Автоматизированная система управления технологическим процессом наладки электрооборудования электровоза тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Ушаков, Константин Юрьевич

• Ушаков, Константин Юрьевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Ушаков, Константин Юрьевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ И ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ

1.1. Средства технической диагностики электрооборудования

1.2. Проблемы наладки электрооборудования

1.3. Анализ методов технического диагностирования

1.3.1. Основные понятия технической диагностики

1.3.2. Методы технического диагностирования

1.4. Методология эксперных систем

1.5. Обзор технических эксперных систем

1.5.1. Система управления и диагностики электровоза ЭП10

1.5.2. Система диагностики электровоза 2ЭС5

1.5.3.Микропроцессорная система управления и диагностики МПСУ и Д электровоза 2ЭС6

1.5.4. Методы тепловизионного контроля подвижного состава

1.5.5. Диагностирование тяговых электродвигателей грузовых электровозов

по параметрам магнитного поля

1.5.6.Оценка технического состояния электромеханических систем на основе сети Петри

1.5.7.Аппаратно-программный комплекс диагностирования технического состояния электрических цепей электропоездов

1.5.8.Техническая диагностика полупроводниковых преобразователей и

релейно-контакторных устройств электроподвижного состава

1.5.9.0рганизация мониторинга, экспертной диагностики и прогнозирования технического состояния силовых трансформаторов электроснабжения промышленных предприятий

1.6. Выводы

2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

2.1. Алгоритмы диагностирования двигателей постоянного тока последовательного возбуждения

2.2.Алгоритмы диагностирования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

2.3. Алгоритмы диагностирования электроприводов с управляемыми выпрямителями

2.4. Алгоритмы диагностирования электрооборудования электровозов переменного тока

2.5. Многошаговый метод с учетом характеритик доступности (РТБ)

2.5.1. РТ8-алгоритм диагностирования двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

2.5.2. РТ8-алгоритм диагностирования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

2.5.3. РТБ-алгоритм диагностирования электропривода с управляемым выпрямителем и системой управления

2.5.4. РТБ-алгоритм диагностирования электрооборудования электровоза переменного тока

2.6.Эффективность алгоритмов диагностирования

2.7. Выводы

3. РАЗРАБОТКА БАЗ ЗНАНИЙ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И РЕМОНТА

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

3.1. Проблемы разработки баз знаний эксперных систем для наладки электрооборудования

3.2. Методика разработки баз знаний эксперных систем

3.3. Разработка базы знаний для наладки двигателей постоянного тока

3.4. Разработка базы знаний для наладки асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

3.5. Разработка базы знаний для наладки электропривода постоянного тока с управляемым выпрямителем

3.6. Разработка базы знаний для наладки электрооборудования электровоза

3.7. Интеллектуальный диагностический комплекс

3.8. Выводы

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

4.1. Исследование эксперной системы для налаки электрооборудования электровоза

4.2. Тестирование и отладка эксперной системы

4.3. Апробация эксперной системы

4.4. Примеры поиска и утранения неисправностей электрооборудования электровоза

4.5. Описание работы по поиску и устранению неисправностей локомотивной бригадой в цепях управления силового высоковольного выключателя «ГВ» электровоза ВЛ85

4.6. Описание процесса по поиску и устранению неисправностей в цепях управления высоковольтным выключателем «ГВ» электровоза ВЛ85

4.7 Примеры диагностирования и ремонта электропривода электровоза ВЛ85 №209 бригадой наладчиков

4.8 Экономическая эффективность процесса поиска неисправности на

электровозе ВЛ85 эксперной системой

4.9.Экономическая эффективность процесса поиска неисправности в электроприводе постоянного тока электровоза ВЛ85 экспертной системой

4.10. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизированная система управления технологическим процессом наладки электрооборудования электровоза»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Согласно статистическим данным, средний износ локомотивов, эксплуатирующихся на железных дорогах России, достиг критической отметки 73 %. Известно, что за 30 - 40 лет службы локомотива затраты на его техническое обслуживание, ремонт и модернизацию в 6 - 7 раз превышают первоначальную стоимость локомотива. К сожалению, на большинстве находящихся в эксплуатации локомотивах недостаточно развита система диагностирования электрооборудования, хотя на неисправности электрической части приходится около 40% поломок локомотивов. Наладка сложного оборудования, не снабженного системой автоматического диагностирования [91], представляет собой сложную задачу и требует высокого уровня квалификации обслуживающего персонала. Все вышеперечисленное приводит к длительным задержкам движения поездов, сопровождающимися значительными финансовыми потерям для ОАО "Российские железные дороги" (ОАО "РЖД").

Повышение эффективности процесса наладки электрооборудования (ЭО) локомотивов, улучшение качества и сокращение сроков наладки ЭО невозможно без совершенствования методов управления технологическим процессом контроля и наладки [63].

Под технологическим процессом наладки понимается необходимая последовательность действий персонала, с помощью которых производится доводка состояния оборудования до соответствия паспортным требованиям. Наладочные работы представляют собой совокупность операций по диагностированию, устранению возможных неисправностей и настройке отдельных элементов оборудования, а также всего комплекса в целом [96].

Совершенствование методов технической диагностики в значительной степени поможет сократить потери от внезапных отказов ЭО локомотивов. Методические основы исследований в области диагностирования заложены в работах Д.Вуда, Д.В.Гаскарова, Б.Гласса, Р.Джонсона, В.В.Карибского, Е.Лавлера, А.В.Мозгалевского, Ю.Ф.Мухопада, С.П.Ксендза,

B.Д.Кудрицкого, О.И.Осипова, П.П.Пархоменко, Е.С.Согомоняна, Ю.С.Усынина и многих других ученых.

Внедрение на производстве современных информационных технологий, в частности, экспертных систем (ЭС), позволит в значительной степени автоматизировать технологический процесс наладки оборудования. Значительный вклад в развитие теории экспертных систем внесли работы

C.Н.Васильева, Т.А.Гавриловой, П.Джексона, Л.В.Массель, В.М.Надточия, С.В.Назарова, С.Осуги, Э.В.Попова, Д.А.Поспелова, Д.Уотермена, Ф.Форсайта, Д.Элти и других ученых.

В связи с этим разработка и исследование автоматизированной системы управления технологическим процессом наладки электрооборудования электровоза, основанной на применении логических методов технической диагностики и технологии экспертных систем, является актуальной научно-технической задачей.

Объектом исследования является технологический процесс наладки сложного электрооборудования электровоза.

Предметом исследования являются методы разработки интеллектуальных диагностических систем для поиска и устранения неисправностей электрооборудования.

Цель работы и основные направления исследований.

Целью диссертационной работы является создание автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) наладки электрооборудования электровоза (ЭО) переменного тока, повышающей эффективность процесса поиска неисправностей и организации ремонта электрооборудования.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• проанализировано современное состояние систем и методов диагностирования электрооборудования, а также приходящихся на долю электрооборудования неисправностей в электровозах переменного тока;

• на основании анализа методов поиска неисправностей предложен новый логический метод диагностирования электрооборудования;

• опираясь на предложенный логический метод диагностирования, были разработаны новые алгоритмы технического диагностирования электрооборудования электровоза;

• руководствуясь разработанными алгоритмами технического диагностирования, были предложены структуры баз знаний экспертных систем для поиска неисправностей электрооборудования электровоза;

• на основе предложенных структур баз знаний были разработаны локальные экспертные системы с последующей интеграцией их в АСУ ТП наладки электрооборудования электровоза переменного тока.

Методы исследования.

Для решения вышеприведенных задач применялись математический аппарат булевой алгебры, технологии разработки экспертных систем, методы экспериментального исследования.

Все теоретические положения данной научной работы прошли экспериментальную проверку при наладке электрооборудования электровозов переменного тока.

Научная новизна и положения, выносимые на защиту

• впервые предложенный логический многошаговый метод диагностирования с учетом характеристик доступности, отличающийся от известных методов половинного деления правилами выбора первой проверки в объекте диагностирования;

• разработанные на основе предложенного метода логические алгоритмы технического диагностирования электрооборудования электровоза, в том числе: двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, электропривода постоянного тока с системой управления;

• структуры баз знаний, разработанные применительно для поиска и устранения неисправностей электрооборудования электровоза;

• полученные формализованные представления баз знаний для поиска и устранения неисправностей электрооборудования электровоза, позволяющие реализовать экспертные системы в различных инструментальных средах;

• разработанные базы знаний для диагностирования электрооборудования электровоза;

• созданная АСУ ТП наладки ЭО, интегрирующая экспертные системы для диагностирования и организации ремонта электрооборудования электровоза.

Практическая ценность

Разработанная АСУ ТП наладки ЭО позволяет существенно сократить время поиска неисправностей электрооборудования электровоза переменного тока по сравнению с традиционными методами поиска и устранения неисправностей.

Реализация и внедрение результатов работы

Созданный интеллектуальный диагностический комплекс, входящий в АСУ ТП наладки ЭО, использован в «Иркутском депо по ремонту локомотивов» для диагностирования и организации ремонта электрооборудования локомотивов серии ВЛ85.

Апробация работы. Диссертационные исследования и выводы обсуждались: на Всероссийских научно-практических конференциях с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири» в Иркутском государственном техническом университете в 2009-2012 гг., г. Иркутск; на VII Всероссийской научно-практической конференции аспирантов и студентов «Инноватика-2011» в Томском Государственном Университете, г. Томск, 2011 г.; на Международной научно-практической конференции аспирантов и студентов «Современные инновации в науке и технике» в Юго-Западном Государственном Университете, г. Курск, 2011 г.; на семинарах кафедры «Электропривод и электрический транспорт» Иркутского государственного технического университета в 2009-2013 гг.

Личный вклад. Результаты исследований, составляющие научную новизну и выносимые на защиту, получены лично автором. В совместных публикациях результатов исследований автору принадлежат: логический метод диагностирования электрооборудования (многошаговый метод с учетом характеристик доступности); разработка алгоритмов диагностирования электрооборудования и баз знаний экспертных систем электрооборудования электровоза. Также лично автором проведены экспериментальные исследования интеллектуального диагностического комплекса.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 10 работ, из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ для опубликования научных результатов диссертаций. В работах с соавторами соискателю принадлежит 50 % результатов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 119 наименований и 2 приложений, содержащих тексты примеров разработанных экспертных систем. Основная часть диссертации содержит 136 страниц текста, 39 рисунков, 12 таблиц.

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ И ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ

1.1 Средства технической диагностики электрооборудования

На российских дорогах износ локомотивов достиг критической отметки. В среднем он равен 73,3 %, а на некоторых дорогах, таких как Куйбышевская, Южно-Уральская, Западно-Сибирская, износ электровозов составляет 73,9 %, а тепловозов 84,1 % [2]. Это свидетельствует о том, что поломки электрооборудования локомотивов становятся неизбежными.

Рост грузопотока на железных дорогах в совокупности с высокой изношенностью основных фондов обострил проблему дефицита подвижного состава, прежде всего - тягового подвижного состава [3].

В процессе длительной эксплуатации электровозов состояние электрических тяговых и вспомогательных машин, электроаппаратов, проводов, кабелей, изоляторов, изоляционных монтажных материалов постепенно ухудшается. Это может приводить к отказам в работе электровоза и к вынужденному отключению части его оборудования. Как показывает опыт эксплуатации электровозов, отказы электрооборудования распределяются следующим образом [44]: цепи управления работой электрооборудования - 30%, тяговые двигатели - 21%, управляемый выпрямитель - 17%, система управления электроприводом - 10%, вспомогательные машины - 8%, электроаппараты -5%, сглаживающие реакторы - 3%, индуктивные шунты и провода низковольтных цепей - по 2%, силовой трансформатор и силовые кабели - по 1%. Отказы в процессе эксплуатации отдельного электровоза могут вызвать нарушение работы целого участка дороги на длительное время [1].

