Контроль и диагностика

1. Контроль и диагностика

Н
Г
Т
У
ССОД

2. Информационно-измерительные системы

Информационноизмерительные системы
Измерения
Контроль
Диагностика
Распознавание
Н
Г
Т
У
ССОД
образов

3. Измерительные системы

Измерение – определение значения
физической величины опытным путем с
помощью специальных технических
средств.
Н
Г
Т
У
Результат измерения – численное
отношение между измеряемой величиной
и некоторым ее значением, принятым за
единицу сравнения.
ССОД

4. Системы контроля

Контроль – установление соответствия
между состоянием объекта и заданной
нормой, определяющей качественно
различные области его состояния.
Н
Г
Т
У
Результат контроля – количественно
определенное суждение о состоянии
объекта.
ССОД

5. Задачи контроля

1. Проверка исправности
2. Проверка работоспособности
3. Проверка правильности
функционирования
Н
Г
Т
У
ССОД

6. Системы диагностики

Диагностирование – определение, в каком из
множества возможных состояний находится
объект
Результат диагностирования – диагноз –
заключение о состоянии объекта
*********
Если мощность множества возможных состояний равно 2,
результат диагностирования результат контроля
Н
Г
Т
У
ССОД

7. Классификация систем контроля

Н
Г
Т
У
Контроль параметров объекта или функций от них
Контроль активных или пассивных величин
Контролируемые параметры – независимые или
зависимые
Сравнение с уставками – аналоговое или
цифровое
Структура системы – последовательная или
параллельная
Система универсальная или специализированная
Система внешняя или встроенная
Контроль текущего состояния или прогноз
Контроль одно- или многоальтернативный
ССОД

8. Операции, выполняемые в системах контроля

Н
Г
Т
У
1. Восприятие контролируемых величин
2. Формирование норм (уставок)
3. Сравнение контролируемых величин с
уставками
4. Формирование суждений о состоянии объекта
5. Вывод результатов контроля (оператору,
системе управления)
6. Самоконтроль
7. Измерение контролируемых величин
8. Обработка результатов измерения или контроля
9. Формирование тестовых сигналов
10. Промежуточные преобразования контролируемых
величин
ССОД

9. Системы контроля

Н
Г
Т
У
Контролируемые параметры – величины,
характеризующие состояние объекта:
X = x1, x2 ,…, xn
*********
Нормы (установки) – значения параметров,
по которым оценивается состояние объекта:
аналоговые нормы: C = c1, c2 ,…, cn
цифровые нормы: DC = Dc1, Dc2 ,…, Dcn
ССОД

10. Канал системы контроля (1)

1
2
xi
3
4
F
ci
5
ОН
Н
Г
Т
У
Описание норм (ОН) и сравнение в аналоговом виде
1 – датчик контролируемой величины
2 – устройство сравнения
3 – устройство анализа
4 – сигнальное или регистрирующее устройство
5 – устройство формирования уставок
ССОД

11. Канал системы контроля (2)

1
2
3
xi
4
5
F
#
#
Dci 6
ОН
#
Описание норм и сравнение в цифровой форме
1 – датчик контролируемой величины
2 – аналого-цифровой преобразователь
3 – устройство сравнения
4 – устройство анализа
5 – сигнальное или регистрирующее устройство
6 – устройство формирования уставок
Н
Г
Т
У
ССОД

12. Канал системы контроля (3)

2
1
3
xi
F
5
ОН
#
Н
Г
Т
У
Dci
4
#
6
Описание норм в цифровой, сравнение в аналоговой форме
1 – датчик контролируемой величины
2 – устройство сравнения
3 – устройство анализа
4 – сигнальное или регистрирующее устройство
5 – устройство формирования уставок
6 – цифро-аналоговый преобразователь
ССОД

13. Характеристики систем контроля

Н
Г
Т
У
1. Полнота
2. Достоверность
3. Погрешность измерения
4. Надежность
5. Производительность
6. Потребляемая энергия
7. Габаритные размеры, масса…
8. Эффективность
ССОД

14. Полнота контроля

Характеризует степень охвата
объекта операциями контроля
Н
Г
Т
У
• Показатель структурный:
Vs = Nкэ/Nэ
• Показатель параметрический:
Vp = Pкп/Pп
• Показатель функциональный:
Vf = Fкф/Fф
• Показатель информационный:
Vi = Iк/I
• Показатель надежностный:
Vp = Qк/Q
ССОД

15. Оценка полноты контроля по надежности

Vp
pк (t ) e
k t
Qk
Q
1 pk (t )
1 р (t )
(2)
p(t ) e
(1)
t
(3)
при t << 1
pк (t ) 1 k t
(4)
Vp k
Н
Г
Т
У
ССОД
p(t ) 1 t
(5)

16. Достоверность контроля

Характеризует степень доверия
к результатам контроля
Пусть x – контролируемый параметр – случайная величина,
распределение вероятностей значений которой f(x) подчиняется
нормальному закону
f ( x)
1
2 x
( x mx ) 2
e
2 x2
x – среднеквадратическое отклонение
mx – математическое ожидание
Н
Г
Т
У
ССОД

