Метод определения состояния технической системы на основе экспертизы и мягких вычислений
Рассмотрение задачи принятия решения о состоянии распределенной радиоэлектронной системы в условиях отсутствия статистической информации. Необходимость использования экспертизы, оформленной в виде матрицы отношений, в качестве априорной информации.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.02.2019 |
| Размер файла | 33,2 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/
Омский государственный университет путей сообщения
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРТИЗЫ И МЯГКИХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
Е.Д. Бычков, С.А. Батраков, Д.Н. Коваленко
Аннотация
радиоэлектронный информация система решение
Рассматривается задача принятия решения о состоянии распределенной радиоэлектронной системы в условиях отсутствия статистической информации. В качестве априорной информации используется экспертиза, оформленной в виде матрицы отношений. Даная матрица заполняется целочисленными бальными оценками. Апостериорная информация значений признаков (параметров контроля) представляется в виде нечеткого множества. Предложен числовой пример решения задачи.
Ключевые слова: матрица полезности, техническое состояние, нечеткое множество
Основная часть
Как известно, разработано множество методов принятия решений о состоянии технических систем, которые условно можно разбить на следующие классы: детерминированные [1], статистические (вероятностные) [2], на основе теории распознавания [3], теории нечетких множеств [4]. В условиях эксплуатации распределенные радиотехнические системы подвергаются разным видам воздействиям с различной интенсивностью. Поэтому все указанные классы могут иметь место, в зависимости от конкретной ситуации, полноты априорной информации и наличия соответствующих средств измерений параметров. Следовательно, будут разрабатываться и новые методы принятия решений для этих классов.
Задача принятия решений. Необходимо определить состояние распределенной радиоэлектронной системы (РЭС) в зависимости от показаний параметров (признаков) контроля системы и состояний внешней среды. Пусть радиоэлектронная система характеризуется тремя классами состояний: работоспособной, предотказной и неработоспособной, т.е. не выполняющей свои функции с заданным качеством. Решение зависит от показаний параметров контроля (уровней напряжений, токов, мощности сигналов и помех, коэффициентов ошибок, искажений и т.д.) и состояний внешней среды (электромагнитной обстановки, погодных условий, механических и электрохимических воздействий и т.д.), оценить которые точно часто невозможно. Определение или выбор состояния РЭС при различных показаниях параметров контроля и состояниях среды (или просто значений признаков контроля и внешней среды) характеризуется различной полезностью (ценностью, важностью), анализ которой и позволит принять решение.
Итак, имеется множество состояний S = { s 1, s2, …, s m }, выбор которых зависит от значений признаков: X = {x 1, x 2, …, x n}. Для различных технических состояний и возможных значений признаков имеем априорную нечеткую матрицу полезности [5 ]:
Числовые значения матрицы полезности выбираются из интервала , которые определяются экспертизой виде баллов. Здесь Q - действительные целочисленные значения. При известном апостериорном проявлении значений признака xj X лучшей является состояние so, имеющая наибольшую полезность:
. (2)
Если значения признаков или полезности (ценности, важности) известны нечетко, то оптимальное состояние может быть представлена только в виде нечеткого множества = {НАБЛЮДАЕТСЯ ПРИМЕРНОЕ МНОЖЕСТВО СОСТОЯНИЙ si ПРИ УСЛОВИИ ПРОЯВЛЕНИЯ НЕЧЕТКИХ ПРИЗНАКОВ xj X }, что описывается функцией принадлежности [0,1]. Данное нечеткое множество можно представить также в виде
(3)
Пусть апостериорное (измеренные) значения признаков описывается нечетким множеством
(4)
В этом случае полезность состояния однозначно не может быть определена точно. Поэтому, воспользовавшись информацией о значении признаков, определим нечеткое множество полезности (ценности) по каждой i альтернативе в виде
(5)
где ui k = x k и U ( uk ) = (xk).
Если некоторый элемент u области определения в ходе вычислений появится q раз с различными степенями принадлежности, то результирующая степень в (5) принадлежности определяется по выражению
k= 1 + 2 + … + q, (6)
где k определяется через вероятностную сумму, k = 1 + 2 - 1 * 2.
Выбор оптимального решения состояния основан на рассмотрении максимальной полезности (ценности) состояния и степени принадлежности ей различных значений полезности. При этом используется понятие максимизирующего множества. Сначала определяется множество Y, содержащее всевозможные значения полезности для данного нечеткого состояния признаков,
(7)
где B(*) - определяет базовые значения множества. Затем вычисляется максимизирующее нечеткое множество полезности для состояния s i S по выражению
( 8)
где n - целое число, выбираемое в зависимости от решения задачи.