Содержание технических средств железнодорожного транспорта на высоком эксплутационном уровне, обеспечивающем безопасность движения поездов и высокую эффективность процесса перевозок, невозможно без объективной информации об их фактическом состоянии.

Одним из важнейших направлений повышения надежности эксплуатации подвижного состава является широкое внедрение современных методов

контроля за состоянием его основных узлов и дальнейшее совершенствование средств технической диагностики.

Рассмотрим основные средства диагностирования электрооборудования электровозов переменного тока, эксплуатируемых на Восточно-Сибирской железной дороге:

1. ВЛ60; ВЛ80-т„к,с,р; ВЛ65; ВЛ85. На данных сериях локомотивов используется простое тестовое диагностирование оборудования [10], т.е. контролируется состояние основных узлов электровоза по принципу «включен» или «отключен» по сигнальным лампам на пульте машиниста. К данному типу оборудования относятся компрессоры; вентиляторы; тяговые двигатели; узел заряда батареи; главный выключатель; реле земли; маслонасос; выпря-мительно-инверторный преобразователь или выпрямительная установка и выпрямительная установка возбуждения. Такой вид диагностирования довольно груб и требует от машиниста знаний электрических принципиальных схем на очень высоком уровне, так как он должен применить ряд действий по выявлению неисправности в схеме, а затем, определившись, принять верное решение. Все это требует значительного времени в условиях нервной напряженности, мешающей сосредоточиться для принятия единственного правильного решения, особенно для молодых машинистов, имеющих недостаточный опыт работы.

Анализ средств диагностирования электрооборудования электровозов вышеперечисленных серий позволяет сделать вывод, что у них отсутствует система самодиагностики электрооборудования в режиме реальном времени.

2. ВЛ80тк; Э5К; 2ЭС5К; ЗЭС5К; ЭП-1; ЭП-1ППУГ). На этих локомотивах имеются более современные средства контроля электрооборудования [18], информацию о состоянии которого можно просмотреть, используя микропроцессорную систему управления движением и диагностики (МСУД). МСУД позволяет машинисту контролировать срабатывание всех реле, а также величину тока каждого двигателя, напряжение на выпрямительно-инверторной установке в зависимости от открытия групп тиристоров. Это

значительно облегчает поиск неисправности, но все так же требует от машиниста знания электрической принципиальной схемы на высоком уровне, а также простых приемов самодиагностики, что отнимает много времени и требует дополнительных усилий.

В связи с этим разработка и исследование автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) наладки электрооборудования (ЭО) электровоза, основанной на применении логических методов технической диагностики и технологии экспертных систем, является актуальной научно-технической задачей. Подобную АСУ ТП наладки ЭО целесообразно использовать как на новых, так и на модернизируемых локомотивах.

1.2 Проблемы наладки электрооборудования

Электрооборудование является сложным видом техники, для диагностики и ремонта которой требуются высококвалифицированные специалисты. Соответственно стоимость, время поиска и качество ремонта зависят от практических навыков и уровня подготовки этого персонала. Существующее и появляющееся новое и сложное электрооборудование вызывает у специалистов, обслуживающих данное оборудование, значительные трудности при его диагностике и ремонте.

В настоящее время не все электрооборудование оснащается встроенными диагностическими системами, но если функции контроля и поиска неисправности закладываются при проектировании оборудования, это приводит к усложнению объекта диагностирования и значительно увеличивает стоимость такого оборудования [92].

Работы по ремонту электрооборудования обычно выполняются специалистами, имеющимися на предприятии и закрепленными за данным оборудованием для поддержания его в исправном состоянии [65]. При альтернативном варианте обслуживания специалисты нужного профиля привлекаются из сторонних организаций по диагностике и ремонту электрооборудования, что

обычно ухудшает качество ремонта, а также увеличивает затраты и удлиняет время ремонта электрооборудования.

Процесс диагностирования и поиска неисправного блока электрооборудования вручную - это очень трудоемкая процедура, требующая значительных временных и интеллектуальных затрат. Стоит также отметить, что чем сложнее электрооборудование, тем труднее найти подходящего специалиста для его ремонта и диагностики, что опять-таки увеличивает финансовые затраты на обслуживание данного оборудования.

Обычно на предприятиях существуют разработанные стандартные логические схемы устранения неисправностей электрооборудования, но они неэффективны при нештатных ситуациях, когда за малый промежуток времени необходимо найти и отремонтировать (или обойти) неисправный блок.

Основные требования к локомотиву как объекту диагностирования -постоянное соответствие основных технических параметров необходимому уровню надежности в условиях интенсивной эксплуатации. Такое соответствие невозможно без улучшения технологии наладки, включающей программные и технические средства диагностирования. Решению проблемы повышения эффективности технологического процесса наладки электрооборудования электровозов может способствовать внедрение методов технической диагностики и технологии экспертных систем.

Под технологическим процессом наладки понимается необходимая последовательность действий персонала, с помощью которых производится доводка состояния оборудования до соответствия паспортным требованиям. Наладочные работы представляют собой совокупность операций по диагностированию, устранению возможных неисправностей и настройке отдельных элементов оборудования, а также всего комплекса в целом.

Технологический процесс нападки промышленного оборудования [96] можно представить в виде схемы, изображенной на рис. 1.1, где: ОН - объект наладки (электровоз); СИ - средства измерения (тестер, осциллограф и др.); ТСН - технические средства наладки (монтажный инструмент, запасные де-

тали и блоки и др.); СН - субъект наладки (человек, специалист по наладке); МН - метод наладки (программа наладки, экспертная система и т.п.); х1... хд , г}... 2д/ - входные и выходные измеряемые сигналы ОН, по которым производятся непосредственные технологические переходы; у]... у„ - наблюдаемые признаки дефектов ОН, по которым производятся косвенные технологические переходы.

