ССОД НГТУНГТУ Диагностирование технических объектов Направления: Техническая генетика Диагностика Прогностика. - презентация

1 ССОД НГТУНГТУ Диагностирование технических объектов Направления: Техническая генетика Диагностика Прогностика

2 ССОД НГТУНГТУ Задача диагностирования Пусть множество E возможных состояний объекта включает исправное состояние e 0 и состояния e i, соответствующие некоторым неисправностям s i : E = {e 0, e 1, e 2,…, e i,…, e |S|,} |S| - мощность множества возможных неисправностей. Задача диагностирования – определить, какому из элементов множества E соответствует текущее состояние, т.е. какая в объекте неисправность.

3 ССОД НГТУНГТУ Глубина диагностирования Множество E в процессе контроля (1-го этапа диагностирования) разбивается на два подмножества: E = { {e 0 }, {E S } } и E S = {e 1, e 2,…, e i,…, e |S|,}, где E S – множество возможных неисправностей, а в результате диагностирования - на s q подмножеств E = { {e 0 }, {e 1 }, {e 2 },…, {e} i,…, {e |Sq| } }, |S k | |S| E Sq = { {e 1 }, {e 1 }, …{e |Sq| } }

4 ССОД НГТУНГТУ Глубина диагностирования При этом получаемые в результате разбиения подмножества должны быть непересекающимися: = |S q | - глубина диагностирования

5 ССОД НГТУНГТУ Виды неисправностей 1.Константные и перемежающиеся 2.Одиночные и кратные 3.Обнаруживаемые и не обнаруживаемые 4.Различимые и неразличимые 5.Физические и не физические 6.Проектные и интерактивные * * * * * Ошибка Неисправность Дефект

6 ССОД НГТУНГТУ Система функционального диагностирования 4 RjRj M j – рабочие воздействия F OДOД yjyj RjRj yjyj R jo, U jo R j, U j диагноз 1 – блок управления 2 – блок согласования 3 – модель ОД 4 – блок контроля 5 – блок анализа y j – сигналы состояния R j – реакции ОД U j – результаты контроля

7 ССОД НГТУНГТУ Система тестового диагностирования 1 – блок формирования тестовых воздействий 2 – блок согласования 3 – блок управления 4 – модель ОД 5 – блок контроля 6 – блок анализа j – тестовые воздействия R j – реакции ОД U j – результаты контроля диагноз M 3 F RjRj OДOД j RjRj R jo, U jo R j, U j 2 j

8 По способу реализации ССОД НГТУНГТУ Модели объектов диагностирования Физические Математические АналитическиеТабличныеГрафическиеВекторные

9 ССОД НГТУНГТУ Модели объектов диагностирования По принципу отражения свойств объекта СтруктурныеФункциональные Структурно-функциональные По форме описания свойств ЯвныеНеявные

10 ССОД НГТУНГТУ Явные и неявные модели Явная модель ОД: состоит из модели исправного ОД и моделей всех (или рассматриваемых) неисправных модификаций ОД. Неявная модель ОД: состоит из модели исправного ОД, моделей всех (или рассматриваемых) типов неисправностей и правил получения моделей неисправных модификаций ОД.

11 ССОД НГТУНГТУ Таблица функций неисправностей R E e0e0 e1e1 …eiei …e |S| R10R10 R11R11 …R1iR1i …R 1 |S| ………………… j Rj0Rj0 Rj1Rj1 …RjiRji …R j |S| ………………… R R 1 …R i …R |S|

12 ССОД НГТУНГТУ Обнаруживающие проверки Множество П обладает свойством обнаружения любой неисправности из множества S, если для любой неисправности s i S, найдется хотя бы одна элементарная проверка j, такая, что R j R j i

13 ССОД НГТУНГТУ Различающие проверки Множество П обладает свойством различения всех неисправностей из множества S, если для каждой пары неисправностей s i, s k S, найдется хотя бы одна элементарная проверка j, такая, что R j i R j k

14 ССОД НГТУНГТУ Совокупности проверок Полная совокупность проверок Т – позволяет достичь заданной глубины диагностирования или глубины, обеспечиваемой множеством допустимых проверок. Неизбыточная совокупность проверок – такая полная совокупность Т, удаление из которой хотя бы одной проверки ведет к уменьшению глубины диагностирования.

15 ССОД НГТУНГТУ Совокупности проверок Для одного и того же объекта и заданной глубины диагностирования можно построить несколько полных неизбыточных совокупностей проверок, отличающихся составом или количеством проверок. Полная неизбыточная совокупность с наименьшим количеством элементарных проверок называется минимальной.

16 ССОД НГТУНГТУ Синтез тестов - реакция ОД на элементарную проверку j Пусть ОД находится в состоянии i. Построить тест - означает отобрать такие элементарные проверки, которые позволяют различить состояния объекта. Для построения контролирующего теста T K : если Для построения диагностического теста T D : если i l

17 ССОД НГТУНГТУ Синтез контролирующего теста j = j+1 i = |S+1| i = i +1 j = | | Stop A j = 0 A j = 0; i = 1 Start

18 ССОД НГТУНГТУ Синтез диагностического теста j = j+1 l = |S+1| l = l +1 j = | | Stop A j = 0 A j=0; i=1; m=2; l=m Start i=i+1; m=m+1 i = |S+1| l = m 0

19 ССОД НГТУНГТУ Синтез тестов по ТФН R E e0e0 e1e1 e2e2 e3e3 e4e4 e5e5 e6e6 e7e

20 ССОД НГТУНГТУ Оптимизация тестов Одна элементарная проверка – это совокупность контрольных точек (входов и выходов ОД, внутренних КТ), тестовых векторов и векторов реакций ОД. Каждая элементарная проверка требует времени, аппаратных и программных ресурсов. «Цена» элементарной проверки – затраты на ее реализацию – c( j ). Для ОД важен «вес» каждого из состояний – значимость (информативность) состояния с точки зрения оценки работоспособности ОД – p(e i ). В простейшем случае вес – это вероятность, с которой ОД находится в состоянии e i.

21 ССОД НГТУНГТУ Оптимизация тестов Характеристика качества алгоритма диагностирования – цена алгоритма C(T,E), зависит от цены элементарной проверки и веса состояний: Цель оптимизации алгоритма диагностирования – минимизация цены алгоритма C(T,E)

22 ССОД НГТУНГТУ Оптимизация тестов При допущении равной вероятности всех состояний: При равной цене всех проверок цена алгоритма равна длине теста

23 ССОД НГТУНГТУ Алгоритмы диагностирования Безусловные алгоритмы диагностирования – последовательность реализации элементарных проверок жестко фиксирована – выбор следующей проверки не зависит от результатов предыдущих. Условные алгоритмы диагностирования – выбор каждой следующей элементарной проверки производится с учетом результатов предыдущих проверок.

24 ССОД НГТУНГТУ Диагностирование объектов дискретного принципа действия Синтез тестов для комбинационных схем Модели комбинационных ОД Функциональные аналитические модели: - в совершенной дизъюнктивной нормальной форме - в минимальной дизъюнктивной нормальной форме - в скобочной форме

25 ССОД НГТУНГТУ Табличная модель дискретного ОД x1x1 x2x2 x3x3 z

26 ССОД НГТУНГТУ Структурно-функциональная модель дискретного ОД комбинационного типа Графическая модель – логическая сеть: Множество логических элементов Множества входных и выходных полюсов Соединения входных и выходных полюсов со входами и выходами элементов Соединения элементов между собой

27 ССОД НГТУНГТУ Правильная логическая сеть Правильная логическая сеть: Выходы логических элементов не соединены Каждую из выходных функций сети можно представить булевой функцией входных переменных Правильная логическая неисправность: Неисправность s i, при которой i-неисправная модификация объекта описывается моделью, принятой для описания исправной модификации объекта. Сеть с правильной неисправностью – правильная логическая сеть.

28 ССОД НГТУНГТУ Синтез тестов по логической сети 1. Строят неявную аналитическую модель ОД: 1.1. Строят аналитическую модель исправного ОД Определяют типы рассматриваемых неисправностей Строят аналитическую модель для каждой неисправной модификации ОД. 2. Методом различающих функций или методом существенных путей определяют совокупности наборов, обнаруживающих (различающих) рассматриваемую неисправность. 3. Минимизируют тестовые наборы.

