі полягає в тому, що вперше одержана ДМ цифрового ТЕЗ, інформаційна частина якого побудована на основі використання передавальних функцій алгоритмів перетворення інформації, а не на основі структурного методу.
3. Вперше розроблено методику контролю технічного стану цифрових ТЕЗ з використанням енергостатичного методу діагностування безпосередньо на місці дислокації радіоелектронних засобів озброєння.
Наукова новизна методики полягає в тому, що в її основі лежать розроблені енергостатичний метод контролю технічного стану і діагностична модель цифрового ТЕЗ, а також нова методика побудови перевіряльних тестів. Це відрізняє запропоновану методику від відомих і дозволяє автоматизувати процес контролю технічного стану цифрових ТЕЗ безпосередньо на місці дислокації РЕЗО, а також сприяє значному зменшенню (в 4,0...4,5 рази) середнього час відновлення та збільшенню коефіцієнта готовності цифрових об'єктів РЕЗО на 6...10%.
Практичне значення одержаних результатів. Одержані результати можуть бути використані при розробці уніфікованого пристрою для контролю технічного стану цифрових ТЕЗ на місці дислокації РЕЗО. Даний пристрій може забезпечити швидкий пошук дійсно несправного цифрового ТЕЗ із групи 15...20 ТЕЗ, підозрюваних у несправності, які виявила система вбудованого контролю РЕЗО. Це дозволить збільшити коефіцієнт готовності цифрових об'єктів РЕЗО шляхом зменшення середнього часу їх відновлення, який, у свою чергу, зменшується за рахунок збільшення імовірності достатності ЗІП об'єкта.
Основні наукові результати дослідження впроваджені в холдинговій компанії ВАТ „Укрспецтехніка” (удосконалено діагностичне забезпечення РЕЗО) і у військовій частині А-1517 (удосконалено систему технічного обслуговування і ремонту цифрових об'єктів РЛС).
Особистий внесок здобувача. Зі спільних публікацій особисто здобувачеві належить: у [4] - енергостатичний метод контролю технічного стану цифрових пристроїв, у [5] - математична модель цифрового типового елемента заміни, у [6] - перевірка можливості виявлення несправності в об'єкті діагностування при застосуванні запропонованої методики, у [7] - узагальнена математична модель цифрової ВІС у сталому режимі, у [9] - енергостатичний метод контролю технічного стану цифрових типових елементів заміни, у [10] - розроблена методика визначення сигнатури бінарної послідовності аналітичним шляхом. Ідеї співавторів в дисертаційному дослідженні не використовувались.
Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень оприлюднено на II науково-практичній конференції ВІТІ НТУУ „КПІ” “Пріоритетні напрямки розвитку телекомунікаційних систем спеціального призначення” (24-25 листопада 2004 р., м. Київ), на VIII міжнародній науково-практичній конференції “Наука і освіта 2005” (7-21 лютого 2005 р., м. Дніпропетровськ), на шостій міжнародній науково-технічній конференції “Современные информационные и электронные технологии” (23-27 травня 2005 р., м. Одеса), на міжвузівській науково-практичній конференції “Сучасні напрямки розвитку Сухопутних військ ЗС України” (27-28 жовтня 2005 р., м. Одеса).
Публікації. Результати дисертації опубліковано у 6 статтях (три статті без співавторів) у фахових виданнях та 4 тезах доповідей, крім того, результати викладено у звіті про НДР.
Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел і трьох додатків. Загальний обсяг складає 168 сторінок машинописного тексту, з яких 37 сторінок займають ілюстрації, таблиці, додатки та список використаних джерел, який складається з 113 найменувань.
Основний зміст
У вступі обґрунтована актуальність роботи, сформульована мета і задачі дослідження, викладені основні наукові та практичні результати, одержані в роботі, а також основні положення, що виносяться на захист.
У першому розділі проведено аналіз існуючої системи технічного обслуговування і ремонту, а також методів і засобів контролю технічного стану цифрових ТЕЗ. В результаті проведеного аналізу було встановлено, що існуюча система технічного обслуговування і ремонту РЕЗО не відповідає сучасним вимогам. Це, насамперед, зумовлено низькою ефективністю вбудованих систем технічного діагностування (СТД) і самою структурою системи технічного обслуговування і ремонту. Існуючі вбудовані СТД проводять діагностування РЕЗО з глибиною до групи 15...20 цифрових ТЕЗ, підозрюваних у несправності, з яких тільки 1-2 ТЕЗ є дійсно несправними. На теперішній час така глибина діагностування не задовольняє висунутим вимогам до СТД зразків РЕЗО.
