Автореферат (Исследование и разработка автоматизированной информационно-измерительной и управляющей системы огневых испытаний жидкостных ракетных двигателей малой тяги с возможностью диагностики неисправных состояний), страница 3

Окончательная таблица9описания классов неисправных состояний состоит только из уникальных вторичныхпризнаков (все повторяющиеся вторичные признаки объединяются в один).Предложенный алгоритм позволяет достаточно полно описать возможныеклассы и подклассы неисправных состояний при огневых испытаниях ЖРД МТ.yi(m)( 4)1 maxyy1( 4 ))y1( 4min)y1(3maxy1(3))y1(3miny1( 2)y1(1)x0x2x3x4x5x6)y1( 4maxy1( 4 ))y1( 4min)y1( 3maxy1(3))y1( 3min)y1( 2maxy1( 2 )( 2)y1 min)y1( 2max)y1( 2min)y1(1max)y1(1max)y1(1minx1yi(m)x7 xky1(1)x0)y1(1minx1*x2*x3* x4*x5*x6* x7*x8* x9* xkРис. 3.

Пример зависимостей выбранныхРис. 4. Пример образования классапараметров y i(m ) от величиннеисправных состоянийпервичных неисправностей xkМетодика диагностики неисправных состояний с использованием этого алгоритма состоит в следующем. Допустим, в случае появления нештатной ситуациив ходе проведения огневых испытаний ЖРД МТ на непрерывном режиме его работы,необходимо распознать предъявленное к опознанию неисправное состояние d ,описываемое вторичным признаком P = ( P (1) , P ( 2 ) ,..., P ( M ) ) . При работе методикив реальных условиях могут возникнуть следующие ситуации.Ситуация 1. Если возникшая на двигателе неисправность d принадлежит одному подклассу Di ,s класса Di , то решение записывается в виде:d ∈ Di ,s , если P ∈ { p1,1 ,..., p N ,(T −1) } .(1)Если в результате выполнения процедуры опознавания состояние d отнесенок конкретному классу d ∈ Di ,s , то результат следует считать окончательным и достоверным.Ситуация 2.

Предъявленное к опознанию неисправное состояние отнесеноне к конкретному классу, а к некоторому подмножеству классов. Данное подмножество содержит помимо остальных и тот класс, к которому в действительности принадлежит состояние d . Тогда решение записывается в виде:d ∈ Dl , s , если P ∈ { p1,1 ,..., p N ,(T −1) } ,(2)где Dl ,s – подмножество классов неисправных состояний, к которому отнесеносостояние d ; l – обозначение класса, l = 1,2,..., L ; L – число классов в Dl ,s .Ситуация 3. При попытке идентификации неисправного состояния d не формируются результаты (1) или (2).

Тогда результатом является:P ∉ { p1,1 ,..., p N ,(T −1) } .(3)Результат (3) возможен в следующих случаях:10− множество классов Di неполное и описание множества классов не содержитэталонные образы одного или нескольких классов, к которому в действительностии принадлежит P = ( P (1) , P ( 2 ) ,..., P ( M ) ) ;− произошёл отказ одного или нескольких измерителей.Первый случай исключим, так как он относится к неотлаженной системе поисканеисправных состояний. Вероятность второго случая весьма велика, так как вероятность отказа современных измерителей на порядок больше вероятности отказа двигателя, поэтому результат (3) связан с отказом одного или нескольких измерителей.Алгоритм диагностики неисправных состояний, позволяющий выявить отказыизмерителей для ситуации, соответствующей (3), состоит в следующем.

Выдвигаетсяпредположение о неисправности измерителя, по показаниям которого формируетсяпервый элемент P (1) . Из таблицы классов неисправных состояний удаляется первыйстолбец, а из признака P – первый элемент. В результате формируется новый признакP1 = ( P ( 2 ) , P ( 3) ,..., P ( M ) ) . Сформированный признак P1 последовательно сравниваетсяс описаниями подклассов изменённой таблицы классов неисправных состояний.Если при сравнении P1 с описанием классов изменённой таблицы идентифицирован результат (3), то принимается решение об исправности измерителя, формирующего код P (1) . Удалённый столбец таблицы неисправных состояний и элементP (1) восстанавливаются.Алгоритм работает до тех пор, пока сформированный признак Pe (e – номерудалённого элемента) не будет идентифицирован с определенным подклассом.Если при удалении измерителя, формирующего код P ( m ) , формируется решение(1) или (2) и P (m ) в описании не последний, то алгоритм продолжает работу до техпор, пока не будет проверен случай удаления элемента P (M ) .Если при последовательном удалении столбцов из таблицы классов неисправных состояний не обнаруживается решение (1) или (2), следует приступить к попарному удалению столбцов и поиску для каждого случая решения (1) или (2).Решение является окончательным, если найден единственный элемент, удалениекоторого позволяет идентифицировать признак P в соответствии с (1) или (2).Измеритель, соответствующий удалённому элементу, является неисправным.

