авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Совершенствование методов диагностирования гидравлической системы зерноуборочного комбайна

На правах рукописи

Харахашян Сергей Мартиросович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учной степени кандидата технических наук

Зерноград – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ).

доктор технических наук, профессор Научный руководитель Димитров Валерий Петрович

Официальные оппоненты: Курочкин Валентин Николаевич, доктор технических наук, старший научный сотрудник (ФГБОУ ВПО АЧГАА, профессор кафедры) Богданович Виталий Петрович, доктор технических наук, старший научный сотрудник (ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии, старший научный сотрудник отдела) Федеральное государственное бюджетное Ведущая организация образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет» (ФГБОУ ВПО КубГАУ, г. Краснодар)

Защита состоится «19» апреля 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.001.01 при ФГБОУ ВПО «Азово Черноморская государственная агроинженерная академия» по адресу: 347740, Ростовская область, г. Зерноград, ул. Ленина, 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Азово Черноморская государственная агроинженерная академия».

Автореферат разослан «17» марта 2012 г.

Учный секретарь Н.И. Шабанов диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Согласно Доктрины, утвержденной Указом Прези дента РФ 30 января 2010 года, продовольственная безопасность является одним из главных направлений обеспечения национальной безопасности страны.

К наиболее значимым рискам обеспечения продовольственной безопасно сти относятся технологические риски, вызванные отставанием от развитых стран в уровне технологического развития отечественной производственной базы.

Уже стало очевидным, что решение проблемы технологического разви тия АПК только за счет приобретения современной техники, в том числе и за рубежной, невозможно. Реализовать потенциал техники, заложенный в е кон струкцию, можно только при грамотной эксплуатации и техническом обслу живании.

В условиях дефицита квалифицированных кадров в сельском хозяйстве применение интеллектуальных информационных систем представляется прио ритетным способом быстрого и существенного увеличения эффективности технического обслуживания сложных сельхозмашин, и, следовательно, повы шения эффективности всего сельскохозяйственного производства в целом.

Поэтому совершенствование методов диагностирования (как наиболее сложной операции технического обслуживания) сельскохозяйственных машин с применением интеллектуальных информационных систем является актуаль ной народнохозяйственной задачей.

Исследования проводились в ФГБОУ ВПО «ДГТУ» в соответствии с за даниями комплексных научно-технических программ Министерства образова ния и науки РФ: ЕЗН в 2010 г. тема №8;

ЕЗН в 2011 г. тема №9, № гос. реги страции 01201057240.

Цель исследований – повышение эффективности диагностирования гидравлической системы зерноуборочного комбайна на основе метода поиска отказов по внешним признакам технических состояний.

Объект исследований – гидравлическая система зерноуборочного комбайна.

Предмет исследований – информационные потоки в системе «человек – машина» при диагностировании.

Научная новизна заключается в следующем:

– построена диагностическая модель объекта исследования на основе выявленных и структурированных взаимосвязей между техническими состоя ниями и внешними признаками отказов;

– выявлено, что построенная диагностическая модель позволяет полу чать оценки вероятностей наличия отказов в объекте по информации и дезин формации от внешних признаков технических состояний;

– выявленные взаимосвязи позволяют формировать процедуры поиска мест отказов в объекте диагностирования;

– впервые введены коэффициенты избыточности и полноты диагноза для оценки степени соответствия диагноза действительному техническому состоя нию объекта.

Практическая значимость работы. Реализация результатов исследова ния позволяет:

– повысить результативность и снизить затраты времени на диагности рование гидросистемы и, как следствие, повысить сменную производитель ность машины, уменьшить потери урожая;

– снизить требования к компетентности оператора при поиске отказов за счет автоматизированного формирования внешнего признака отказа и после довательности элементарных проверок;

– расширить теоретическую базу для разработки аппаратных средств ин теллектуальных систем управления техническим состоянием комбайна.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту:

– метод диагностирования с применением модели – таблицы внешних признаков неисправностей, описывающей пространство внешних признаков технических состояний объекта;

– диагностическая модель (таблица внешних признаков неисправностей) гидравлической системы зерноуборочного комбайна;

– база знаний по отказам и внешним признакам технических состояний гидравлической системы комбайна;





– метод оценки результативности технического диагностирования.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и одоб рены на научных и практических конференциях (в том числе и международ ных): конференция профессорско-преподавательского состава, сотрудников и студентов ФГБОУ ВПО «ДГТУ» (ДГТУ, г. Ростов-на-Дону, 2008 – 2011);

«Со стояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения» (г.

Ростов-на-Дону, 2008 – 2011);

конференция студентов, аспирантов и молодых ученых Южного федерального округа «Студенческая научная весна-2008» (ЮРГТУ, г. Новочеркасск, 2008);

«Искусственный интеллект в XXI веке и ре шения в условиях неопределенности» (г. Пенза, 2008);

«Математические мето ды и информационные технологии в экономике, социологии и образовании» (г.

Пенза, 2008);

конференция ФГОУ ВПО АЧГАА (г. Зерноград, 2009 – 2011);

«Ресурсосберегающие технологии и инновационные проекты в АПК» (ВНИПТИМЭСХ, г. Зерноград, 2009);

«Актуальные проблемы техники и тех нологии» (ЮРГУЭС, г. Шахты, 2009);

«Инновации, качество и сервис в техни ке и технологиях» (КГТУ, г. Курск, 2009);

Современные информационные тех нологии в образовании: Южный Федеральный округ «СИТО 2010» (ЮФУ, 2010);

«Инженерное обеспечение инновационного развития сельскохозяй ственного производства» (СКНИИМЭСХ, г. Зерноград, 2011).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в научных статьях, в том числе 4 статьи в рецензируемых научных журналах и изданиях. Опубликована одна монография. Получены свидетельства о государ ственной регистрации программы для ЭВМ № 2011615892 и базы данных № 2012620134.

Реализация результатов исследования. Результаты исследований ис пользуются Минсельхозпродом Ростовской области в информационном обес печении системы технического обслуживания зерноуборочной техники. Экс пертная система и база знаний о внешних признаках технических состояний, отказах и способах их устранения используются в системе технического серви са организаций: ООО «Технический центр «Дон», колхоз имени Мясникяна, колхоз имени С.Г. Шаумяна, СПК (колхоз) «Колос», СПК колхоз имени Лука шина (Ростовская область). Материалы исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «ДГТУ».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованных источников, включающего 117 наименова ний, в том числе 6 на иностранных языках. Работа изложена на 153 страницах;

имеет 54 рисунка, 36 таблиц и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, представлена краткая характеристика диссертации.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования в области диагностики сельскохозяйственных машин» дан аналитический обзор совре менных методов диагностирования сельскохозяйственных машин, а также сформулированы цели и задачи исследования.

Приоритетным направлением инженерной деятельности по обеспечению работоспособности машин и повышению эффективности их эксплуатации яв ляется управление надежностью и техническим состоянием (ТС), которое все цело основано на результатах их диагностирования.

Проблеме технического обслуживания сельскохозяйственных машин по священы труды Н.И. Агафонова, В.А. Аллилуева, В.Н. Альта, Г.В. Веденяпина, Е.Л. Воловика, В.П. Димитрова, Э.В. Жалнина, Н.С. Ждановского, С.А. Иофи нова, Н.В. Краснощекова, В.Н. Курочкина, И.С. Левитского, Э.И. Липковича, В.М. Михлина, Н.С. Пасечникова, А.И. Селиванова, Б.С. Свирщевского, В.В.

Стефанского, А.Г. Табашникова, А.П. Тарасенко, В.И. Фортуны, А.В. Чепури на. Накоплен обширный теоретический и экспериментальный материал.

Диагностирование (и управление ТС в целом) машин включает три аспек та: информационный, интеллектуальный и физический. Наибольшие трудности у оператора вызывают интеллектуальный и информационный аспекты, особенно при диагностировании сложных подсистем машин – гидравлики и электрообо рудования. Для информационной поддержки оператора при поиске отказов в этих подсистемах разработана экспертная система (ЭС), позволяющая значи тельно снизить информационную нагрузку. Дальнейшее совершенствование методологии диагностирования связано с максимально полной реализацией преимуществ высококвалифицированного специалиста-эксперта, то есть с ин теллектуализацией экспертной системы.



Результаты анализа состояния вопроса позволили сформулировать ра бочую гипотезу: повысить результативность и эффективность диагностирова ния гидравлической системы зерноуборочного комбайна в полевых условиях возможно за счт реализации в ЭС функции поддержки процесса выявления внешних признаков отказов.

Сформулированы задачи исследования:

1 – разработать метод диагностирования по внешним признакам техни ческих состояний;

2 – представить знания предметной области «отказы гидравлической си стемы комбайна и их внешние признаки» и сформировать базу знаний ЭС;

3 – реализовать результаты исследований в интеллектуальной информа ционной системе (экспертной системе);

4 – оценить результативность и эффективность применения ЭС при диа гностировании ЗК.

Во второй главе «Метод диагностирования по внешним признакам тех нических состояний машин» приведено теоретическое обоснование метода ди агностирования. При этом использован следующий подход. ТС описываются по признакам наличия в них отдельных неисправностей из множества возмож ных неисправностей S. Т.е. для объекта диагностирования (ОД) с множеством рассматриваемых или возможных ТС E ( e0 E – исправное состояние объек та) рассматриваются пересекающиеся подмножества неисправных состояний E m E, m=1, 2, …, |S|, характеризующиеся наличием в ОД неисправности sm, при этом допускается наличие (в любых сочетаниях) и других неисправностей из множества S (рисунок 1). Такой подход не требует непосредственного опи сания всех возможных ТС: описываются только исправное и подмножества не исправных состояний в общем количестве |S|+1.

Внешние признаки ТС рассмотрены как совокупности следующих со ставляющих (W – множество составляющих): рабочих воздействий (входов), подмножество X(t);

состояний (условий), подмножество C(t);

ответов (выхо дов), подмножество Y(t). При этом деление W на подмножества может быть не фиксированным, а меняться в реальном времени и зависеть от того, какую функцию выполняет объект в текущий момент времени t.

Ответы являются функцией входов, состояний и технических состояний Y f X, C, E. (1) Функция (1) определяется при разработке диагностического обеспече ния ОД по результатам анализа конструкции, испытаний, опыту эксплуатации.

При диагностировании непосредственно определяются (или задаются) значе ния входов, состояний и выходов и по известным зависимостям с некоей веро ятностью определяется ТС ОД.

Рисунок 1 – Семантические связи подмножеств ТС и неисправностей ОД В результате теоретических изысканий разработан метод диагностиро вания с применением таблицы внешних признаков неисправностей (ТВПН), описывающей статистические связи между внешними признаками и ТС ОД, т.е. задающей функцию (1). Вид ТВПН в общем случае приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Таблица внешних признаков Символом V обо неисправностей значено множество всех возможных или рассмат W E R A w1 … wk … w|W| e … Em … E риваемых внешних при |S | знаков ТС ОД vl, l=1, 2, a1S | | R1|w| a1m 1 k v1 R a R 1 …, |V|. Пространство … внешних признаков ТС al|S | alm V vl Rl1 k |w| al R R l l представлено в виде таб … лицы, строки которой a|m | a||V || S R|V || |w k a|V | v|V| R|V | R|V | V соответствуют внешним признакам из множества V, а столбцы – составляющим из множества W (левая часть таблицы 1). В клетке (l, k) таблицы проставляются значения Rlk состав ляющей k внешнего признака l. Столбцам в правой части таблицы 1 сопостав лены подмножества Em. В клетке (l, m) указывается значение переменной alm, равное условной вероятности наличия sm при условии наличия внешнего при знака vl P(sm | vl).

Работа с ТВПН при диагностировании предполагает последовательную активацию строк таблицы.

Активная строка ТВПН – строка, внешнее проявление которой было за регистрировано (наблюдалось) при осуществлении данной процедуры диагно стирования, т.е. наблюдаемые значения Rlk соответствуют значениям, приве денным в строке l. Номера активных строк обозначаются l*, соответствующие внешние признаки vl, множество активных строк – V*, V * V.

Диагноз, поставленный в результате диагностирования с применением ТВПН, представляет собой часть ранжированного (по оценкам вероятностей наличия) ряда неисправностей множества S, для которых полученные оценки вероятностей наличия неисправностей (sm) выше вероятностей наличия неис правностей P(sm). Неисправности, включенные в диагноз, обозначаются sm, а D их множество S D, S D S.

Определение оценок (sm) основывается на положениях теории информации.

При регистрации внешнего признака по таблице внешних признаков определяются условные вероятности P(sm | vl), используя которые можно опре делить условную энтропию по признаку наличия в ОД неисправности sm отно сительно внешнего признака vl H (sm | vl ) P(sm | vl ) log 2 P(sm | vl ) P(sm | vl ) log 2 P(sm | vl ) (2).

При этом возможны следующие случаи.

1. Если H (sm | vl ) H (sm ), то статистическая взаимосвязь между sm и vl существует: vl несет отрицательную информацию (дезинформацию) относи тельно наличия sm.