Рис. 1.1. Схема технологического процесса наладки.

Успешность проведения технологического процесса наладки ОН зависит от правильного выбора последовательности при выполнении технологических переходов, т.е. от знания и владения методами поиска дефектов.

Высококвалифицированные специалисты используют эвристические методы диагностирования электрооборудования, которые нарабатываются у них в течении всей профессиональной деятельности и являются весьма эффективными в нестандартных ситуациях.

Для более эффективного диагностирования и ремонта электрооборудования могут быть использованы методы технической диагностики и технологии экспертных систем [11, 19, 105], которые способны сочетать в себе знания многих экспертов в области поиска неисправностей и ремонта электрооборудования.

1.3. Анализ методов технического диагностирования 1.3.1. Основные понятия технической диагностики

Техническая диагностика - это область знаний, охватывающая средства, методы и теорию определения технического состояния объекта [67, 93].

Завершением диагностирования является выдача заключения о техническом состоянии оборудования (неисправность - исправность, неработоспособность - работоспособность) с указанием места и причин неисправности [21].

По результатам технического состояния оборудование может быть неисправным или исправным. При соответствии оборудования паспортным данным его считают исправным. Когда имеется несоответствие хотя бы одного из показателей определенной для него норме, оборудование считают неисправным.

Исправное электрооборудование может стать неисправным, если по каким-то причинам произойдет повреждение. Повреждения бывают несущественные и существенные. Существенные приводят к нарушению работоспособности оборудования и отказу [23].

Отказы бывают: полные, частичные, случайные, систематические. В случае с полным отказом оборудование использовать невозможно. Частичный отказ - не препятствует ведению технологического процесса, но в этом случае происходит снижение эффективности. Случайные отказы влияют на показатели надежности всего оборудования в целом. Систематические отказы появляются при ошибках в наладке и монтаже, нарушениях при эксплуатации и ремонте.

Любое повреждения в оборудовании называется дефектом, который бывает механическим или электрическим.

Дефекты подразделяются на скрытые, явные, критические, малозначительные. Явные - определяются по соответствию норме, указанной в технической документации. Скрытые - невозможно определить, необходима дополнительная диагностика. Критические - не позволяют использовать по

назначению оборудование. Малозначительные не ограничивают использование оборудования.

При существовании в объекте дефекта начинают его поиск. Поиск дефекта подразделяется на косвенные переходы и непосредственные переходы [62]. Косвенными переходами называют внешний осмотр, введение ошибки, замена узлов. Непосредственными переходами являются сравнение, измерение, проверка электрических цепей.

Исправностью называют состояние объекта, при котором он соответствует паспортным данным [22]. При несоблюдении этих требований объект считается неисправным.

Работоспособностью считается состояние объекта, при котором он способен сохранять значения основных параметров в паспортных пределах и выполнять заданные функции. Исправный объект всегда работоспособен, а работоспособный объект не всегда является исправным.

Поиск дефекта или неисправности - это определение места и причины дефекта, которое производится с помощью различных экспериментов над объектом с использованием средств технического диагностирования.

Элементарная проверка - это мини-эксперимент над объектом диагностирования, который выполняется путем воздействия, поступающего на объект, и ожидания ответа объекта на это воздействие.

Алгоритм диагностирования - это определенная последовательность элементарных проверок, выполняемых при поиске дефекта.

Важными задачами технического диагностирования являются:

1) Определение причины неисправности и поиск места отказа.

2) Контролирование технического состояния объекта.

Решать вышеприведенные задачи необходимо с использованием экспериментальных исследований и анализа процедур диагностирования конкретного оборудования.

Не менее важной является математическая модель диагностирования электрооборудования. Использование распространенных математических

описаний при разработке и исследовании электрооборудования, таких как дифференциальные и разностные уравнения, а также структурные схемы, оказывается недостаточными для диагностирования, поскольку зачастую не отражают процесс появления дефектов и их влияние на техническое состояние электрооборудования [21]. Требуются такие математические модели, которые бы наиболее полно учитывали все особенности электрооборудования как объекта диагностирования.

Для увеличения глубины диагностирования необходимы модели диагностирования отдельных элементов электрооборудования: электрических двигателей, силовых полупроводниковых преобразователей, элементов систем управления [20, 57 -61].

Следует отметить, что задача построения методов диагностирования электрооборудования не может быть решена без разработки оптимизированных алгоритмов поиска неисправностей в объекте с учетом надежности его элементов и затрат на реализацию совокупности проверок.

Выбор метода поиска неисправностей обусловлен структурой объекта диагностирования (ОД) и требуемой глубиной поиска. Качество метода поиска существенно влияет на его эффективность, которая характеризуется различными затратами (материальными, временными, энергетическими и т.п.). Эти затраты могут быть выражены понятием цены элементарной проверки С(2Х). Цены могут быть одинаковы для всех элементарных проверок или отличаться в зависимости от условий проведения проверок при решении задачи диагностирования.

Каждому техническому состоянию е, ОД соответствует некое число р(е(), отражающее вес /-го технического состояния среди других технических состояний [13]. Как и в случае с ценами элементарных проверок, веса технических состояний могут быть одинаковыми или разными. Величина р(е^ нормирована по следующим выражениям: 0 < р(е,) < 1,

ZPW=I

/=i

^ j G ^E ji >

где i= 1,2, N - число технических состояний ОД, Ет - множество всех технических состояний ОД.

