Типи діагностичних моделей, їх характеристика

Об'єкт діагнозу може бути в справному стані, якщо задовольняє всі технічні вимоги, які ставляться до нього в цей момент часу. Справний стан і всі справні стани об'єкта діагнозу відображають його технічний стан. Отже, досягти мети діагностика може тільки в результаті аналізу багатьох справних І несправних станів, у яких може бути об'єкт. Цей аналіз може бути виконаний теоретично в період розробки нового автомобіля і його агрегатів або експериментально в період експлуатації автомобіля. Проте, виконання такого експерименту в експлуатації утруднене через велику кількість можливих станів об'єкта діагнозу або просто технічно неможливе для виконання. У зв'язку із цим потрібні спеціальні методи для теоретичного аналізу багатьох можливих станів автомобіля в цілому або його окремим частинам. Такі методи грунтуються на дослідженні діагностичних моделей.

Діагностична модель (ГОСТ 20911-89) - формалізований опис об'єкту, що потрібний для вирішення завдань діагностування.

Вибір моделі залежить від деяких факторів: умов експлуатації, можливих конструктивних виконань, ступеня вивченості цього об'єкта або її окремої системи, ступеня абстрагування від реальної системи й ін.

По методах представлення взаємозв'язків між станом об'єкту, його елементами і параметрами, діагностичні моделі підрозділяють на наступні види: безперервні, дискретні, спеціальні.

Вибір діагностичних моделей проводиться з обліком;

· специфіки об'єкту;

· умов використання;

· методів діагностування.

Діагностичні моделі визначають причинно-наслідкові співвідношення між технічним станом об'єкта діагнозу (вхідними й внутрішніми параметрами його структури) і їхніми діагностичними сигналами (вихідними параметрами).

Діагностичні моделі можуть бути в аналітичний (аналітичні моделі), табличний, векторний, структурно-спадкоємної або інших формах.

Аналітичні моделі найповніше описують процеси діагностичної системи. Однак при великій кількості структурних елементів і зовнішніх факторів, які діють на систему, вони бувають дуже громіздкими, що утрудняє застосування їх щодо вихідних параметрів.

Очевидною перевагою постановки діагнозу з використанням аналітичної моделі є можливість набуття конкретних числових значень структурних параметрів, що дозволяє визначити технічний стан об'єкту не тільки у момент діагностування, але і, накопичуючи інформацію, отриману за декілька діагностичних обстежень об'єкту, аналізувати зміну структурних параметрів у функції пробігу з метою прогнозування його технічного стану. Проте практичне використання такої аналітичної моделі поки обмежене через наступні обставини:

· вид функцій для більшості агрегатів і вузлів автомобіля поки не встановлений;

· якщо функції не задовольняють умовам безперервності і дифференціруемості по кожному зі своїх аргументів, що часто-густо має місце в реальних моделях, то рішення натрапляє на великі математичні труднощі;

· багато діагностичних параметрів в принципі не можуть бути виражені у вигляді аналітичних функцій структурних параметрів (наприклад, зміна хімічного складу і кольору відпрацьованих газів у функції технічного стану паливної системи двигуна). У зв'язку із цим у практиці дуже розповсюджені структурно-спадкоємні моделі (рис. 2.1).

Рис. 1.4 Структурно-спадкоємна діагностична модель

На рівні І цієї схеми містяться найуразливіші механізми й деталі автомобіля; на рівні ІІ - сполучення між ними, тобто структурні параметри. На рівні ІІІ показані відхилення цих величин, які перевищують граничні значення, тобто характерні несправності. На рівні IV розміщені робочі або супровідні процеси (діагностичні ознаки), які відповідають структурним параметрам. На рівні V розташовані діагностичні параметри, тобто фізичні величини, за допомогою яких можна вимірювати супровідні, або робітники, процеси об'єкта діагностування й у такий спосіб визначити технічний стан об'єкта без його розбирання.

Структурно-спадкоємна модель створюється на основі інженерного вивчення будови об'єкта і його функціонування, статистичного аналізу показників надійності й оцінки діагностичних параметрів.

Основним недоліком названих вище моделей є труднощі й неможливість синтезу моделей більших складних систем. Тому тепер набирає великого поширення імітаційне моделювання.

Імітаційне моделювання дає можливість експериментально досліджувати складні внутрішні взаємодії з великою розмірністю за кількістю змінних зв'язків між елементами моделі, вивчати дія на функціональні системи інформаційних і організаційних змін, які мають випадковий характер, нелінійність, обмеження різних типів.

За імітаційним моделюванням можна оцінити поводження системи в нових ситуаціях, перевіряти нові стратегії й правила ухвалення рішення.

Імітаційне моделювання — метод, що дозволяє будувати моделі, що описують процеси так, як вони проходили б насправді. Таку модель можна «програти» в часі як для одного випробування, так і заданої їх множини. При цьому результати визначатимуться випадковим характером процесів. За цими даними можна отримати достатньо стійку статистику.

Імітаційне моделювання — це метод дослідження, при якому система, що вивчається, замінюється моделлю, яка з достатньою точністю описує реальну систему і з нею проводяться експерименти з метою отримання інформації про цю систему. Експериментування з моделлю називають імітацією (імітація — це збагнення суті явища, не удаючись до експериментів на реальному об'єкті). Імітаційне моделювання — це окремий випадок математичного моделювання. Існує клас об'єктів, для яких з різних причин не розроблені аналітичні моделі, або не розроблені методи вирішення отриманої моделі. В цьому випадку математична модель замінюється імітатором або імітаційною моделлю.

Імітаційна модель — логіко-математичний опис об'єкту, який може бути використане для експериментування на комп'ютері в цілях проектування, аналізу і оцінки функціонування об'єкту.

Приклад 1 - проведення краш тестів. Краш-тест (краш-тест, англ. crash test) - випробування дорожніх і гоночних автомобілів на безпеку. Є умисним відтворенням дорожньо-транспортної події з метою з'ясування рівня пошкоджень, які можуть отримати його учасники. Зазвичай для краш-теста в машину поміщають манекен, обладнаний датчиками для виміру пошкоджень.

Розгін автомобіля, як правило, здійснюють зовнішнім мотором. Автомобіль розфарбовують спеціальним чином, ш, об було легко локалізувати і зміряти пошкодження. Згідно сучасним європейським нормам за пошкодження, отримані манекеном, знімаються бали. По сумі балів визначається ступінь безпеки.

Приклад 2. Застосування проекту Vamos Automotive Simulator. Проект Vamos Automotive Simulator, як видно з назви, - це середовище для імітаційного моделювання автомобілів з акцентом на точне фізичне моделювання і хороший дизайн. Vamos програма, точне фізичне моделювання. Vamos виконує моделювання більшості відомих машинних систем. Ланцюг приводу включає імітацію двигуна, зчеплення, трансмісії і диференціал підвищеного тертя. Також моделюються колеса і підвіска.