Модель технического объекта

По назначению (по способности работать в реальном времени):

1. Модели инвариантные к реальному времени (используются для изучения свойств реальных объектов и систем).

1. Модели реального времени (real-time или hardware-in-loop модели) являющиеся составной частью реальной системы (используются либо для управления ею, либо для отладки).

По степени точности решателя:

1. Графические

модели – 10 .5 %.

2. Аналоговые модели – 1 .0,01 %.

3. Компьютерные модели, рассчитываемые процессором с плавающей точкой (не проявляется эффект квантования параметров) – 0,00 .01 % (в мантиссе до 20 десятичных разрядов).

4. Компьютерные модели, рассчитываемые процессором с фиксированной точкой (проявляется эффект квантования параметров) – 10 .0,01 %.

По типу графов:

1. Модели на основе направленных графов (модели программ VisSim, Simulink, MBTY).

2. Модели на основе ненаправленных графов (модели программы Electronics Workbench).

По виду направленного графа:

1. Модели с последовательным графом (ПФ разложена на множители).

2. Модели с параллельным графом (ПФ разложена на элементарные дроби).

3. Модели на основе одного из двух универсальных графов, которые соответствуют стандартной форме записи передаточной функции.

4. Модели с графами, специфика которых учитывает эффект квантования параметров.

5. Модели с матричными графами (ABCD-граф или граф для решения уравнений в форме Коши).

По степени сложности модели могут характеризоваться:

1. Порядком ее системы уравнений.

2. Степенью вложенности блоков, т.е. количеством иерархических уровней.

3. Количеством иерархически подчиненных субмоделей.

По реализуемости. Модель может быть:

1. Реализуемой.

2. Нереализуемой.

Это далеко не весь спектр классификаций моделей технического объекта.

Мы в данной работе будем касаться рассмотрения в основном математических моделей технических объектов, в частности нами будут рассмотрены диагностические модели, а также модель многоэлементного технического объекта. Это обусловлено тем обстоятельством, что необходимость разработки методов и средств контроля текущего состояния технической системы и прогнозирования динамических моделей при диагностировании, особенно важных при исследовании параметров вибрации.

В связи с этим основные свойства технического объекта как элемента системы, характеризуются оператором L, который связывает входные и выходные сигналы U1(t) и U2 (t), а также учитывает зависимость U2(t) от возмущающего фактора, порожденного собственными внутренними процессами. Качество функционирования зависит не только от конструктивные параметров, но и от возмущений, которые изменяются во времени и могут вызвать параметрический отказ системы.

В обобщенной модели существуют два вида характерных процессов: быстрые – вибрация и флуктуация эксплуатационных показателей и медленные – изменения параметров.

Быстрые процессы определяют качество функционирования модели в рассматриваемый момент времени, а медленные – надежность систем.

II. Диагностические модели технических объектов

Технической диагностикой называется наука о распознавании состояния технической системы. Она изучает методы получения и оценки диагностической информации, диагностические модели и алгоритм принятия решения.

Целью технической диагностики является повышение надежности, безопасности и ресурса технических систем [3, с. 20].

Сущность диагностики машин состоит в разработке и практической реализации алгоритмов оценки параметров технического состояния объекта диагностирования без его разборки в рабочих условиях по контролируемым параметрам.

Назначение диагностики - оценка степени отклонения технического состояния объекта диагностирования в текущий (контролируемый) момент времени, а также проверка работоспособности и правильности функционирования объекта, поиск дефектов, нарушающих работоспособность и правильность функционирования. При определении технического состояния объектов необходимо также решать задачи прогнозирования и задачи генеза (технической генетики). Назначение прогнозирования - предсказание технического состояния, в котором окажется объект в некоторый будущий момент времени.

Технические системы состоят из большого числа взаимодействующих элементов, относительное перемещение которых порождает колебательные процессы, усиливающиеся или изменяющиеся при появлении дефектов.

В процессе превращения энергии источника в работу генерируются переменные силы, возбуждающие колебания. Эти колебания воспринимаются датчиками, и по ним делается заключение о состоянии механизма.

Назначение генеза - определение технического состояния, в котором находился объект в некоторый момент времени в прошлом. Задачи технической генетики возникают, например, в связи с расследованием аварий и их причин, когда техническое состояние объекта в рассматриваемое время отличается от состояния, в котором он был в прошлом, в результате появления первопричины, вызвавшей аварию. Эти задачи решаются путем определения возможных или вероятных предысторий, ведущих в настоящее состояние объекта.

К задачам технической диагностики относятся, например, задачи связанные с определением срока службы объекта или с назначением периодичности его профилактических проверок и ремонтов. Эти задачи решаются путем определения возможных или вероятных эволюций состояния объекта, начинающихся в настоящий момент времени. Решение задач прогнозирования весьма важно, в частности, для организации технического обслуживания по состоянию (вместо обслуживания по срокам и по ресурсу).

Объект диагностирования (ОД) в технической диагностике – это такой технический объект, относительно которого решается определенная диагностическая задача.

В общем случае, диагностическая задача – это задача по установлению степени соответствия технического объекта предъявляемым к нему требованиям.

Принято различать две основные задачи: прямая диагностическая задача или задача контроля технического состояния и обратная диагностическая задача или задача поиска дефектов.

Исходя из этого, общее определение диагностической модели сформулируем в следующем виде.

Диагностическая модель – это любое знание, используемое в процессе решения диагностической задачи и представленное в определенной форме [3, с. 20].

Спектр форм диагностических моделей широк – от образов дефектов и их признаков в сознании отдельного специалиста-практика по обслуживанию и ремонту ОД до математических конструкций, реализованных в формальных диагностических программах.

Отметим, что прямая и обратная задачи являются по существу выражением в технической диагностике двух фундаментальных подходов теории систем.

Задача контроля есть выражение функционального подхода; задача поиска дефектов – выражение структурного подхода. Традиционно, используя готовый математический аппарат, для решения первой задачи применяют абстрактные модели (дифференциальное уравнение заданного порядка, аналитическое выражение логической функции, абстрактный конечный автомат), а для решения второй – структурные модели (структурные, комбинационные, последовательностные схемы).

 Скачать реферат