Такжевозможен случай, когда найдены два и более элемента, при удалении каждогоиз которых признак P идентифицируется с одним из подклассов таблицы классовнеисправных состояний. Окончательным решением является подмножество полученных подклассов, а несколько удалённых элементов соответствуют несколькимнеисправным измерителям.В третьей главе диссертации разработано программно-алгоритмическое обеспечение, реализованное в составе автоматизированной ИИиУС огневых испытанийЖРД МТ.

Обобщённая блок-схема алгоритма диагностики неисправных состояний,основанного на разработанных во второй главе алгоритмах, представлена на рис. 5.Разработанные алгоритмы реализованы в форме программного обеспечения(ПО) «Модуль диагностики неисправных состояний для испытаний ЖРД МТ»,примеры главного окна и окна с выводом окончательной таблицы классов неисправных состояний представлены на рис.

6.11Рис. 5. Обобщённая блок-схема алгоритма диагностики неисправных состоянийРис. 6. ПО «Модуль диагностики неисправных состоянийдля испытаний ЖРД МТ»ПО «Модуль диагностики неисправных состояний для испытаний ЖРД МТ»реализует созданные алгоритмы и позволяет обнаруживать в описании классовзаданное для опознания неисправное состояние и принимать решение о принадлежности этого состояния к тому или иному классу, либо выявлять отказы измерителей.ПО разработано на языке программирования Delphi из пакета Embarcadero RADStudio XE и зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011618958 от 16.11.2011).В четвёртой главе диссертации представлены:− результаты тестирования разработанного программно-алгоритмическогообеспечения;12− программно-аппаратный комплекс для отработки и исследований экспериментальных ЖРД МТ на экологически чистых компонентах топлива для реализацииразработанных алгоритмов;− результаты натурных испытаний опытного образца ДМТ МАИ-500;− оценка материальных затрат на проведение огневых испытаний для отработки экспериментального ЖРД МТ.Проведено тестирование разработанного программно-алгоритмического обеспечения, включающее 400 экспериментов, в ходе которого задавались для распознанияразличные входные признаки, описывающие слабо выраженные неисправности.Тестирование полностью подтвердило его работоспособность и корректность диагностики неисправных состояний.С помощью программно-аппаратного комплекса для отработки и исследованийперспективных ЖРД МТ на экологически чистых компонентах топлива в научнойлаборатории «Жидкостные ракетные двигатели малых тяг» факультета №2 «Двигатели летательных аппаратов» МАИ проведены испытания опытных образцов двигателей ДМТ МАИ-200 (работающих на керосине и кислороде), ДМТ МАИ-200-1П, ДМТМАИ-500 (работающих на высококонцентрированной перекиси водорода (ВПВ) икеросине).

Огневые испытания двигателей проводились в четыре этапа: настроечныеиспытания, испытания по «квадрату», ресурсные испытания и демонстрационныеиспытания. Эти испытаний подтвердили возможность обнаружения слабо выраженных неисправностей в ходе самих испытаний. Так, при проведении серии из 17-тиресурсных испытаний экспериментального двигателя ДМТ МАИ-500 выявлены двенеисправности, при которых были произведены своевременные остановы двигателя,предотвратившие разрушения материальной части двигателя и огневого стенда.Рис. 7. Результаты испытаний опытного образца ДМТ МАИ-50013На рис.

7 в качестве примера представлены графики изменения давленийи расходов компонентов топлива во времени. Автоматизированная ИИиУС выявила,что расход горючего превысил допустимый предел (m=0,026 кг/с в момент времениt=4,3 с). Подсистеме диагностики неисправных состояний были заданы соответствующие входные значения по полученным измеренным параметрам.

В результатеопознания неисправного состояния выявлена утечка горючего на участке магистралигорючего «клапан – форсунки камеры сгорания». При визуальном осмотреДМТ МАИ-500 и испытательного стенда обнаружена эта неисправность.Подсистема диагностики, входящая в состав автоматизированной ИИиУС,принимала верные решения в ходе проведения ресурсных испытаний, что подтвердило адекватность и работоспособность разработанной методики диагностикинеисправных состояний. Её применение позволило снизить материальные затратына проведение огневых испытаний в 1,3 – 1,4 раза.В приложении к диссертации проведён поверочный расчёт подтвердившийэкономию при отработке экспериментального ЖРД МТ ДМТ МАИ-500.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫВ диссертационной работе получены следующие основные выводыи результаты.1.