Для уменьшения затрат на программы поиска неисправностей используют оптимальные способы их построения [13, 21, 95]. При оптимизации программы поиска неисправностей решают две задачи:

1) выбора наилучшего набора контролируемых параметров ОД (мини-

мальной совокупности элементарных проверок),

2) определения наилучшей последовательности проверок (алгоритма ди-

агностирования) .

В качестве целевых функций оптимизации при разработке программы поиска используются:

1) Количество шагов в программе поиска.

2) Средние затраты на определение одного состояния ОД.

Первая целевая функция оптимизации применяется тогда, когда затраты на контроль выходных параметров функциональных элементов и веса различных состояний ОД одинаковы, вторая целевая функция - когда затраты на контроль выходных параметров функциональных элементов и веса различных состояний ОД неодинаковы.

Тогда средние затраты диагностирования для определения одного технического состояния объекта диагностирования, обозначенные как C(Zo,Et), могут быть найдены по выражению:

N J,

C(Z0,ET)= ]Г [/>(*,)]£ (1.1)

' = 1 z0

где Za - первая проверка алгоритма диагностирования;

z,

^ t (е к) - сумма времен проверок алгоритма диагностирования от проверки Zo до проверки Z,.

Выражение (1.1) позволяет определить качество любого алгоритма диагностирования при различных ценах элементарных проверок и весах технических состояний ОД и может быть использована как целевая функция оптимизации алгоритмов диагностирования [95].

На основании этих целевых функций разработаны оптимальные алгоритмы поиска неисправностей [13, 95]. К сожалению, при реализации этих алгоритмов возникают значительные трудности, связанные как со сложностью расчетов, так и с недостатком исходной информации об объекте диагностирования. Поэтому на практике обычно применяют квазиоптимальные (приближенные к оптимальным) способы построения программ поиска неисправностей, где в качестве функций предпочтения часто используются логарифмические и алгебраические функции, а также функции энтропийного вида [14, 21].

1.3.2. Методы технического диагностирования

Рассмотрим основные методы реализации элементарных проверок. Метод половинного деления [13, 21, 95] основан на применении функциональной модели ОД. Для определения неисправностей требуется контроль всех выходных параметров функциональных элементов 2[ , исключая последний. Таким образом, выбор контролирующих параметров для построения программы поиска не является обязательным, так как они заданы совокупностью элементов 2\ , , ... 2м-1 , и поэтому достаточно установить последовательность выбранных параметров при условии минимизации средних затрат по выражению (1.1).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ушаков, Константин Юрьевич, 2013 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Находкин В.М., Яковлев Д.В., Чепашенец Р.Г. Ремонт электроподвижного состава. - М.: Транспорт, 2000. 295 с.

2. Лисицин А.Л., Мугинштейн Л.А. Нестационарные режимы тяги. - М.: Интекс, 2003.

3. Козубенко В.Г. Безопасное управление поездом: вопросы и ответы: Учебное пособие . - М.: ГОУ «Центр по образованию на ж.д. транспорте», 2008.

4. АР. Мещеряков., Н.И. Молин., A.B. Крюков., В.П. Закарюкин., А.Д. Степанов. Тепловизионное диагностирование / Железнодорожный транспорт. - 2008, №3. С.5.

5. Д.В. Федорпов., B.C. Потапенко. Системы акусгико-эмиссионой диагностики подшипниковых узлов / Железнодорожный транспорт. - 2007, №2. С.23.

6. В.А. Ефремов., В.А. Гунин., В.Н. Халтурин. Автоматизированное формирование комплексной оценки состояния пути / Железнодорожный транспорт. - 2005, №5. С.8.

7. Бенисович И.С., Тимошенко К.П., Кичаев В.В., Юрганов A.A. Диагностический наладочный комплекс ДИАНА / Электротехника. - 2008, №4. С.30.

8. Галкин B.C., Лангборт Т.М., Липаткин В.А., Смирнов В.А. Система мониторинга, управления и диагностирования основного электрооборудования на подстанциях 500-220 кВ / Главный Энергетик. - 2006, №8. С.25.

9. Чичинский М.И., Барг И.Г. Экспертная система контроля и оценки состояния и условий эксплуатации силовых трансформаторов, шунтирующих реакторов, измерительных трансформаторов, тока и напряжения / Главный Энергетик. -2005, №9. С. 35.

10. Быслрицкий Х.Я, Дубровский З.М, Ребрик Б.Н. Устройство и работа электровозов переменного тока. -М.: Транспорт, 1998 .

П.Джексон, Питер. Введение в экспертные системы. Пер. с англ.: Уч. пос. -М .: Издательский дом "Вильяме", 2001. 624 с.

12. Под. ред. Пархоменко П.П. Основы технической диагностики (Модели объектов, методы и алгоритмы диагноза) - М.: Энергия, 1976. 464 с.

13. Под. ред. Пархоменко П.П. Основы технической диагностики (Оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства) - М.: Энергия, 1981. 320 с.

14. В.Д. Кудрицкий, Н.А. Синица, П.И. Чинаев. Автоматизация контроля радиоэлектронной аппаратуры. -М. : Советское Радио, 1977. 256 с.

15.М.П. Дунаев. Экспертная система для наладки электропривода (ЭСНЭП) / В трудах Всероссийской конференции «Математические и информационные технологии в энергетике, экономике, экологии», ч.1. - Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2003. С. 179-188.

16.М.П. Дунаев. Новые логические алгоритмы диагностирования / В трудах Всероссийской научн.-техн. конф. «Повышение эффективности производства и использования электроэнергии в условиях Сибири». - Иркутск: ИрГТУ, 2003. С. 30-34.

17.М.П. Дунаев. Модернизированные алгоритмы диагностирования / В трудах Всероссийской научн.-техн. конф. «Повышение эффективности производства и

Т1ЛПЛттг олооцпст ^ ттахгггчлоилптгт та л /лттлптхт/ тх^тхгчтхчч ТЛгчтл г-гу>тс' Т/Т*"\1 ' Г \Т ^П^АШ^ШШ'Ш тх О ч^пипрш/. — Ирл^хсл. -ГХрХ 1 ^ ,

С. 41-45.