Існуюча система технічного обслуговування і ремонту має трьохрівневу структуру. На першому рівні - рівні експлуатації - ремонт об'єктів РЕЗО проводить обслуговуючий персонал агрегатним методом з використанням одиночного ЗІП об'єкта. Результат даного ремонту - відновлення працездатності об'єкта та виявлення групи (15...20) цифрових ТЕЗ, підозрюваних у несправності, які відправляються на другий рівень системи ремонту - у військові ремонтні органи, де виявляються несправні ТЕЗ із групи підозрюваних, які відправляються на третій рівень - до підприємств промисловості, а справні ТЕЗ повертаються на об'єкт РЕЗО. На третьому рівні здійснюється відновлення працездатності цифрових ТЕЗ, після чого вони також повертаються на об'єкт РЕЗО. Майстерні, де проводиться контроль технічного стану та ремонт ТЕЗ, зазвичай віддалені від РЕЗО. Отже, витрачається багато часу на переміщення справних ТЕЗ з першого рівня системи ремонту на другий та у зворотному напрямку. При такому переміщенні ЗІП об'єкта тривалий час є недостатньо укомплектованим. Зменшується імовірність достатності ЗІП об'єкта, що призводить до збільшення середнього часу відновлення - ТВ і, як наслідок, до зменшення коефіцієнта готовності - КГ цифрових об'єктів РЕЗО в цілому.
Для виправлення такої ситуації необхідно було вирішити актуальну наукову задачу, яка полягала в розробці методики контролю технічного стану цифрових ТЕЗ на основі розробленого енергостатичного методу діагностування безпосередньо на місці дислокації РЕЗО.
У другому розділі розроблений енергостатичний метод контролю технічного стану цифрових ТЕЗ і побудована його діагностична модель.
Виходячи з вимог до скорочення часу діагностування та зменшення вартості діагностичного пристрою, мінімізація кількості контрольних точок і діагностичних параметрів була актуальною задачею. Цю задачу допомагає вирішити використання енергостатичного методу. Сутність даного методу полягає в тому, що в якості ДП обрано значення напруги сигналів на додатковому опорі, який включено в розрив корпусної шини живлення, а вимірювання здійснювалося, коли ТЕЗ знаходився у сталому режимі. Розроблений метод є першим науковим результатом.
Даний метод може бути застосований до цифрових ТЕЗ існуючого парку об'єктів РЕЗО.
Структурно цифровий ТЕЗ являє собою плату, на якій розміщена певна кількість інтегральних схем. Як приклад, на рис. 1 наведена схема цифрового пристрою, який складається з двох інтегральних схем (ІС). Кожен вихід інтегральної схеми в сталому режимі формує сигнал певного рівня, логічного “0” - або логічної “1” - .
При увімкненні в розрив корпусної шини живлення додаткового опору Rконтр дані значення сигналів транспортуються у визначені значення сигналів у контрольній точці. Значення напруги на контрольному опорі залежить від багатьох факторів, основними з яких є внутрішня структура інтегральних схем, структура самого ТЕЗ та значення додаткового опору. Часові характеристики (тривалість і частота повторення) сигналів на додатковому опорі практично збігаються з часовими характеристиками сигналів на виході інтегральної схеми.
При виході з ладу інтегральної схеми зі складу ТЕЗ або логічного елемента (ЛЕ) інтегральної схеми вони перестають перемикатися (константна несправність) або змінюються їх перемикальні функції (несправності типів „коротке замикання”, „переплутування” та інверсні), на їх виходах рівні сигналів відрізняються від рівнів сигналів справної ІС або ЛЕ. Ці рівні з кожного виходу ІС транспортуються у визначений фіксований рівень у контрольній точці (КТ). Це дає можливість контролювати працездатність ІС, подавши на його входи тестові впливи, визначити значення напруги в КТ, порівняти ці значення з розрахованим для працездатного стану ІС та зробити висновок про її справність.
Отже, математично й експериментально доведено, що дефект у ТЕЗ призводить до зміни значення параметрів сигналів на його виході і в КТ, тобто виконуються умови прояву та транспортування дефекту в контрольну точку.
При виборі значення Rконтр виникає суперечність. З одного боку, опір необхідно збільшувати для отримання якомога більшої амплітуди імпульсів та перевищення їх над шумами, а з другого - зменшувати, оскільки значне збільшення опору шини заземлення призводить до зниження завадостійкості цифрових ІС. Ця задача вирішується при такому значенні Rконтр:
1. ,
де , - динамічний опір цифрового пристрою (ЦП), а - загальний опір ЦП, до корпусної шини якої підключений додатковий опір.
2. Відношення рівнів сигнал-шум в КТ повинно складати
Для підтвердження основних положень методу був проведений експеримент. У ході експерименту й обробки статистичних даних була підтверджена наявність сильного кореляційного зв'язку (коефіцієнт кореляції складав близько 0,95) між параметрами сигналів на виході і в контрольній точці. В результаті проведеного експерименту можна зробити висновок, що будь-яка несправність ТЕЗ транспортується і проявляється в контрольній точці.
Другим науковим результатом є діагностична модель цифрового ТЕЗ. Вона необхідна для визначення діагностичного параметра на етапі експлуатації. Кінцевою метою розробки даної моделі є отримання аналітичного виразу, за допомогою якого можна визначити значення ДП у КТ при тестовому впливі, коли ТЕЗ знаходиться в сталому режимі.
