|
Актуальность проблемы Важнейшей задачей при создании систем управления, особенно объектами жизни-обеспечения, такими как системы теплоснабжения, является построение эффективной системы контроля и диагностирования (СД). Высокоэффективные системы диагностирования выполняют функции определения области отказа, для сокращения времени восстановления и повышения коэффициента готовности микропроцессорных средств управления техническими объектами - объектами диагностирования (ОД). Эффективность СД во многом определяется составом и свойствами используемых технических средств диагностирования (ТСД). В процессе создания СД знания о них, закладываемые в алгоритмы, программы и технические средства диагностирования, часто оказываются недостаточными для обеспечения требуемого уровня готовности ОД в процессе его эксплуатации. Это особенно характерно для таких ОД, как, например, автоматизированные системы управления объектами теплоснабжения. Непрерывное усложнение современных объектов теплоснабжения и возрастание ответственности решаемых ими задач выдвигают на передний план проблему эффективной организации и эксплуатации систем управления этими объектами Основные достижения в области технической диагностики в России представлены в работах П.П. Пархоменко, В.П. Калявина, П.С. Давыдова, М.Ф. Каравая и др. Научные школы Институте проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН и Ленинградского электротехнического института добились значительных успехов в области технической диагностики. За рубежом техническую диагностику исследовали Ramomoorthy С, Armtrong D., Eithelberger Е. Анализ литературных источников показывает, что в настоящее время в России и за рубежом создано большое количество систем диагностирования различного назначения, но пока еще отсутствуют публикации, содержащие рекомендации по последовательности и объему действий для решения задач диагностики в области микропроцессорного управления, в частности, объектами теплоснабжения. Разработка ТСД микропроцессорных средств управления объектами исследуемой области до сих пор ведется без какой-либо систематизации и анализа процесса взаимодействия объекта диагностирования и ТСД в СД, большинство технических решений принимается на интуитивной основе. Перед тем, как приступить к построению ТСД, необходимо обоснованно сформулировать требования к техническим средствам, которые будут служить исходной информацией для дальнейшего процесса их проектирования в системе диагностирования. Требования к ТСД определяются на этапе составления технического задания (ТЗ). От правильности задания требований зависит практическая реализуемость технических средств диагностирования. Основная сложность, возникающая при построении ТСД, состоит в том, что аналитиче- ское описание либо статистическое наблюдение зависимостей между входными и выходными параметрами СД затруднено, а зачастую невозможно. Анализ практикуемых подходов к проектированию показывает, что этап формирования ТЗ является наиболее слабым местом с точки зрения формализации методов принятия решений. В диссертационной работе исследуются вопросы определения и обоснования параметров безотказности, контролепригодности, ремонтопригодности и организации взаимодействия ОД и ТСД с целью повышения эффективности эксплуатации СД. Таким образом, решение задач диссертационной работы, направленных на повышение эффективности эксплуатации, диагностики и контроля сложных систем управления объектами повышенной опасности, таких как объекты теплоснабжения, актуально и является важной научно-технической проблемой. Цель и основные задачи работы Целью диссертационной работы является создание модели СД, методики и алгоритмов, позволяющих обеспечить эффективный контроль и диагностику микропроцессорных систем управления применительно к объектами теплоснабжения. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи: разработка классификации способов взаимодействия ОД и ТСД с точки зрения режимов использования и диагностирования систем управления исследуемых объектов; построение модели СД, описывающей организацию взаимодействия ОД и ТСД; разработка формализованных процедур, алгоритмов и программ для определения требований к ТСД с учетом организации процесса диагностирования в каждом из специфичных режимов работы объекта; применение разработанных формализованных процедур, алгоритмов и программ для решения практических задач по определению требований к техническим средствам в системах диагностирования микропроцессорных средств управления объектами в исследуемой области.
Методы исследования Для решения поставленных задач в данной работе использовался математический аппарат теории множеств, теории графов, теории марковских процессов, методы теории вероятности, теории массового обслуживания, линейного программирования, теории технической диагностики. Научная новизна диссертации заключается в следующем: Разработана классификация способов взаимодействия ОД и ТСД, позволяющая систематизировать решение задач определения состава и параметров СД в системе управления объектами исследуемого класса. Разработан метод построения моделей взаимодействия ОД и ТСД для микропроцессорных средств управления объектами теплоснабжения, позво-
ляющий, в отличие от существующего словесного описания СД, получить математическую модель СД, на основе теории марковских процессов. Обоснован в качестве критерия оценки эффективности ТСД показатель готовности СД для восстанавливаемых технических объектов, включающий в себя показатели безотказности, контролепригодности, ремонтопригодности, организации использования и диагностирования объекта. Разработаны следующие методики определения эффективности СД средств управления объектами исследуемого класса:
а) методика определения целесообразности режима прогнозирования ра
ботоспособности СД объектов теплоснабжения; б) методика определения требований к безотказности, контролепригодно
сти и ремонтопригодности ТСД; в) методика определения оптимального числа каналов ТСД и организации
диагностирования исследуемых комплексов управления. 5. Разработаны алгоритмы и программы для определения требований к
ТСД. Проведены экспериментальные исследования, подтверждающие досто
верность полученных результатов. Практическая новизна: Созданы методики построения модели СД и определения требований к ТСД, применение которых при разработке СД микропроцессорных средств управления объектами теплоснабжения позволяет повысить эффективность проектирования исследуемых систем. Разработано программное обеспечение для получения аналитического выражения показателя готовности (Кг), которое позволяет повысить научно-практическую обоснованность принимаемых решений при проектировании СД средств управления объектами теплоснабжения. Предложены модели и алгоритмы, реализованные в виде программной инструментальной среды проектирования микропроцессорных систем управления комплексами учета топливно-энергетических ресурсов на объектах теплоснабжения. Получены результаты для микропроцессорных систем управления теплоснабжением на предприятиях ФГУП «60 Арсенал» Министерства обороны России, ОАО «Людиновский агрегатный завод» и ОАО «Людиново теплосеть», которые подтверждают эффективность разработанной методики и алгоритмов.
На защиту выносятся следующие положения Классификация способов взаимодействия ОД и ТСД систем управления объектами исследуемого класса для решения задач определения состава и параметров СД, в зависимости от условий их эксплуатации и диагностирования. Методика построения модели СД микропроцессорных средств управления объектами теплоснабжения. Алгоритм и программа получения аналитического выражения показателя готовности.
Методика определения требований к безотказности, контролепригодности и ремонтопригодности ТСД. Методика определения целесообразности режима прогнозирования работоспособности СД микропроцессорных средств управления объектами теплоснабжения.
Апробация работы Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено: на семинарах и заседаниях кафедры «Компьютерные системы и сети» МГТУ им. Н.Э. Баумана; на V международном симпозиуме «Интеллектуальные системы (ИН-ТЕЛС'2002)» 15 - 17 апреля 2002г. МГТУ им. Н.Э. Баумана (Калуга 2002г.); на III, IV, V всероссийских научно-технических конференциях «Новые информационные технологии в системах связи и управления» 2004 - 2006 г.г. ФГУП КНИИТМУ (Калуга 2005 - 2006 г.г.); на VII международном симпозиуме «Интеллектуальные системы (IN-TELS'2006)» (Краснодар 2006 г.).
Публикации По теме диссертации опубликовано 10 работ, отражающих основные результаты работы. Структура и объем работы
| 
Вы находитесь:
