Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Диссертационная работа:

Власов Дмитрий Валерьевич. Исследование и разработка интеллектуального метода диагностики сбоев элементов автомобильной электроники : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.05 / Власов Дмитрий Валерьевич; [Место защиты: Науч.-исслед. и эксперим. ин-т автомоб. электроники и электрооборудования]. - Москва, 2008. - 192 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/616

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава I. Анализ сбоев в элементах автомобильной электроники 10

  1. Современная проблема сбоев 10

  2. Электрические модели сбоя 14

  3. Модель для получения и контроля третьего состояния

соединителей 23

Глава II. Интеллектуальная диагностика автомобильных исполнительных
механизмов 35

  1. Теория сбоя 35

  2. Бесконтактный и радиоизмерительный методы контроля и

диагностики 48

2.3. Применение кода Вьюшкова-Дианова для контроля и диагностики
сбоев ; 60

Глава III. Интеллектуальная диагностика автомобильных датчиков 66

3.1. Разработка интеллектуального метода контроля и диагностики

сбоев автомобильных датчиков 66

3.2. Разработка алгоритмов 75

  1. Датчик детонации 75

  2. Датчик кислорода 77

  3. Датчик температуры охлаждающей жидкости 79

3.3. Статистические методы, интеллектуализация 81

  1. Датчик положения дроссельной заслонки 81

  2. Датчик положения педали тормоза 87

Глава IV. Экспериментальные исследования и аппаратная

реализация 91

  1. Датчик детонации 97

  2. Датчик кислорода (А,-зонд) 103

  3. Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) 114

  4. Датчик расходомер 118

Заключение 137

Список используемой литературы 140

Приложения 149

Введение к работе:

Современный автомобиль представляет собой результат глубокого синтеза механики и электроники, т.е. то, что в настоящее время называют мехатронными системами, которые объединяют механические, электронные и информационные технологии. В области автомобильной мехатроники в ближайшее время следует ожидать миниатюризацию систем на основе применения средств микроэлектроники. В частности, будет продолжаться увеличиваться использование интеллектуальных микроэлектронных автомобильных датчиков.

Развитие элементной базы, усложнение программного обеспечения решаемых задач и ужесточение условий эксплуатации, как современного автомобиля, так и автомобиля ближайшего будущего требует совершенствования существующих методов и поиска новых подходов в повышении их надежности. Это связано с тем обстоятельством, что автомобиль является потенциально опасным для человека объектом. В настоящее время особое внимание у нас в стране и за рубежом уделяется различным интеллектуальным системам для определения работоспособности электронных средств автомобиля.

Таким образом, вес большее распространение получают "интеллектуальные датчики" [1], имеющие собственные встроенные микропроцессорные устройства для первичной обработки сигнала, например для аналого-цифрового преобразования, амплитудно-частотного анализа, интегрирования или внесения поправок с учетом характеристик датчика. Большое значение при этом имеет возможность предсказания поведения исследуемой системы на как можно больший отрезок времени. Особое значение в алгоритмах предсказания имеет проблема раннего обнаружения начала опасного или аварийного развития событий посредством выявления и регистрации сбойных состояний.

Проблемой сбоев в элементах электроники как у нас в стране, так и за рубежом занимаются уже несколько десятков лет, начиная с 60-х годов

предыдущего столетия. Но она полностью не решена до наших дней. Более того, в последнее время ей уделяется повышенное внимание. Так, например, одной из важнейших характеристик автономной системы навигации в создаваемой международной космической станции является ее устойчивость к сбоям [2]. В проекте создания под эгидой Японии ЭВМ следующего поколения первостепенное внимание уделяется вопросам диагностики сбоев с использованием искусственного интеллекта как краеугольной задаче обеспечения надежности [3].