При розробці діагностичної моделі реалізований новий підхід до опису цифрового ТЕЗ. Його сутність полягає в тому, що інформаційна частина цифрового ТЕЗ побудована на основі використання передавальних функцій алгоритмів перетворення інформації, а не на основі структурного методу. Функціонально цифровий ТЕЗ можна розглядати як цифрову систему, яка реалізує певний алгоритм перетворення інформації. Структура цифрового ТЕЗ подібна внутрішній структурі великої інтегральної схеми (ВІС), тому спочатку була розроблена діагностична модель цифрової ВІС, а потім діагностична модель цифрового ТЕЗ.
Побудова діагностичної моделі ВІС була проведена в три етапи:
1) аналіз внутрішньої структури ВІС і виділення її підсистем з погляду енергетичних характеристик та визначення груп змінних;
2) декомпозиція ВІС на модулі;
3) синтез діагностичної моделі ВІС.
На першому етапі на підставі аналізу внутрішньої структури ВІС були виділені підсистеми ВІС. Найбільш енергонасиченими підсистемами ВІС є вхідні і вихідні транслятори, а найменш - елементи внутрішньої структури. У свою чергу, вхідні і вихідні транслятори можуть бути представлені у вигляді аперіодичних динамічних ланок, а елементи внутрішньої структури - у вигляді функціонального перетворювача. Додатковий опір Rконтр, на який транспортується певне значення напруги з виходів ВІС, можна представити пропорційною динамічною ланкою.
Змінні величини, які характеризують досліджувану цифрову систему (ВІС), можна поділити на три групи:
1) вхідні змінні (l = 1, 2, …, s), які впливають на роботу системи;
2) змінні стану (k = 1, 2, …, r), що характеризують динаміку системи;
3) вихідна змінна , яка виділялась на додатковому опорі.
Змінні , , є функціями часу, а оскільки в роботі розглядаються цифрові пристрої, а значення на їх входах і на виході змінюються тільки в дискретні моменти часу, які залежать від періоду дискретизації - Т, то в даному випадку , і , де n - відносний момент часу (n = 0, 1, 2, …), nT - дискретний час.
Множина всіх значень, які може прийняти вектор входу у момент часу t = nT, утворює простір входу системи; множина всіх значень, які може прийняти вектор стану в момент часу t = nT, утворює простір стану системи; а вихідна величина у момент часу t = nT, утворює скаляр вектора виходу та являє собою простір виходу системи. В кожний момент часу t = nT стан системи визначається вектором х(nT), який є функцією вектора початкового стану х(t0) і вектора входу , а саме:
Вектор виходу також є функцією х(t0) і вектора входу і може бути визначений таким чином:
.
На другому етапі проводиться декомпозиція ВІС на модулі. Однією з основних складових частин ВІС є функціональний перетворювач, який являє собою інформаційно-управляючу систему, що здійснює обробку даних згідно з заданим алгоритмом і передає результати на вихідні транслятори.
Отже, з одного боку, функціональний перетворювач доцільно умовно поділити на дві підсистеми: інформаційну і управляючу. За допомогою інформаційної підсистеми здійснюється передача, прийом, обробка і зберігання даних. Управляюча підсистема здійснює такі функції: каналізує інформаційні потоки згідно з алгоритмом обробки через модулі інформаційної підсистеми, генерує управляючі сигнали, необхідні для роботи інформаційної підсистеми, а також формує сигнали для взаємодії ВІС із зовнішнім середовищем.
З другого боку, функціональний перетворювач можна представити у вигляді сукупності функціонально-завершених вузлів. В подальшому такі вузли разом з вхідними та вихідними трансляторами будемо називати модулями. Вони не взаємодіють один з одним безпосередньо, а функціонують у рамках чітко означеної структури міжмодульних зв'язків. Кожний модуль характеризується групою передавальних функцій , де i - номер модуля. Вибір передавальної функції залежить від управляючих сигналів, які приходять по шині управління на управляючу підсистему.
Функціональний перетворювач можна розглядати як дискретний перетворювач, який перетворює вхідну послідовність чисел u [n] у вихідну у [n] відповідно до закладеної програми обчислень, що являє собою алгоритм перетворення інформації, який може бути описаний різницевим рівнянням (1)
де u[n] - відома дискретна функція у відносному масштабі часу;
y[n] - шукана дискретна функція, яка є розв'язком різницевого рівняння, у відносному масштабі часу;
- коефіцієнти різницевого рівняння, що характеризують алгоритм, який виконує перетворювач.
В операторній формі різницеве рівняння (1) прийме вигляд:
З виразу (2) визначаємо передавальну функцію дискретного перетворювача:
Для урахування часу проходження сигналу через дискретний перетворювач до складу функціонального перетворювача необхідно додати елемент запізнення з передавальною функцією;
де ф - величина запізнення.
Після декомпозиції функціонального перетворювача на модулі з урахуванням вхідних і вихідних трансляторів і додаткового опору алгоритмічна схема ВІС при діагностуванні енергостатичним методом матиме вигляд, показаний на рис. 2.
На третьому етапі здійснюється синтез діагностичної моделі ВІС. По алгоритмічній схемі (рис. 2) визначаються передавальні функції (ПФ) модулів. З урахуванням ПФ вхідних і вихідних трансляторів, дискретного перетворювача (3) та елемента запізнення (4) узагальнена передавальна функція ВІС, яка є об'єднанням ПФ усіх модулів по реалізації певного алгоритму, визначається згідно з виразом (5).