29 ССОД НГТУНГТУ Построение аналитической модели по логической сети Ранжируют сеть В произвольном порядке нумеруют входные полюса и присваивают им нулевой ранг. В произвольном порядке нумеруют элементы, входы которых соединены только со входными полюсами, и присваивают им первый ранг. В произвольном порядке нумеруют элементы, входы которых соединены с выходами элементов первого ранга и, возможно, со входными полюсами, и присваивают им второй ранг. … и т.д. до выходных полюсов сети.

30 ССОД НГТУНГТУ Построение аналитической модели по логической сети Последовательной подстановкой находят функции для выходных полюсов сети Для элементов первого ранга определяют логические функции выходов. Для элементов второго ранга определяют логические функции выходов. … и т.д. – для выходных полюсов определяют логические функции от входных переменных.

31 ССОД НГТУНГТУ Построение аналитической модели по логической сети Задаются классом рассматриваемых неисправностей Обычно - одиночные константные «0» и «1» ***** Для каждой из рассматриваемых неисправностей строят аналитическую модель. Строят совокупности обнаруживающих или различающих наборов входных переменных.

32 ССОД НГТУНГТУ Различающие и обнаруживающие совокупности наборов Набор xi xi называется различающим, если при его воздействии на ОД, находящийся в состоянии is, is, на выходе реализуется сигнал z s i, а при его воздействии на объект контроля, находящийся в состоянии it, it, на выходе реализуется сигнал z t i, причем zti zti zsizsi Если одно из рассматриваемой пары состояний является состоянием исправного объекта (s=0), то такой различающий набор xi xi называется обнаруживающим. zti zti z0iz0i

33 ССОД НГТУНГТУ Метод различающих функций Различающей функцией D[fs, D[fs, ft] ft] двух булевых функций называется их сумма по модулю 2 fs fs и ft ft - функции, реализуемые объектом в состояниях s и t соответственно. Для объекта с k выходами различающей функцией является дизъюнкция булевых функций для каждого выхода:

34 ССОД НГТУНГТУ Полные совокупности наборов Полную совокупность различающих наборов образуют наборы, удовлетворяющие истинности выражения Полную совокупность обнаруживающих наборов образуют наборы, удовлетворяющие истинности выражения

35 ССОД НГТУНГТУ Пример построения аналитической модели по логической сети

36 ССОД НГТУНГТУ Пример построения аналитической модели по логической сети Отранжируем сеть: -0-й ранг – входные полюса a, b, c, d -1-й ранг – логические элементы D1, D2, D3 -2-й ранг – логические элементы D4, D5 -3-й ранг – логические элементы D6, D7 -4-й ранг – логический элемент D8 -5-й ранг – логический элемент D9D9 -6-й ранг – выходной полюс z

37 ССОД НГТУНГТУ Аналитическая модель исправного ОД Запишем выходные функции для элементов всех рангов 1-й ранг: 2-й ранг: 3-й ранг:

38 ССОД НГТУНГТУ Аналитическая модель исправного ОД 4-й ранг: 5-й ранг: 6-й ранг:

39 ССОД НГТУНГТУ Модель ОД с неисправностью y 6 = const 0 Различающая функция для обнаружения неисправности:

40 ССОД НГТУНГТУ

41 НГТУНГТУ Таблица истинности различающей функции a b c d D

42 ССОД НГТУНГТУ Таблицы истинности ОД a b c d z z*z*

43 ССОД НГТУНГТУ y 6 = const 0 Совокупность наборов, обнаруживающих неисправность y 6 = const 0

44 ССОД НГТУНГТУ Вопросы есть? Вопросов нет? Проверим!?

45 ССОД НГТУНГТУ Определите вариант задания РядВариант задания …k 1 =m 1 2 k 1 +1k 1 +2k 1 +3…k 2 =k 1 +m 2 ……………… n+1 kn+1kn+1kn+2kn+2kn+3kn+3…k n +m n+1 Цель работы: Спроектировать полный неизбыточный тест контроля для ОД, заданного правильной логической сетью. Типы рассматриваемых неисправностей: const 0 и const 1. Каждый должен построить совокупность наборов, обнаруживающих одиночную неисправность:

46 ССОД НГТУНГТУ Задание 1 a 0 2 a 1 3 b 0 4 b 1 5 c 0 6 c 1 7 d 0 8 d 1 9 y y y y y y y y y y y y y y y y 8 1