18.В.И. Бервинов. Техническое диагностирование локомотивов. М.: УМК МПС России, 1998.190 с.

19.Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем: учеб. для вузов. - СПб: Питер, 2000. 384 с.

20.Мартынов М.В. Автоматизированный электропривод в горной промышленности. - М.: Недра, 1977. 375 с.

21.Осипов О. И., Усынин Ю. С. Техническая диагностика автоматизированных электроприводов. - Москва: Энергоатомиздат, 1991. 160 с.

22. Технические средства диагностики: Справочник / Под редакцией Клюева В. В. - Москва: Машиностроение, 1989. 672 с.

23.Ю.Ф.Мухопад. Микроэлектронные информационно-управляющие системы: Учебное пособие. - Иркутск: ИрГУПС, 2004. 408 с.

24.Нейлор К. Как построить свою экспертную систему,- М.: Энергоатомиз-дат, 1991.

25.Сафонов В.О. Экспертные системы - интеллектуальные помощники специалистов. - С.-Пб: Санкт-Петербургская организация общества "Знания" России, 1992.

26.Справочник по искусственному интеллекту. Кн.1: Системы общения и экспертные системы. - М.: Радио и связь, 1990. 384 с.

27.Справочник по искусственному интеллекту. Кн.2: Модели и методы. - М.: Радио и связь, 1990. 441 с.

28.Справочник по искусственному интеллекту. Кн.З: Программные и аппаратные средства. - М.: Радио и связь, 1990. 283 с.

29.Рокотян И.С., Хачатурова Е.А. Разработка баз знаний на основе экспертной системы Exsys. М.:МЭИ, 1998. 28 с.

30. Дунаев М.П., Ушаков К.Ю. Экспертная система для технической диагностики электрооборудования электровозов BJI85 / Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности производства использования энергии в условиях Сибири». - Иркутск: Ир-ГТУ, 2009. С.92-96.

31.Д.Уотермен. Руководство по экспертным системам, М. Мир, 1989. 388 с.

32.Попов Э.В. Экспертные системы: Решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. 288 с.

33.Моисеев В.Б. Представление знаний в интеллектуальных системах / Информатика и образование. №2, 2003. С. 84-91.

34.Андрейчиков A.B., Андрейчикова О.Н. Интеллектуальные информационные системы: М. Наука, 2004.

35.Зубов В. В., Макушкин В. А., Оглоблин А. Г. Экспертная система диагностирования цифровых устройств и БИС / Средства связи, №3, 1988. С.32-36.

36.Зубов В. В., Макушкин В. А. Экспертная система диагностирования цифровых устройств ДИЭКС на персональной ЭВМ / Экспертные системы на персональных компьютерах. - М.: МДНТП, 1990. С. 115-120.

37.Макушкин В. А., Щербицкий К. А. Экспертная система для контроля и диагностирования цифроаналоговых устройств / Новые информационные технологии в планировании, управлении и производстве. - М.: МДНТП, 1991. С. 121-125.

38.Попов Э.В., Фоминых И.Б., Кисель Е.Б., Шапот М.Д. Статические и динамические экспертные системы. - М.: Финансы и статистика, 1996. 320 с.

39.Интеграция информационных технологий в системных исследованиях энергетики / Л.В.Массель, Е.А.Болдырев, А.Ю.Горнов и др. Под ред. Н.И.Воропая. - Новосибирск: Наука, 2003. 320 с.

40.Володичев Д.С., Макушкин В.A. OMEGAMON - эффективная система управления вычислительными ресурсами. М: Научная сессия МФТИ. -2004, том 12. С.199-201.

41.Муромцев Д.И. Введение в технологию экспертных систем. СПб: СПб ГУ ИТМО, 2005.

42.Минский М.Л. Фреймы для представления знаний. М.:Энергия, 1979.

43.Люгер Д. Искусственный интеллект М.: Мир, 2003. 690 с.

44.Дунаев М.П., Ушаков К.Ю. Основные неисправности электрооборудования электровозов / Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности производства использования энергии в условиях Сибири». - Иркутск: ИрГТУ, 2010. С. 106-108.

45.Ушаков К.Ю. Экспертная система для диагностирования двигателей постоянного тока последовательного возбуждения / Материалы Международной научно-практической конференции «Современные инновации в науке и технике». - Курск: ЮЗГУ, 2011. С. 127-135.

46.Рыбина Г.В., Пышагин C.B., Смирнов В.В., Левин Д.Е., Душкин Р.В. Инструментальный комплекс АТ-ТЕХНОЛОГИЯ для поддержки разработки интегрированных экспертных систем: учебное пособие, М.: МИФИ, 2001.

100 с.

47.Частиков А.П., Гаврилова Т.А., Белов Д.Л. Разработка экспертных систем. Среда CLIPS. - BHV-Санкг-Петербург, 2003. 606 с.

48.Ушаков К.Ю. Алгоритмы диагностирования двигателей постоянного тока / Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности производства использования энергии в условиях Сибири». - Иркутск: ИрГТУ, 2011. С.11 - 22.

49.В.О. Сафонов. Экспертные системы - интеллектуальные помощники специалистов. - СПб.: Санкт-Петербургская организация общества «Знания Росси», 2002.

50.Л.С.Болотова. Системы искусственного интеллекта: теоретические основы СИИ. - СПб.: Питер - 1998. - 134 с.

51.Г. Долин. Что такое экспертная система. - Компьютер Пресс, 2002.

52.Д. Джарратано, Г. Райли. Экспертные системы. Принципы разработки и программирование. Изд. Вильяме, 2006.