Для рішення системи рівнянь (5) побудуємо схему ВІС у змінних стану (рис. 3).
Рівняння стану даної ВІС знайдемо із схеми у змінних стану. В якості змінних стану оберемо виходи елементів затримки та позначимо їх через , де i - номер модуля. У матричній формі ці рівняння матимуть вигляд:
де А - матриця коефіцієнтів; В - матриця управління входу; С - матриця спостереження; D - матриця обходу системи.
Рівняння (6, 7) - це система неоднорідних різницевих рівнянь першого порядку. Їх рішення містять дві складові - вільну та змушену. Перша залежить від динаміки системи і початкового значення вектора змінних стану . Друга залежить також від матриці А і вектора вхідних діянь . Необхідно перетворити систему неоднорідних різницевих рівнянь (6, 7) в однорідну. Для цього необхідно представити вхідні впливи у змінних стану та розглядати схему ВІС сумісно із схемою в змінних стану вхідних впливів. Тоді, з урахуванням передавальної функції Кф(р) формувального елемента, вихідний сигнал якого являє собою послідовність прямокутних імпульсів, система однорідних різницевих рівнянь визначається:
де Ар - розширена матриця коефіцієнтів, Ср - розширена матриця виходу,
Рішення рівняння (8) при початкових умовах знайдемо шляхом ітерацій і індукції. В результаті послідовного застосування ітерацій одержимо:
Позначимо, тоді рівняння (10) прийме такий вигляд:
Матриця - це матриця переходу.
Використовуючи рівняння (9, 11), отримаємо вихідний вектор ВІС у контрольній точці:
Вираз (12) - це діагностична модель ВІС, яка дозволяє аналітичним шляхом визначити напругу в контрольній точці.
Цифрові ТЕЗ побудовані так, щоб вирішувати, встановлені для даного зразка ТЕЗ задачі, шляхом виконання певної кількості команд з числа команд ТЕЗ.
Складовими елементами цифрового ТЕЗ можуть бути як прості логічні елементи (лічильники, дешифратори й інші), так і великі інтегральні схеми (мікропроцесори, мікроконтролери та інші). З іншого боку ТЕЗ являє собою функціонально завершений вузол, і його структура подібна внутрішній структурі ВІС. Входи ТЕЗ можна поділити на входи даних і входи управління. В залежності від вхідних сигналів, ТЕЗ реалізує певний алгоритм перетворення інформації, яка прийшла на його входи даних. Таким чином, ДМ ТЕЗ аналогічна ДМ ВІС, та її можна представити виразом.
З даного виразу видно: щоб визначити значення напруги в контрольній точці, необхідно знайти розширену матрицю , матрицю переходу і простір стану.
Ці матриці залежать від алгоритму перетворення інформації, від стану, в якому знаходився ТЕЗ у попередні моменти часу та від інформації, яка надійшла на входи даних. Оскільки дані матриці безпосередньо залежать від структури ТЕЗ та змінюються з кожним тактом, то для їх визначення запропонований такий алгоритм:
1. Декомпозиція ТЕЗ на підвузли. Під підвузлом розуміємо мінімальну функціонально завершену складову частину ТЕЗ (ЛЕ, ІС, ВІС).
2. Визначення всіх передавальних функцій підвузлів ТЕЗ.
3. Складання алгоритмічної схеми ТЕЗ.
4. Складання схеми ТЕЗ у змінних стану.
5. Складання розширеної схеми ТЕЗ у змінних стану.
6. Визначення системи різницевих рівнянь у змінних стану.
7. Визначення розширених матриць і .
8. Визначення матриці переходу.
9. Визначення простору стану:
Зробивши розрахунки за наведеним алгоритмом, можна визначити реакцію ТЕЗ у КТ на певний вхідний тестовий вплив.
Перевірка адекватності діагностичних моделей здійснювалася при проведенні експерименту за допомогою випробувального стенду, і при моделюванні роботи ТЕЗ на комп'ютері. Розбіжність значень ДП, визначеного за моделлю і виміряного в ході експерименту, не перевищувала 5...8%.
У третьому розділі розроблена методика побудови перевіряльних тестів (ПТ), а також нова методика контролю технічного стану цифрових ТЕЗ з використанням енергостатичного методу діагностування безпосередньо на місці дислокації РЕЗО - це третій науковий результат.
Сутність методики побудови ПТ цифрового ТЕЗ полягає в сумісному використанні псевдовипадкових і детермінованих тестових впливів, коли на кожний елемент ТЕЗ надходить частинний перевіряльний тест. Під частинним перевіряльним тестом (ЧПТ) елемента розуміємо набір елементарних тестових впливів (ЕТВ), який дозволяє зробити висновок про працездатність даного елемента, а ЕТВ - це набір вхідних даних, який сприяє виконанню певної команди елемента з множини його команд. Отже, ПТ для цифрового ТЕЗ являє собою тестову послідовність, при якій на всі елементи ТЕЗ поступлять їхні ЧПТ.
