Рассмотрены и проанализированы методы диагностики технического состояния оборудования и их узлов основанные на моделях.
На рисунке представлена базовая схема обнаружения неисправности на основе модели процесса. Основываясь на измеренном и управляющем сигнале, метод обнаружения формирует невязку, оценку параметров или состояния. Осуществляется сравнение свойств нормального состояния с полученными, при обнаружении изменений формируются аналитические симптомы неисправности.
Рисунок 1 – Базовая схема неисправности на основе модели процесса
Методы, основанные на модели процесса, требуют знаний о динамической модели процесса, ее математической форме и параметрах. Для линейных процессов модели могут быть представлены: весовой функцией или уравнениями в частотной области. Моделями для дискретных процессов (после осуществления выборки) могут выступать передаточные функции и уравнения в пространстве состояний.
На практике, параметры процесса часто не известны, но они могут быть определены с помощью методов оценки параметров
путем измерения входных и выходных сигналов.
В случаях, когда известны параметры процесса, применяют модель наблюдателя в пространстве состояний и выхода системы. Наблюдателя в пространстве состояний можно использовать, если неисправность моделируется как изменение переменной в пространстве состояний.
Наблюдатель в пространстве состояния был разработан для систем с детерминированными начальными условиями и отсутствием возмущений у входных сигналов. Оценка в пространстве состояния оптимизирована для стохастических начальных условий с
возмущениями на выходе системы с известной ковариацией.
Для непрерывных сигналов применяется фильтр Кальмана-Бьюси, а для дискретных фильтр Кальмана. На рисунке показана
схема фильтра Кальмана, применимая к диагностике.
Рисунок 2 – Схема фильтра Кальмана
Применение фильтра Кальмана возможно при условии наличия на входе или выходе системы стохастического возмущения.
Подводя итоги настоящего тезиса, можно указать на следующие характерные особенности развития современной отечественной промышленности. В последнее десятилетие значительно возросло значение применения систем диагностирования, что связано,
в первую очередь, с эксплуатацией старого оборудования. Все больше предприятий понимают важность этого шага, свидетельством чего является широкое внедрение стационарных систем мониторинга в масштабах всего производства и отрасли, их быстрая окупаемость. Системы диагностирования играют и будут играть большую роль в обеспечении безопасности предприятий. В результате, прослеживается тенденция широкомасштабного внедрения технологий ресурсосберегающей эксплуатации, где в комплексе решаются вопросы обеспечения надежности объекта.