53.Ушаков К.Ю. Разработка диагностической экспертной системы для ремонта электрооборудования / Материалы VII Всероссийской научно-практической конференции «Инноватика - 2011 ». Том 1. - Томск: ТГУ, 2011. С.167- 173.

54.К. Таусенд, Д. Фохт. Проектирование и программная реализация экспертных систем на персональных ЭВМ. М.: Финансы и статистика. 2000.

55.В.В. Круглов. Интеллектуальные информационные системы. 2002.

56.И. Убейко. Экспертные системы. -М.: МАИ, 2002.

57. Мартынов М.В. Автоматизированный электропривод в горной промышленности - М.: Недра, 1977. 375 с.

58. Чиликин М. Г., Юпочев В. И., Сандлер А. С. Теория автоматизированного электропривода-М.: Энергия, 1979. 615 с.

59. Москаленко В. В. Автоматизированный электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1986. 416 с.

бО.Ю.Ф.Мухопад. Микропроцессорные системы управления роботами. - Иркутск, ИГУ, 1984. 108 с.

61,Онищенко Г.Б. Электрический привод. - М.: РАСХН, 2003. 320 с.

62.Справочник по наладке электроустановок и электроавтоматики / Е.И. За-бокрицкий, Б.А. Холодовский, А.И. Митченко. - Киев: Наукова Думка, 1985.

63.Справочник по наладке электрооборудования промышленных предприятий / М.Г.Зименков, Г.В.Розенберг, Е.М.Феськов. - 3-е изд., перераб. и допол. - М.: Энергоатомиздат, 1993. 480 с.

64.Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник / И.Х.Евзеров, А.С.Горобец и др. - М.: Энергоатомиздат, 1988. 319 с.

65.Справочник по наладке электроустановок / Под ред. A.C. Дорофеюка и А.П. Хечумяна. М.: Энергия, 1977. 560 с.

66. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В.А. Елисеева и A.B. Шинянского. М.: ЭАИ, 1986. 616 с.

67.ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика: основные термины и определения. - М.: Издательство стандартов, 1989.

68.Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. М.: Высшая школа, 2000. 255 с.

69.Решмин Б.И., Ямпольский Д.С. Проектирование и наладка систем подчиненного регулирования электроприводов. М.: Энергия, 1975. 184 с.

70.Bimal К. Bose. Expert system, fuzzy logic and network application and motion control // Proceeding of IEEE. 1994. Vol. 82, N4.

71.Vesonder G.T., Stolfo S.J., Zielinski J.E. ACE: an Expert System for Telephone Cable Maintenance // Proc. 8th IJCAI.- 1983.- p.l 16-121

72.Masui S., McDermott J., Sobel A. Decision-making in time-critical situations // Proc. 8th IJCAI.-1983,- p.233-235.

73.Лорьер Ж.Л. Системы искусственного интеллекта. - М.: Мир, 1991.

74.Интеллектуализация ЭВМ // В уч. пос. Перспективы развития вычислительной техники в 11 кн. кн.2. - М.: Высшая школа,1989.

75.Системы управления базами данных и знаний. Справочное издание / Под. ред. Наумова А.Н. - М.: Финансы и статистика, 1991.

76.Дунаев М.П., Ушаков К.Ю. Алгоритмы диагностирования электрооборудования электровозов / Вестник ИрГТУ. - Иркутск: ИрГТУ, 2010. -№6 (46). С.214-219.

77.С.Осуга. Обработка знаний / Пер. с япон. - М.: Мир, 1989. 293 с.

78.Приобретение знаний: Пер. с япон. / Под ред. С.Осуги, Ю.Саэки. - М.: Мир, 1990. 304 с.

79.Ю.В.Чернухин. Представление знаний и логическое программирование искусственного интеллекта. М.: Высшая школа, - 2001. 178 с.

80.Попов. Э.В. Общение с ЭВМ на естественном языке. - М.: Наука, 1987.

81.А.Тей . Логический подход к искусственному интеллекту / Пер. с франц. -М.: Мир, 1990. 432 с.

82.Искусственный интеллект. Применение в интегрированных производственных системах / Под ред. Кьюсиака Э.Е. - М.: Машиностроение, 1990.

83.Экспертные системы: состояние и развитие / Под ред. Д.А.Поспелова.- М.: Наука, 1989. 152 с.

84.Карандашина Е.Ю., Литвинцева A.B., Поспелов Д.А. Представление знаний о времени и пространстве в интеллектуальных системах. - М.: Наука, 1989.

85.Ушаков К.Ю. Метод диагностирования неисправностей электрооборудования электровоза / Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности производства использования энергии в условиях Сибири». - Иркутск: ИрГТУ, 2012. С.62 - 65.

86.Нильсон. Н.С. Принципы искусственного интеллекта. - М.: Радио и связь, 1985.

87.Р.А.Алиев, Н.М.Абдикеев, М.М.Шахназаров. Производственные системы с искусственным интеллектом. - М.: Радио и Связь, 1990. 264 с.

88.Д.Элти, М.Кумбс. Экспертные системы: концепции и примеры / Пер. с англ. - М.: Финансы и статистика, 1987. 191 с.

89.Экспертные системы. Принципы работы и примеры. Под ред. Р. Форсайта. - М.: Радио и связь, 1987.

90.Романов А.Н., Одинцов Б.Е. Советующие информационные системы в экономике. - М.: ЮНИТИ, 2000.

91. Автоматизация контроля и измерений на телеграфных сетях / В.И.Король, И.Л.Тарновский, И.А.Парикожка и др. - М.: Радио и связь, 1986. 224 с.

92.Е.Л.Лавлер, Д.Е.Вуд. Методы ветвей и границ. Обзор. - Экспресс-информация. Сер. Техническая кибернетика, 47,1966. С.1 - 10.

93.А.В.Григорьев, В.Н.Осотов. Диагностика в технике. Понятия, цели, задачи / Электротехника,- 2003. - № 4. -С.46 - 51.