Для побудови ПТ використовувалась експериментальна методика визначення довжини тестової послідовності. Сутність цієї методики полягає в тому, що для всіх елементів ТЕЗ розробляються спеціальні апаратні засоби реєстрації ЧПТ - комірки реєстрації (КР) ЧПТ. Особливістю роботи комірки реєстрації ЧПТ є те, що вона формує на своєму виході два управляючих сигнали: сигнал, який повідомляє про те, що на елемент не поступив ЕТВ і сигнал, який повідомляє, що на елемент надійшов його частинний перевіряльний тест. Перший сигнал необхідний для припинення псевдовипадкової тестової послідовності та подачі на ТЕЗ певного детермінованого тестового впливу, а другий сигнал використовується для формування загального сигналу зупинки ПТ, коли на всі підвузли ТЕЗ поступлять їх ЧПТ.
Узагальнюючі результати дисертаційної роботи дозволило розробити методику контролю ТС цифрових ТЕЗ з використанням енергостатичного методу діагностування безпосередньо на місці дислокації РЕЗО. Призначенням методики є розробка організаційно-технічних заходів направлених на розпізнавання несправних ТЕЗ з групи підозрюваних у непрацездатності безпосередньо на місці дислокації РЕЗО. Початковими даними для її реалізації є: масив підозрюваних у непрацездатності цифрових ТЕЗ, заздалегідь виявлений вбудованою системою технічного діагностування; їхні принципові схеми; дані про режими роботи ТЕЗ; максимально допустимий час діагностування одного ТЕЗ.
Методика контролю ТС цифрових ТЕЗ, що базується на енергостатичному методі діагностування, складається з двох етапів.
Перший етап (етап проектування). Здійснюється при проектуванні та виробництві РЕЗО і складається з трьох кроків:
1. Розробка діагностичної моделі ТЕЗ.
2. Розробка перевіряльного тесту.
3. Визначення еталонної сигнатури за допомогою побудованої ДМ ТЕЗ як відгуку ТЕЗ на перевіряльний тест.
Результатом першого етапу є створення діагностичного формуляру цифрового ТЕЗ, який містить тип ТЕЗ, а також порядок і параметри, необхідні для його діагностування.
Другий етап (етап експлуатації). Здійснюється під час експлуатації РЕЗО за результатами роботи етапу проектування. Вбудована система технічного діагностування при проведенні контролю функціонування або одного з видів технічного обслуговування дозволяє швидко локалізувати групу підозрюваних у непрацездатності цифрових ТЕЗ, яка включає працездатні й непрацездатні. На другому етапі відбувається селекція ТЕЗ на працездатні й непрацездатні. Працездатні цифрові ТЕЗ повертаються на об'єкт РЕЗО для поповнення його ЗІП, а непрацездатні відправляються в ремонтні органи. Другий етап складається з 5 кроків:
1. Комутація підозрюваного ТЕЗ з УРМ.
2. Калібрування УРМ.
3. Приведення УРМ у робочий стан (введення паспортних даних ТЕЗ).
4. Подача перевіряльного тесту на ТЕЗ.
5. Порівняння значень сигнатур і ухвалення висновку про працездатність ТЕЗ.
Результатом другого етапу і всієї методики в цілому є визначення технічного стану цифрового ТЕЗ, що діагностується.
Використання запропонованої методики дозволяє автоматизувати процес контролю технічного стану цифрових ТЕЗ безпосередньо на місці дислокації РЕЗО, а також сприяє значному зменшенню (в 4,0...4,5 рази) середнього час відновлення та збільшенню коефіцієнта готовності цифрових об'єктів РЕЗО на 6...10%. Також використання методики дозволяє уніфікувати контроль ТС шляхом мінімізації необхідної кількості інформації для проведення діагностування та зменшити матеріальні витрати на розробку і виробництво УРМ шляхом використання енергостатичного методу діагностування, який дозволяє використовувати тільки один ДП і мінімальну кількість контрольних точок, а також методи компактного тестування для побудови перевіряльних тестових послідовностей.
У четвертому розділі розроблені технічні рішення для практичної реалізації методики контролю технічного стану цифрових ТЕЗ з використанням енергостатичного методу діагностування безпосередньо на місці дислокації об'єктів РЕЗО. Була розроблена структурна схема уніфікованого ремонтного модуля (рис. 4) для контролю технічного стану цифрових ТЕЗ.
Даний пристрій складається з 3-х основних модулів і працює у 2-х режимах: режим автоматичного контролю ТС цифрових ТЕЗ і режим ручного введення паспортних. Проведений у розділі техніко-економічний аналіз показав, що розроблений УРМ доцільно використовувати безпосередньо на місці дислокації об'єктів РЕЗО. Він дешевше у 2-3 рази порівняно з існуючими та запропонованими пристроями і окупить себе досить швидко.
Отже, застосування уніфікованого модуля безпосередньо на місці дислокації об'єктів РЕЗО допоможе вдосконалити систему технічного обслуговування і ремонту РЕЗО, зменшити вартість і середній час відновлення та, врешті-решт, збільшити коефіцієнт готовності цифрових об'єктів РЕЗО та привести його практично до стану на початку експлуатації.
Висновки
У дисертаційній роботі наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення актуальної наукової задачі, яка полягала в розробці методики контролю технічного стану цифрових ТЕЗ на основі розробленого енергостатичного методу діагностування безпосередньо на місці дислокації РЕЗО.