Далее определяется нечеткое множество Ui0 на основе пересечения нечетких множеств U im и U i :
(9)
( 10)
В конце определяется оптимальное нечеткое множество состояния (3)
где степени их принадлежности определяются из выражения
(11)
Решение о наиболее возможном состоянии РЭС при условии наблюдения значений контролируемых признаков и состояния окружающей среды определяется формулой
(12)
Рассмотрим вышеприведенный алгоритм принятии решения на числовом примере. В данном примере будем иметь нечеткое проявление значений признаков и четкие ценности (полезности). Пусть определено множество технических состояний РЭС S = { s 1, s2,, s 3 } соответственно работоспособное, предотказное и неработоспособное и множество возможных признаков X ={ x 1, x2, x 3, x 4, x 5, x 6, x 7, x 8, x 9, x 10 }. Числовые значения матрицы полезности выбираются из интервала . Априорная матрица полезностей (ценностей) имеет вид
В процессе контроля значения признаков оценивается нечетким множеством
Определим нечеткие полезности состояний si при измеренном проявлении значений признаков:
причем и x k = ui k.
U 1= { 0,4/2 ; 0,8/2; 1,0/ 3; 0,7 / 1; 0,3 / 7 }=
{ 0,4 + 0,8 - 0,4 * 0.8 /2; 1,0/ 3; 0,7 / 1; 0,3 / 7 }=
{ 0,88 /2; 1,0/ 3; 0,7 / 1; 0,3 / 7 };
U 2= { 0,4/ 7; 0,8 / 8 ; 1,0 / 1; 0,7 / 7 ; 0,3 / 6 }=
{ 0,82 / 7; 0,8 / 8 ; 1,0 / 1; 0,3 / 6 };
U 3 = { 0,4/ 3; 0,8 / 4 ; 1,0 / 5 ; 0,7 / 6; 0,3 / 8 }.
Определим множество Y:
Y = S (U1) S (U2 ) S (U3)
{2, 3, 1, 7 } { 7, 8, 1, 6 } { 3, 4, 5, 6, 8 }=
= { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 }.
Вычислим максимизирующие множества
причем ; umax =sup Y.
В рассматриваемом примере umax =sup Y = 8, а n берется равным единице. Тогда
= { 0,25/2; 0,375 / 3; 0,125 / 1; 0,875 / 7 };
U 2m = { 0,875/ 7; 1 / 8; 0,125 / 1; 0,75 / 6 };
U 3m = { 0,375 / 3; 0,5 / 4; 0,625 / 5; 0,75 / 6; 1 / 8 }.
Далее находится оптимизирующее нечеткое множество Uio для каждого состояния si:
U 10 = {min (0,25; 0,88) / 2; min ( 0,375; 1,0 )/ 3; min (0,125; 0,7)/1; min ( 0,875; 0,3)/ 7 }=
= { 0.25 / 2; 0.375 / 3; 0.125 / 1; 0.3 / 7 };
U 20 = { 0,82 / 7; 0,8 / 8; 0,125 / 1; 0,3 / 6 };
U 30 = { 0,375/ 3; 0,5 / 4; 0,625 / 5; 0,7/ 6 ; 0,3 / 8 }.
Выполнив операцию максимум над каждым множеством Uio,
получим степени принадлежности множества Гo :
= { max (0,25; 0,375; 0,125; 0/3 } = 0,375;
= 0,82; = 0,7.
Запишем множество
= { 0,375 / s1; 0,82 /s2; 0,7 /s 3 }.
Взяв операцию arg max по данному множеству, находим наиболее возможное техническое состояние s2. Таким образом, по результатам проведенного контроля РЭС находится в предотказном состоянии, поэтому необходимо выполнять регулировочные работы для предупреждения реального отказа РЭС.
Таким образом, предложенный подход позволяет использовать при принятии решения о состоянии объекта исследования априорную экспертную информацию сформированной в виде матрицы отношений известного множества технический состояний и контролируемых параметров (признаков), а также апостериорного нечеткого множества значений параметров, полученных в процессе их измерений. Что позволяет значительно быстрее определить состояния технической системы с приемлемой достоверностью.
Список литературы
1. Ксенз С.П. Диагностика и ремонтопригодность радиоэлектронных средств. М.: Радио и связь, 1989. 248 с.
2. Давыдов П.С. Техническая диагностика радиоэлектронных устройств и систем. М.: Радио и связь, 1988 256 с.
3. Патрик Э. Основы теории распознавания образов. М: Сов. радио, 1980. 408 с.
4. Бычков, Е.Д. Диагностирование и распознавание состояний сложных цифровых систем, функционирующих в нечеткой (Fuzzy) среде/ Е.Д. Бычков // Приложение к журналу "Омский научный вестник": Приложение теории нечетких (Fuzzy) множеств в математических моделях систем связи. Исследования и материалы. Омск: ОГМА, 2000. С. 97-186.
5. Борисов А. Н., Крумберг О. А., Федоров И.П. Принятие решений на основе нечетких моделей: Примеры использования. Рига: Зинатне, 1990. 184 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Цели, задачи и мероприятия по организации метрологической экспертизы (МЭ) на всех этапах жизненного цикла продукции. Особенности проведения МЭ отдельных видов технической документации. Основные "инструменты" эксперта-метролога, который проводит МЭ.