17. Распределение контролируемого параметра

f(x)
Wn
Wh
Wl
Н
Г
Т
У
сl
ССОД
mx
сh
сl и сh – нижняя и верхняя уставки
x

18. Количество годных и бракованных (погрешностей средств контроля нет)

Доля годных объектов:
Wn
Сh
f ( x)dx
(1)
Сl
Доля негодных объектов:
где:
Wf = Wl + Wh
Wl
(2)
Сl
f ( x)dx
(2а)
f ( x)dx
(2б)
Н
Г
Т
У
Wh
ССОД
Сh

19. Погрешности средств контроля

Пусть средства контроля обладают случайной погрешностью y –
распределение вероятностей значений которой f(y) тоже
подчиняется нормальному закону, причем
my = 0,
y |ch - сl|
f(x)
Wn
Wh
Wl
сl
mx
f(y)
Н
Г
Т
У
ССОД
сh
x

20. Контроль суперпозиции x и y

Если случайные величины x и y независимы, то
случайная величина z = x + y тоже распределена по
нормальному закону, причем
mz = mx+my
2z = 2x + 2y
система контроля выдает ошибочное решение –
исправные объекты классифицирует как брак,
а неисправные интерпретирует, как годные.
Возникают ошибки контроля!
Н
Г
Т
У
ССОД

21. Решения в процессе контроля

Действительное
состояние
объекта
Объект в норме
(исправен)
Н
Г
Т
У
Объект не в
норме
(неисправен)
ССОД
Результат
контроля
Ошибка
контроля
Объект исправен
Нет ошибок
Объект
неисправен
Ошибка
1-го рода
Ошибка
2-го рода
Объект исправен
Объект
неисправен
Нет ошибок

22. Ошибки контроля

Ошибка 1-го рода - риск изготовителя
(риск поставщика, ошибка “ложной тревоги”)
Ошибка 2-го рода – риск потребителя
(ошибка “пропуск цели”)
Н
Г
Т
У
Процесс и ошибки контроля характеризуются
вероятностями принятия
правильных и неправильных решений
ССОД

23. Вероятность правильного решения относительно исправных изделий

Доля исправных изделий, правильно
интерпретируемых системой контроля
cl x ch
Wn n
Н
Г
Т
У
Сh
Сl
ССОД
с h z = x + y с l
С h x
f ( x) * ( y )dy dx
Сl x
(1)

24. Вероятность правильного решения относительно неисправных изделий

Доля неисправных изделий, правильно
интерпретируемых системой контроля
Wf f W
W
f f
x сl или x сh
z = x + y сl или z = x + y сh
f f
Cl x
f ( x) * ( y )dy ( y )dy dx
Ch x
(2а)
W f f
Cl x
f ( x) * ( y )dy ( y )dy dx
Ch
Ch x
(2б)
W
Н
Г
Т
У
f f
ССОД
Сl

25. Ошибка первого рода (a)

Доля исправных изделий, неправильно бракуемых
системой контроля
ch x cl , а z = x + y сl или z = x + y сh
Wn f
Сh
Сl
Н
Г
Т
У
ССОД
Сl x
f ( x) * ( y )dy ( y )dy dx
С h x
(3)

26. Ошибка второго рода (b)

Доля неисправных изделий, неправильно
принимаемых системой контроля, как исправные
x ch , а z = x + y с h
или
x cl , а z = x + y с l
С h x
C h x
f ( x) * ( y )dy dx f ( x) * ( y )dy dx
Cl x
Cl x
Ch
Cl
W f n
Н
Г
Т
У
(4)
ССОД

27. Вероятности результатов контроля

Вероятность неправильного результата контроля:
Pош = a + b = Wn-f + Wf-n
(5)
Вероятность правильного результата контроля:
D = 1- Pош = 1 – (Wn-f + Wf-n) = Wn-n + Wf-f
Н
Г
Т
У
(6)
D – оценка достоверности контроля:
ССОД

28. Надежность системы контроля

1. Среднее время наработки на отказ – Т0
2. Среднее время восстановления
работоспособности – Тm
3. Вероятность безотказной работы в течение
заданного времени – P0(t)
4. Коэффициент готовности kready– вероятность того,
что в интервале 0 Т система исправна:
T0
k ready
T0 Tm
Н
Г
Т
У
ССОД

29. Производительность системы контроля

1. Среднее время контроля – Тk = Tвсп + Ток + Та
2. Производительность – количество объектов,
которые могут быть проконтролированы за
единицу времени:
1
N
Tk 1 Tm
– интенсивность отказов системы контроля
Н
Г
Т
У
Tm – среднее время нейтрализации отказов
ССОД

30. Показатели эффективности контроля

Экономический показатель эффективности
Затраты на организацию: C = Cc + Cэ(T) + Cр(p)
Cc – затраты на приобретение или изготовление САК
Cэ(T) – затраты на эксплуатацию
Cр(p) – потери, связанные с отказом САК
Экономия от снижения брака, штрафов и т.п.
Н
Г
Т
У
Информационный показатель эффективности
Статистический показатель эффективности
…….
ССОД