Головні наукові та практичні результати роботи:
1. Вперше розроблено енергостатичний метод контролю технічного стану цифрових ТЕЗ радіоелектронних засобів озброєння. Наукова новизна методу полягає в тому, що вперше обґрунтовано використання в якості діагностичного параметра значення напруги, яка вимірюється у сталому режимі роботи цифрового пристрою на додатковому опорі, і експериментально встановлено, що при вимірюванні даного діагностичного параметра виконуються вимоги прояву та транспортування будь-якого дефекту в контрольну точку.
Використання енергостатичного методу дозволяє зменшити кількість контрольних точок, а кількість діагностичних параметрів звести до одного, що приводить до значного зменшення потоку діагностичних сигналів, які необхідно обробити для ухвалення рішення про технічний стан цифрового ТЕЗ. Експериментальні дослідження й обробка статистичних даних підтвердили достовірність отриманих основних теоретичних положень методу.
2. Вперше розроблено діагностичну модель цифрового типового елемента заміни. Необхідність розробки нової ДМ визначалась новим методом діагностування та необхідністю (на етапі проектування) визначення значення ДП на тестові впливи, які використовуються для складання діагностичного формуляра цифрового ТЕЗ. Наукова новизна діагностичної моделі полягає в тому, що вперше одержана ДМ цифрового ТЕЗ, інформаційна частина якого побудована на основі використання передавальних функцій алгоритмів перетворення інформації, а не на основі структурного методу.
3. Вперше розроблено методику контролю технічного стану цифрових ТЕЗ з використанням енергостатичного методу діагностування безпосередньо на місці дислокації РЕЗО. Наукова новизна методики полягає в тому, що в її основі лежать розроблені енергостатичний метод контролю технічного стану і діагностична модель цифрового ТЕЗ, а також нова методика побудови перевіряльних тестів. Це відрізняє запропоновану методику від відомих і дозволяє автоматизувати процес контролю технічного стану цифрових ТЕЗ безпосередньо на місці дислокації РЕЗО, а також сприяє значному зменшенню (в 4,0...4,5 рази) середнього час відновлення та збільшенню коефіцієнта готовності цифрових об'єктів РЕЗО на 6...10%.
На основі отриманих наукових результатів розроблена структурна схема УРМ для проведення контролю ТС цифрових ТЕЗ безпосередньо на місці дислокації РЕЗО. Пристрій враховує виробничі допуски на параметри електрорадіокомпонентів, а також характеризується універсальністю щодо можливості здійснювати контроль ТС нових зразків ТЕЗ, виходячи з їхніх паспортних даних, невеликою вартістю і часом контролю та простотою використання.
Результати проведеного техніко-економічного аналізу підтвердили доцільність розробки і впровадження уніфікованого ремонтного модуля для контролю технічного стану цифрових ТЕЗ безпосередньо на місці дислокації РЕЗО.
Таким чином, розроблена в дисертаційній роботі методика контролю технічного стану цифрових типових елементів заміни з використанням енергостатичного методу діагностування безпосередньо на місці дислокації РЕЗО є результатом вирішення сформульованої наукової задачі і дозволяє досягти мети дослідження - обґрунтувати можливість удосконалення системи технічного обслуговування і ремонту, зменшення вартості та середнього часу відновлення цифрових об'єктів радіоелектронних засобів озброєння.
Список опублікованих автором праць за темою дисертації
1. Жиров Г.Б. Узагальнена діагностична модель цифрової ВІС для енергостатичного методу діагностування // Вісник КНУ ім. Т. Шевченка. К.: Київ. ун-т, 2005. Сер. Військово-спеціальні науки, Вип. 11. С. 54-60.
2. Жиров Г.Б. Математична модель базового логічного елемента транслятора напівпровідникової ВІС ТТЛ структури в статичному режимі // Вісник КНУ ім. Т. Шевченка. К.: Київ. ун-т, 2005. Сер. Військово-спеціальні науки, Вип. 9.С. 62-65.
3. Жиров Г.Б. Методика контролю технічного стану цифрових пристроїв енергостатичним методом на місці дислокації об'єктів РЕЗО // Зб. наук. пр. Одеського ордена Леніна ін-ту Сухопутних військ. Одеса: ООЛІСВ, 2005. Вип. 11. С. 55-61.
4. Жердєв М.К., Вишнівський В.В., Жиров Г.Б. Контроль технічного стану цифрових пристроїв енергостатичним методом // Зб. наук. пр. ВІТІ НТУУ “КПІ”. К.: ВІТІ НТУУ “КПІ”, 2005. № 1. С. 51-57.
5. Вишнівський В.В., Гахович С.В., Жиров Г.Б., Майстренко В.С., Савков П.А. Узагальнена математична модель цифрового типового елементу заміни при діагностуванні методом узагальненої контрольної точки // Зб. наук. пр. Одеського ордена Леніна ін-ту Сухопутних військ. Одеса: ООЛІСВ, 2005. Вип. 10. С. 44-46.