2. Если H (sm | vl ) H (sm ) – взаимосвязь отсутствует.

3. Если H (sm | vl ) H (sm ) – взаимосвязь существует: vl несет положи тельную информацию относительно наличия sm.

4. Если H (sm | vl ) 0 – взаимосвязь между vl и sm «жесткая»: vl однознач но определяет наличие (P(sm | vl) = 1) или отсутствие (P(sm | vl) = 0) sm.

При диагностировании могут наблюдаться сразу несколько внешних признаков. Рассмотрено три ситуации.

А) Если зарегистрированы внешние признаки, снижающие энтропию наличия неисправности, т.е. H (s m | v ) H (s m ), то в качестве оценки (sm) вы l бирается условная вероятность P(sm | vl ), которой соответствует минимальное значение H ( sm | v ) для всех vl V *.

l Б) Если для неисправности sm не зарегистрировано ни одного внешнего признака, удовлетворяющего условию H (sm | v ) H (sm ), то (sm) = P(sm).

l В) Если для неисправности sm не зарегистрировано ни одного внешнего признака, удовлетворяющего условию H (sm | v ) H (sm ), но зарегистрирован l хотя бы один внешний признак, увеличивающий энтропию, т.е.

H (sm | v ) H (sm ), то оценку (sm) предлагается определять так:

l – рассчитывается среднее значение полученной дезинформации D :

( H (s | v ) H ( sm )) D m l (3) | V* |.

– определяется условная энтропия ОД по признаку наличия неисправно сти sm относительно внешних признаков V*:

H (sm | V *) H (sm ) D. (4) – по полученному значению H (sm | V *) в соответствии с выражением (2) находятся два возможных значения 1(sm) и 2(sm), из которых выбирается большее, если среднее значение условных вероятностей P(sm | vl ) P 0,5. Если P 0,5, то выбирается меньшее.

При диагностировании стремятся получить информацию о наличии тех неисправностей sm, для которых текущая энтропия H (sm | V *) больше началь ной H ( sm ), подмножество таких неисправностей обозначено Sx, S x S. По тенциальная информативность PIl строки l+ равна:

I, если H l ( S x | V *) H ( S x | V *), PI l (5) 0, если H l ( S x | V *) H ( S x | V *), где H (S x | V *) – текущая совместная энтропия ОД по признакам наличия неис правностей множества Sx, вычисленная по активным строкам ТВПН:

H (S x | V *) H (sm | V *), sm S x ;

(6) m H l (S x | V *) – совместная энтропия ОД по признакам наличия неисправностей множества Sx, вычисленная по (6) в предположении, что наблюдался vl;

I – ко личество информации, которое будет получено в результате регистрации vl:

I Hl (S x | V *) H (S x | V *). (7) Для формирования алгоритма диагностирования с помощью ТВПН раз работаны правила, определяющие предпочтительность регистрации внешних признаков.

Полученный с помощью ТВПН диагноз предоставляет информацию двух видов: 1) о достоверном наличии неисправностей в ОД;

2) о необходимо сти и приоритетности (выраженной в полученных значениях (sm)) проведения дальнейших проверок с целью установления наличия или отсутствия неис правностей.

В третьей главе «Программа и методика исследований» описаны основ ные этапы проведнных исследований, приведена методика экспериментальных исследований.

Разработан метод оценки результативности диагностирования с исполь зованием следующих коэффициентов.

Коэффициент избыточности диагноза – характеризует содержание в диа гнозе (перечне неисправных элементов) ошибок первого рода:

nA, при nD 0;

k n D (8) 0, при nD 0;

где nA – количество исправных элементов, признанных неисправными;

nD – ко личество элементов, признанных неисправными.

Коэффициент полноты диагноза – характеризует наличие невыявленных неис правных элементов:

nT, при nF 0;

k nF (9) 1, при nF 0;

где nT – количество неисправных элементов, признанных неисправными;

nF – количе ство неисправных элементов.

В качестве показателя эффективности диагностирования принята продолжитель ность диагностирования, разработана методика е измерения.

В четвртой главе «Моделирование предметной области «отказы гидрав лической системы комбайна» и разработка интеллектуальной информационной системы» рассмотрены задачи, связанные с представлением знаний об отказах зерноуборочных комбайнов (ЗК) и внешних признаках ТС, и реализацией ре зультатов теоретических и практических исследований в ЭС.

Проведено исследование информационных потоков в системе «человек – машина» при диагностировании. Выделены этапы и механизмы формирования информации о техническом состоянии.