94.С.В.Астанин. Обработка и представление знаний. - СПб.: Питер, 1997. 153 с.

95.А.В.Мозгалевский, Д.В.Гаскаров. Техническая и диагностика. - М.: Высшая школа, 1975. 207 с.

96.М.П.Дунаев. Экспертные системы для наладки электропривода. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004. 138 с.

97. Vesonder G.T., Stolfo S.J., Zielinski J.E. ACE: an Expert System for Telephone

S !„;„(____// T>___ ОЛТТРАТ inoi „ 11 С. П1

v^aDic iviaiiiiciiaiicc // nuc. oui и^/л^.- i^oj. p.nu-i^i.

98. Laffey T.J., Perkins W.A., Nguen T.A. Reasoning about Fault Diagnosis With LES // Proc. CAI Application, IEEE Computer Society.- Dec. 1984.

99. Bonissone P.P., Johnson H.E. Expert System for Diesel Electric Locomotive Repair// Knowledge-Based Systems Report, General Electric Co., Schenecta-dy.- N.Y.,1983.

100. Duda R., Reboh R. AI and Decision Making: the PROSPECTOR Experience // Artificial Intelligence Application for Business, Ablex, 1984.

101. Friedman L. Research at Jet Propulsion Laboratory// AI Magazine. 1983. p. 58-59.

102. Ferguson G.R. Aircraft Maintenance Expert Systems // Master's Thesis, Air Force Institute of Technology, Wright-Pattern AFB.- Ohio, 1983.

103. Kelly V.E. The CRITTER System: Automated Critiquing of Digital Circuit Designs //Rep. LCSR-TR-55, Laboratory for Computer Science Research, Rutgers University.-May, 1984.

104. Дунаев М.П., Ушаков К.Ю. Времявероятностный метод для диагностирования электрооборудования электровоза / Вестник ИрГТУ. - Иркутск: ИрГТУ, 2012, № ю (69). С.224-233.

105. Методы и системы искусственного интеллекта: сборник научных трудов / Под ред. Н.Г.Загоруйко. - Новосибирск: Институт математики СО РАН. 1992. 118 с.

106. Методы представления знаний в информационных технологиях: сборник научных трудов / АН УССР, Институт кибернетики. - Киев, 1991. 114 с.

107. Ю.Ф.Мухопад, М.П.Дунаев. Контроль и диагностирование управляемого выпрямителя / Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. ИрГУПС: 2004, № 1. С. 125 -128.

108. В.М.Надточий. Экспертные системы диагностики электрооборудования / Электричество. - 1991, № 8. С.9 -16.

109. Ушаков К.Ю. Алгоритмы диагностирования управляемых выпрямителей / Вестник ИрГТУ. - Иркутск: ИрГТУ, 2011. -№ 6 (53). С.137-141.

110. Дунаев М.П., Ушаков К.Ю. Проблемы технической диагностики электрооборудования электровозов / Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности производства использования энергии в условиях Сибири». - Иркутск: ИрГТУ, 2009. С.88-91.

111. Система управления и диагностики электровоза ЭП10 / Под ред. С. В. Покровского. - М.: Интекст, 2009. 356 с.

112. Система диагностики электровоза 2ЭС5. http://ru.wikipedia.org/wiki.

113. Микропроцессорная системе управления и диагностики МПСУ и Д электровоза 2ЭС6. http://www.eav.ru/publl.php.

114. Методы тепловизионного контроля подвижного состава. http://teplovizor-tr.ru/methodi-teplovizionnogo-kontrolya-lokomotivov.htm.

115. Автореферат кандидат технических наук Тычкова Александра Сергеевича, г. Самара, 2009 г, специальность ВАК РФ 05.22.07, диссертация на тему: Диагностирование тяговых электродвигателей грузовых электровозов по параметрам магнитного поля, http://tekhnosfera.com/diagnostirovanie-tyagovyh-elektrodvigateley-grnzovyh-elektrovozov-po-parametram-magnitnogo-polya.

116. Автореферат кандидата технических наук Сабурова Павла Сергеевича, г. Владимир, 2011 г, специальность ВАК РФ 05.13.06, диссертация на тему: Оценка технического состояния электромеханических систем на основе сетей Петри, http://teklinosfera.com/otsenka-tehnicheskogo-sostoyaniya-elektromehanicheskih-sistem-na-osnove-setey-petri.

117. Автореферат диссертации кандидат технических наук Казарина Дениса Викторовича, г. Омск, 2011 г, специальность ВАК РФ 05.22.07, диссертация на тему: Разработка методики и аппаратно-программного комплекса диагностирования технического состояния электрических цепей электро-пoeздoв.http://tekhnosfera.com/razrabotka-metodiki-i-apparatno-programmnogo-kompleksa-diagnostirovaniya-tehnicheskogo-sostoyaniya-elektricheskih-tsepey-

118. Автореферат диссертации доктора технических наук Кун Александра Петровича, г. Москва, 2004 г, специальность ВАК РФ 05.22.07 диссертация на тему: Техническая диагностика полупроводниковых преобразователей и релейно-контакторных устройств электроподвижного состава. http ://tekhnosfera. com/tehnicheskaya-diagnostika-poluprovodniko vyh-preobrazovateley-i-releyno-kontaktornyh-ustroystv-elektropodvizhnogo-sostava.

119. Автореферат диссертации кандидата технических наук Береговского Анатолия Владимировича, г. Норильск, 2006 г, специальность ВАК РФ 05.02.22, диссертация на тему: Организация мониторинга, экспертной диагностики и прогнозирования технического состояния силовых трансформаторов электроснабжения промышленных предприятий.

http://teklmosferaxom/organizatsiva-monitoringa-ekspertnoy-diagnostiki-i-prognozirovaniya-tehnicheskogo-sostoyaniya-silowh-transformatorov-ele.