6. Жердєв М.К., Жиров Г.Б., Катін П.Ю. Методика контролю технічного стану аналогових пристроїв з елементами зовнішнього логічного управління // Зб. наук. пр. ВІТІ НТУУ “КПІ”. К.: ВІТІ НТУУ “КПІ”, 2004. №3. С. 22-32.
7. Вишневский В.В., Жиров Г.Б. Обобщенная математическая модель БИС в статическом режиме // Матеріали VIII міжнародної наук.-практ. конференції “Наука і освіта 2005”. Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2005. -Т. 62. С. 6-8.
8. Жиров Г.Б. Математична модель вихідного транслятора ВІС ТТЛ структури у статичному режимі // Матеріали II наук.-практ. конференції “Пріоритетні напрямки розвитку телекомунікаційних систем спеціального призначення”. К.: ВІТІ НТУУ “КПІ”, 2005. С. 110.
9. Жердев Н.К., Ленков С.В., Вишневский В.В., Жиров Г.Б. Усовершенствованный метод контроля технического состояния с использованием обобщенной контрольной точки // Труды шестой международной науч.-практ. конференции “Современные информационные и электронные технологии”. Одесса: СИЭТ, 2005. С. 135.
10. Лєнков С.В., Жиров Г.Б., Панін В.Г., Буяло О.В. Методика визначення сигнатури аналітичним шляхом // Матеріали міжвузівської наук.-практ. конференції “Сучасні напрямки розвитку Сухопутних військ ЗС України”. Одеса: ООЛІСВ, 2005. С. 92-93.
Крім того, окремі результати викладено в звіті про НДР: Методика побудови програм перевірки ТЕЗів РЕТ 4-го покоління: звіт про НДР “Діагностика” / Військовий інститут Київського національного університету імені Тараса Шевченка; № РК 0101U002251; код ЄДРПОУ 22994521; К., 2004. 150 с.
Анотація
Жиров Г.Б. Методика контролю технічного стану цифрових типових елементів заміни з використанням енергостатичного методу діагностування. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 20.02.14 - озброєння і військова техніка. Військовий інститут Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Київ, 2006.
Робота присвячена розробці нової методики контролю технічного стану цифрових типових елементів заміни з використанням енергостатичного методу діагностування безпосередньо на місці дислокації радіоелектронних засобів озброєння. Наукова новизна методики полягає в тому, що в її основі лежать розроблені енергостатичний метод контролю технічного стану і діагностична модель цифрового ТЕЗ, а також нова методика побудови перевіряльних тестів. Це відрізняє запропоновану методику від відомих і дозволяє автоматизувати процес контролю технічного стану цифрових ТЕЗ безпосередньо на місці дислокації РЕЗО, а також сприяє значному зменшенню (в 4,0...4,5 рази) середнього час відновлення та збільшенню коефіцієнта готовності цифрових об'єктів РЕЗО на 6...10%.
Ключові слова: контроль технічного стану, цифровий ТЕЗ, енергостатичний метод діагностування, метод простору станів, частинний перевіряльний тест, псевдовипадкова послідовність.
Аннотация
Жиров Г.Б. Методика контроля технического состояний цифровых типовых элементов замены с использованием энергостатического метода диагностирования. - Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 20.02.14 - вооружение и военная техника. Военный институт Киевского национального университета имени Тараса Шевченко, Киев, 2006.
Диссертация посвящена разработке новой методики контроля технического состояния цифровых типовых элементов замены (ТЭЗ) с использованием энергостатического метода диагностирования непосредственно на месте дислокации радиоэлектронных средств вооружения (РЭСВ).
Проведенный в работе анализ системы технического обслуживания и ремонта РЭСВ, которые эксплуатируются в ВС Украины, показал, что существующая система имеет существенные недостатки. Это обусловлено самой ее структурой, которая имеет три уровня ремонта. Эти уровни ремонта территориально отдалены один от другого, а реализуемые ими функции частично дублируются. Существующие системы встроенного контроля не в состоянии выявить неисправный цифровой ТЭЗ, а определяют только группу ТЭЗ подозреваемых в неисправности. Локализация действительно неисправного ТЭЗ и его ремонт производиться соответственно на втором и третьем уровнях ремонта. При этом ЗИП объекта длительное время оказывается недостаточно укомплектованным, что приводит к уменьшению вероятности достаточности ЗИП объекта и уменьшению среднего времени восстановления, а также у увеличению стоимости восстановления цифровых объектов РЭСВ.
...Подобные документы
Опис об'єкта контролю і його службове призначення. Вимоги геометричної точності деталі і якості поверхні, фізико-хімічних властивостей матеріалу деталі і її елементів. Групування елементів об'єктів контролю. Розробка спеціального засобу контролю.
курсовая работа [541,1 K], добавлен 16.12.2010Застосування ультразвуку для періодичного експлуатаційного неруйнівного контролю стану металу елементів ядерного реактора ВВЭР-1000. Використовування дифракції ультразвукових хвиль для пошуку дефектів. Корпус та система кріплення датчиків дефектоскопа.
курсовая работа [934,8 K], добавлен 23.08.2014Метрологічне забезпечення точності технологічного процесу. Методи технічного контролю якості деталей. Операційний контроль на всіх стадіях виробництва. Правила вибору технологічного оснащення. Перевірка відхилень від круглості циліндричних поверхонь.