На основе практиче СУБЪЕКТИВНОЕ ДИАГНОЗ ОБЪЕКТИВНОЕ ского опыта выявлена осо бенность получения инфор Информация Техническое о наличии отказов состояние мации по внешним призна Реализация Определение перечня кам: эксперт (опытный диа элементарных и последовательности гност) эффективно исполь проверок элементарных проверок Внешний зует при диагностировании признак внешние признаки, несущие Дезинформация дезинформацию о наличии отказов. Это подтверждается Нулевая Продолжение информация результатами теоретических наблюдения исследований, приведенны (ожидание другого ИНТЕЛЛЕКТ МАШИНА внешнего признака) ми во второй главе работы.

Рисунок 2 – Получение информации о ТС Процессы генерации и пре образования информации и дезинформации представлены на рисунке 2.

Исследован процессный контур основной гидросистемы ЗК «Дон 1500Б». Входами в этом случае являются управляющие воздействия (команды) оператора. Результатами процессов – выходами – являются новые состояния агрегатов и рабочих органов ЗК. Под состояниями понимаются режимы рабо ты и состояния рабочих органов ЗК.

Для примера рассмотрено четыре процесса, выполняемых основной гид росистемой комбайна «Дон-1500Б»: подъм жатвенной части (таблица 2), опускание жатвенной части, перевод наклонного выгрузного шнека из транс портного положения в рабочее, перевод наклонного выгрузного шнека из ра бочего положения в транспортное.

Таблица 2 – Описание процесса «подъм жатвенной части» ПРОЦЕСС ВХОД СОСТОЯНИЯ ВЫХОД Процесс 1 (Pr1): x1 – «Клавиша «подъм/ c1 – «Двигатель работает» y1 – «Жатвенная часть «ПОДЪЁМ опускание жатвенной поднимается» c2 – «Жатвенная часть ЖАТВЕННОЙ части» находится в по- находится не в крайнем ЧАСТИ» ложении «Подъм» верхнем положении» Входы, состояния и выходы могут принимать два значения – ИСТИНА («Да», «1») и ЛОЖЬ («Нет», «0»). Поэтому формализованные описания про цессов представлены в виде таблиц истинности (таблица 3).

Строки 9 – 11 таблицы 3 представляют Таблица 3 – Таблица собой формализованные описания внешних истинности по процессу признаков отказов ЗК. На естественном языке № п/п x c c y Отказ xi, i 1 1 1 2 1 они описываются следующим образом (пример для строки 9):

1 0000 2 1000 – краткое описание (жалоба): «жатка не 3 1100 поднимается»;

4 1010 – полное описание: «двигатель работает;

5 0110 жатка находится не в крайнем верхнем поло 6 0010 жении;

клавиша «подъем/опускание жатвенной 7 0100 8 1111 0 части» находится в положении «Подъем»;

9 1110 жатвенная часть не поднимается».

10 0 0111 Всего описано 25 процессов и 333 внеш 11 1 0111 них признака ТС, из которых 97 являются внешними признаками отказов.

Рассматриваемые в работе внешние признаки могут быть обусловлены ТС не только гидросистемы, но и электрооборудования и других систем ЗК, задействованных в выполнении соответствующих процессов. Взаимодействие между этими системами осуществляется по внутренним входам и выходам, ко торые не входят в контур обмена «оператор – машина» (рисунок 3 а).

Внутренние выходы электрооборудования – это подача напряжения (24 В) на распределители с электромагнитным управлением. Эти выходы яв ляются внутренними входами для гидросистемы. Внутренние выходы гидро системы – определенные по величине и направлению силы на штоках гидро двигателей, которые являются внутренними входами для других систем, пре образующих их в выходы процессов.

Основная гидросистема ЗК Контур обмена x «оператор – машина» «Дон» представ x Входы лена состоящей из ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ c x Оператор общей и отличи x Состояния тельных частей c1 c2 c3 c12 c (рисунок 3 б): об Э1 Э2 Э3 Э16 Э y щая часть обеспе ГС Выходы y чивает подачу ГС ДРУГИЕ СИСТЕМЫ y ГИДРОСИСТЕМА (нагнетание) ра ГС15 y ГС бочей жидкости к Комбайн отличительным частям, распреде а) электрооборудование, гидросистема и другие системы;

ляющим поток Отличительные части рабочей жидкости Внутренние входы Э и преобразующим Функция Э Внутренние выходы ГС «подъм/опускание ГС е энергию в вы Н жатки» ходы гидросисте Э1 Н мы.