Примечательно, что за рубежом, и в первую очередь в США, первоначально недооценивающих влияние сбоев на работу аппаратуры, что следует хотя бы из определений данного явления их исследователей («мягкий» отказ, промежуточные состояния между логическими «О» и «1» -см, например [4]), данная проблема становится одной из приоритетных при создании аппаратуры. Это прежде всего ведущие фирмы, например, IBM (International Business Machines Corporation), являющаяся одним из головных разработчиков суперЭВМ [5]; «Дженерал Электрик» (General Electric Company) [6], одна из ведущих фирм в области автомобильной электроники «Катерпиллер» (Caterpillar Inc.) [7J и другие [8J. Характерно, что ранее концепция повышения надежности американских исследователей и разработчиков аппаратуры базировалась преимущественно на повышении надежности ее элементной базы [9], [10].

С повышением требований уровня экономических и экологических составляющих современного автомобиля, и, как следствие, его конкурентоспособностью в процессе его эксплуатации важное значение имеет базовое диагностирование микропроцессорной системы управления двигателем и, в первую очередь, различных типов датчиков, в том числе и потенциометрического типа как наиболее уязвимых вследствие наличия контактных сочленений. Совершенствование методов диагностирования датчиков обусловлено, главным образом, двумя обстоятельствами -интеллектуализацией процесса диагностики и обнаружением отклонений характеристик датчиков на ранних стадиях возникновения, связанных с их скрытыми дефектами, проявляемыми, например, в виде сбойных и

предсбойных состояний. Одним из путей решения проблемы является использование методов программно-алгоритмического контроля, получивших распространение в последнее время из-за широкого внедрения микропроцессорной техники в автомобильный транспорт.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка интеллектуального метода диагностики сбоев элементов автомобильной электроники, при помощи развития методов интеллектуальной диагностики применительно к автомобильным датчикам.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. На основе анализа сбоев в элементах автомобильной электроники и методов их диагностики исследовать влияние контактных соединений на появление сбойных состояний.

  2. Разработать алгоритмы выявления и регистрации сбоев в различных элементах автомобильной электроники.

  3. Разработать аппаратную реализацию интеллектуального метода диагностики сбоев автомобильной электроники на примере различных типов датчиков.

  4. При помощи методов статистики проверить достоверность полученных данных.

В качестве объекта исследования были выбраны элементы современной автомобильной электроники.

В качестве предметов исследования были выбраны автомобильные датчики различных типов и назначений: датчик концентрации кислорода, датчик детонации, датчик температуры охлаждающей жидкости, датчики параметрического типа (датчик положения педали тормоза, датчик положения дроссельной заслонки). А также датчики-расходомеры, которые применяются не только в автомобилестроении, но и в энергетике, в

нефтяной, нефтехимической, химической, пищевой промышленности, а также медицине.

Решение поставленных в исследовании задач осуществлялось известными методами обнаружения источников сбоев в элементах стационарных ЭВМ применительно к элементам и системам автомобильной электроники. На основе проведения экспериментальных исследований различных типов элементов (датчиков) автомобильной электроники использовались методы статистического анализа, временные, а также частотные и комбинированные методы.

В решении современных задач диагностики элементной базы аппаратуры большой вклад внесли зарубежные и отечественные ученые и исследователи. Среди зарубежных к ним относятся: Фолкенберри Л.М., Лонгботтон Р., Хэмминг Р.В., Боуз Р. и Чаудхури Д. Среди отечественных: Клюев В.В., Пархоменко П.П., Путинцев Н.Д., Шибанов Г.П., Каган Б.М. и Мкртчян И.Б., Кафанов Ю.Н., Увайсов С.У., Семин В.Г., Гродзенский С.Я., Дианов В.Н.

Научная новизна работы заключается в развитии теории сбоев на примере элементов автомобильной электроники, позволяющей диагностировать скрытые дефекты в виде сбоев на ранней стадии их возникновения, повышать точность диагностирования, а также увеличивать время на принятие решения в тех случаях, когда это необходимо. Сбойные состояния показывают важность более полной диагностики автомобильной электроники (датчиков) как составных элементов микропроцессорной системы управления, которая согласуется с существующей в настоящее время тенденцией по непрерывной оценке надежности электронных узлов.