реферат [686,8 K], добавлен 24.07.2011Основні напрямки модернізації вентиляційної системи механічного цеху. Розрахунок циклограми робочих органів, вибір елементів контролю та регулювання силового обладнання та захисту на базі ПК з використанням електронної бази даних, аналіз надійності.
курсовая работа [726,5 K], добавлен 09.05.2011Опис основних елементів та структурна схема системи автоматичного контролю температури середовища. Розрахунок вихідного сигналу ПВП та графік його статичної характеристики в діапазоні зміни технологічного параметра. Установка для градуювання ПВП або САК.
курсовая работа [219,1 K], добавлен 13.12.2013Визначення типу виробництва. Аналіз технологічності конструкції деталі. Метрологічна експертиза технічної документації. Вибір виду заготовки і методу контролю її якості. Розрахунок економічного ефекту від впровадження статистичних методів контролю якості.
дипломная работа [271,8 K], добавлен 23.04.2011Види спеціалізованих діагностичних постів, які обслуговують машини на автомобільному, пневмоколісному та гусеничному ходу. Схеми діагностичного поста для автомобільних кранів та поста технічного обслуговування та діагностування машин з гідроприводом.
реферат [2,0 M], добавлен 26.06.2010Схема метрологічного забезпечення контролю якості при виробництві прокату сталевого гарячекатаного круглого (ГОСТ 2590). Умови виробництва продукції. Принципи раціональної організації технічного контролю. Дефекти прокату сталевого гарячекатаного круглого.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 11.05.2014Короткий опис технологічного процесу ректифікації, його головні етапи. Обґрунтування методів вимірювання і вимірювальних комплектів для контролю основних параметрів технологічного процесу ректифікації. Опис схеми автоматичного контролю та сигналізації.
курсовая работа [50,2 K], добавлен 06.04.2015Зв’язок контролю якості зі стандартизацією. Фактори, що впливають на якість сільськогосподарської продукції, різновиди контролю якості. Стандартизовані методи контролю (вимірювальний і органолептичний методи). Форми оцінок показників якості продукції.
контрольная работа [30,9 K], добавлен 26.11.2010Переваги та недоліки використання акустичного (ультразвукового) методу неруйнівного контролю для виявлення дефектів деталей і вузлів літальних апаратів. Випромінювання і приймання ультразвукових коливань. Особливості резонансного та імпедансного методів.
реферат [127,0 K], добавлен 05.01.2014Тривалість лабораторних занять, вимоги до їх виконання, оформлення. Перелік тематик. Вивчення показників якості промислової продукції. Дослідження показників контролю якості, основ сертифікації. Класифікатор державних стандартів, складання технічних умов.
методичка [2,0 M], добавлен 18.12.2010Розробка модельного ряду молодіжних жакетів. Обґрунтування вибору методу технічного моделювання та методики конструювання моделі молодіжного жакету. Розкладка деталей крою швейного виробу. Вивчення основних способів з’єднання деталей швейного виробу.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 31.10.2014Фізико-хімічні основи методу візуального вимірювального контролю, його основні елементи. Порядок проведення візуального вимірювального контролю в процесі зварювального виробництва: загальні відомості, основі елементи, призначення в промисловості.
курсовая работа [50,0 K], добавлен 16.12.2010Технічний контроль виробництва, його загальна характеристика, мета та завдання. Об’єкти і засоби технічного контролю. Конструкторська підготовка виробництва на підприємстві як перша стадія підсистеми технічної підготовки. Стандартизація якості продукції.
контрольная работа [51,7 K], добавлен 19.10.2012Визначення граничних розмірів і відхилень отвору та вала, найбільший і найменший зазори, допуск посадки. Побудова схеми полів допусків з'єднання. Калібри для контролю гладких циліндричних деталей. Ланцюг розмірів, які впливають на зміну замикаючої ланки.
курсовая работа [695,8 K], добавлен 15.04.2015Вибір матеріалу деталі та методу отримання заготовки, способу обробки деталі. Електрохімічна обробка. Вибір схеми базування та установчих елементів, затискного пристрою та розрахунок сил затиску, пристосування на точність. Принцип роботи пристосування.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 24.02.2012Розробка технологічного процесу механічної обробки деталі "корпус пристрою". Креслення заготовки, технологічне оснащення. Вибір методу виготовлення, визначення послідовності виконання операцій (маршрутна технологія). Розрахунок елементів режимів різання.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 16.02.2013Короткі відомості про деталь. Технічні вимоги до виготовлення деталі. Матеріал деталі, його хімічний склад і механічні властивості. Аналіз технологічності і конструкції деталі. Визначення типу виробництва. Вибір виду та методу одержання заготовки.
курсовая работа [57,9 K], добавлен 11.02.2009Розробка електронної моделі підготовки виробництва триступеневого співвісного редуктора з усіма необхідними розрахунками конструктивних елементів (вали, колеса), а також вибором стандартних (підшипники, муфти) елементів. Створення 3D-моделі редуктора.
дипломная работа [976,3 K], добавлен 14.09.2010