реферат [824,3 K], добавлен 10.12.2013Причины, задачи и содержание экспертизы. Срок службы оборудования, возможность его продления. Определение соответствия параметров технического состояния оборудования нормируемым значением, мест и причин порчи. Оценка достоверности работы экспертов.
презентация [317,0 K], добавлен 03.01.2014Идентификация и классификация женского платья. Потребительские свойства женского платья. Виды экспертиз швейных изделий. Суть, объект и субъекты экспертизы. Методика проведения экспертизы. Основные методические принципы установления фальсификации.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 19.06.2015Построение математической модели измерительной системы. Метод синтеза алгоритмов обработки измерительной информации о многокомпонентных перемещениях и деформациях подвижного объекта. Постановка и реализация задачи, анализ полученных результатов.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 06.04.2015Патентная чистота и документация. Экспертиза объектов техники. Оценка условий и выбор оптимальной методики экспертизы объекта, определение стран проверки. Выбор технических решений подлежащих экспертизе. Формирование программы для проведения экспертизы.
реферат [23,2 K], добавлен 08.10.2008Решение задачи определения напряженно-деформированного состояния сооружения, ее этапы. Особенности статически определимой системы. Определение опорных реакций. Внутренние усилия стержневой системы. Алгоритм метода простых сечений. Метод вырезания узла.
лекция [75,6 K], добавлен 24.05.2014Изображение заданной системы в критическом деформированном состоянии. Выявление сжато-изогнутых, изогнутых элементов, назначение числа ненулевых координат вектора отклонений для сжато-изогнутых элементов. Разбор оси системы на участки. Расчет сечения.
научная работа [409,7 K], добавлен 13.11.2008Эмпирическое уравнение состояния реального газа. Расчет параметров состояния криогенных рабочих веществ. Анализ системы определения параметров многокомпонентной смеси. Нахождение энтальпии, энтропии и изохорной теплоемкости в идеально-газовом состоянии.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 20.02.2015Общие сведения об устройствах получения информации о процессе. Структура информационной системы предприятия. Основные понятия об измерении. Обобщенная схема информационно-измерительной системы. Статические и динамические характеристики преобразователей.
презентация [321,9 K], добавлен 22.07.2015Характерные особенности управления нефтяным месторождением как процессом обработки информации, а также описание его структурной схемы. Анализ требований к системе сбора и обработки геолого-промысловой информации, а также к ее составу, объему и качеству.
реферат [69,6 K], добавлен 20.12.2010Общее понятие о мясорубке как о технической системе. Конструктивная схема, описание, назначение. Разделение мясорубки с точки зрения технической системы. Функции, выполняемые каждым элементом. Совершенствование действия мясорубки как технической системы.
контрольная работа [3,3 M], добавлен 18.12.2009Разработка программного обеспечения операторской ЭВМ в среде SCADA-системы. Построение структурной схемы сбора информации, функциональной схемы размещения оборудования. Обзор системы контроля технологических параметров отражательной печи по переплавке.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 18.06.2012Закономерности распределения отказов технических устройств, причины и модели их возникновения. Связь надежности со всеми этапами "жизненного цикла" технической системы; основные показатели; расчет и построение структурной схемы надёжности системы.
курсовая работа [538,5 K], добавлен 05.03.2013Структурная схема надежности технической системы. График изменения вероятности безотказной работы системы от времени наработки до уровня 0,1-0,2. 2. Определение Y-процентной наработки технической системы.
практическая работа [218,7 K], добавлен 05.05.2009Определение технической сущности изобретения и порядок оформления патентной заявки на него. Конкретная цель данного технического решения: регламент поиска - программа, определяющая область проведения поиска; выбор стран и глубина поиска информации.
курсовая работа [295,8 K], добавлен 27.05.2009Система "Микон 1Р" для непрерывного измерения параметров состояния промышленных и горно-технологических объектов. Сведения об обеспечении технических характеристик. Места размещения элементов системы. Мнемосхемы и другие виды отображения информации.
дипломная работа [441,1 K], добавлен 06.06.2011Закономерности существования и развития технических систем. Основные принципы использования аналогии. Теория решения изобретательских задач. Нахождение идеального решения технической задачи, правила идеальности систем. Принципы вепольного анализа.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 01.12.2015Генерация случайного виртуального объекта в пространстве переменных состояния. Получение модели в виде матрицы передаточных функций. Анализ управляемости и наблюдаемости объекта управления. Построение структурной схемы с указанием переменных состояния.
курсовая работа [513,3 K], добавлен 19.04.2013Организационная подготовка, проведение предпроектного обследования системы и разработка технического задания. Проведение экспертизы и утверждение комплекта документации по техническому проектированию организации производства, труда и управления.
презентация [186,6 K], добавлен 09.12.2015Основные определения процесса проектирования, его системы, стадии и этапы. Системы автоматизации подготовки производства, управления производством, технической подготовки производства, оценка их практической эффективности. Структура и разновидности САПР.
курсовая работа [109,4 K], добавлен 21.12.2010