В отличие от известных путей решения задачи ранней диагностики в

исследовании автором разработан новый подход к проблеме, заключающейся, в частности, в обнаружении и регистрации источников сбоев элементной базы микропроцессорных системах управления двигателем, на примере различных типов автомобильных датчиков.

Практическая значимость работы заключается в следующих результатах:

1. Проведен анализ сбоев в элементах автомобильной электроники,

обоснована целесообразность применения интеллектуальных методов диагностики.

  1. Исследовано влияние соединителей на появление сбойных состояний в элементах автомобильной электроники.

  2. Разработаны метод и устройства для интеллектуальной диагностики, учитывающие появление сбоев в различных типах автомобильных датчиков.

  3. Разработаны рекомендации, позволяющие обнаруживать не регистрируемые "базовыми" средствами диагностирования автомобильной электроники сбои в режиме "On-line", т.е. в темпе с процессом.

  4. Показана универсальность применения метода интеллектуальной диагностики сбоев не только в автомобильной, но и в нефтяной, нефтехимической, химической, пищевой промышленности, а также медицине и энергетике.

Основные положения и результаты научных исследований диссертационной работы обсуждались на следующих конференциях:

  1. Международный симпозиум по электронике и электрооборудованию транспорта. - Суздаль, 2004.

  1. Международная конференция и Российская научная школа «Системные проблемы надежности, качества, информационных и электронных технологий (ИННОВАТИКА-2004)» - Москва, 2004.

  2. 49-ая международная научно-техническая конференция ААИ. - Москва, МГТУ «МАМИ», 2005.

  3. Межвузовская научная конференция «Новые технологии и разработки в машиностроении, автоматике» - Коломна, 2005.

  4. V международная научно-практическая конференция под патронажем UNESCO - Москва, 2005.

  1. V всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи НТТМ-Москва, 2005.

  2. II всероссийская научно-технической конференция с международным участием МАУ- Уфа, 2005.

  3. Международный симпозиум по электронике и электрооборудованию транспорта. - Суздаль, 2005.

  4. Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи НТТМ - Москва, 2007.

На защиту выносятся следующие положения:

4- Разработанные автором интеллектуальный метод и алгоритмы по выявлению и регистрации сбоев в элементах (датчиках) автомобильной электроники в режиме "On-line", т.е. в темпе с процессом.

4- Разработанные автором устройства для интеллектуальной диагностики сбоев элементов (датчиков) автомобильной электроники.

4«- Экспериментальные исследования работы некоторых элементов (датчиков) автомобильной электроники в режиме сбоя и их интеллектуальная диагностика.

Подобные работы
Давиденко Павел Николаевич
Исследование и разработка методов проектирования информационных систем на основе дозаторов дискретного действия
Мд. Абдул Малек
Исследование и разработка методов распознавания символов в ортокоординатной ассоциативной среде
Асатрян Эдик Хачикович
Исследование и разработка метода и устройств переобразования массового расхода на основе информационных свойств поступательно-вращательных потоков
Жуков Артем Владимирович
Исследование и разработка методов параметрической оптимизации многоканальных информационно-измерительных систем
Шехурдин Антон Александрович
Исследование и разработка методов и средств контроля погасания пламени промышленных печей на основе оптоэлектронных систем с кварцевыми монолитными световодами
Стрепетов Сергей Федорович
Разработка и исследование методов проектирования микропроцессорных контроллеров
Анисимов Игорь Юрьевич
Исследование и разработка методов поведенческого синтеза конвейерных схем для цифровой обработки видеоизображений
Калашников Вячеслав Сергеевич
Исследование и разработка методов проектирования быстродействующих вычислительных узлов для реализации отказоустойчивых систем на основе модулярной арифметики
Самойлов Алексей Николаевич
Исследование и разработка метода построения автоматизированной системы измерения объема делового лесоматериала
Ласточкин Олег Викторович
Исследование и разработка методов проектирования специализированных модулярных вычислительных блоков на основе автоматизированной генерации функциональных описаний

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net