Общая часть Э Принимая, Функция «поворот ГС Э выгрузного шнека» ГС16 что все указанные Н c выше входы и вы Состояния ходы являются логическими пе б) гидросистема: общая и отличительные части ременными, мо Рисунок 3 – Контур обмена «оператор – машина» дели возможных и поэтапная декомпозиция систем комбайна отказов описан ных систем представлены в виде логических выражений (таблица 4). В работе описано 59 отказов частей гидросистемы (общей и отличительных), 78 отказов электрического управления гидравликой, 25 отказов других систем.

Перечисленные отказы характеризуют ТС подсистем комбайна, которые в свою очередь состоят из множества агрегатов, деталей. Для восстановления работоспособности необходимо выявлять отказы элементов на том уровне иерархической структуры машины, на котором оно возможно в существующей системе эксплуатации, технического обслуживания и ремонта (т.е. в условиях конкретного предприятия). В связи с этим «движение вниз» по иерархии про должено для гидравлической системы. Выявлены и описаны возможные отка зы элементов гидросистемы, их причины и методы устранения (таблица 5).

Таблица 4 – Модели отказов Условное Вербальное описание Формализованное обозначение описание Отказы стандартной части гидросистемы – ОЧ ОЧ\01 Нет подачи (нагнетания) жидкости под «рабочим» давлением в Э1 c1 Н полость нагнетания при работающем двигателе (условие c1) и наличии напряжения на ГЭУ (внутренний вход Э1) … Отказы отличительных частей гидросистемы – П П01\01.01 Нет силы (внутренний выход ГС1), поднимающей жатку, на Э2 Н ГС штоках гидроцилиндров при наличии нагнетания и напряжения на левом электромагните секции «подъм/опускание жатвенной части» (внутренний вход Э2) П01\01.02 Есть сила, поднимающая жатку, на штоках гидроцилиндров при Э2 Н ГС наличии нагнетания и отсутствии напряжения на левом элек тромагните секции «подъм/опускание жатвенной части» … Отказы электрооборудования – ЭУ («масса» включена) … ЭУ\03 Нет напряжения на левом электромагните секции «подъ- x1 Э м/опускание жатвенной части» (внутренний выход Э2) при пе реводе клавиши «подъм/опускание жатвенной части» в поло жение «Подъм» (вход x1) … Отказы других систем – Д Д\01 Нет подъма жатки (выход y1) при наличии необходимой силы ГС1 y на штоках гидроцилиндров (внутренний вход ГС1) … Значения вероятностей отказов и условных вероятностей появления внешних признаков при наличии отказов получены в ходе работы группы экс пертов. Эти оценки отражают знания экспертов, полученные по результатам анализа конструкции комбайна, литературных источников, личному опыту ди агностирования.

Фрагмент составленной ТВПН приведен в таблице 6. Левая часть табли цы приведена в сокращенном варианте (номера внешних признаков соответ ствуют строкам таблицы 3). ТВПН связывает 162 отказа и 1 работоспособное состояние с 333 внешними признаками ТС.

При диагностировании оценка вероятности наличия отказа элемента (ОЭГ) по полученной с помощью ТВПН оценке вероятности наличия отказа части гидросистемы (ОЧГ) определяется по формуле:

(ОЭГ ) (ОЧГ ) P(ОЭГ | ОЧГ ), (10) где Р(ОЭГ|ОЧГ) – условная вероятность наличия отказа элемента гидросисте мы при наличии отказа составной части:

P(ОЭГ ОЧГ ) P(ОЭГ ) P(ОЧГ | ОЭГ ) P(ОЭГ ), (11) P(ОЭГ | ОЧГ ) P(ОЧГ ) P(ОЧГ ) P(ОЧГ ) где Р(ОЭГ) – вероятность наличия отказа элемента гидросистемы (таблица 7);

Р(ОЧГ) – вероятность наличия отказа части гидросистемы;

Р(ОЧГ|ОЭГ) – условная вероятность наличия отказа составной части при наличии отказа эле мента гидросистемы, P(ОЧГ | ОЭГ ) 1.

Таблица 5 – Отказы элементов гидросистемы Условное Описание Причины Методы проверки обозначение и устранения Элементы общей части … Предохранительно-переливной клапан – ППК … ППК\2 Постоянный 1 – Засорено седло золот- Снять нагнетательный фланец ППК и слив рабочей ника (посторонний пред- несколько раз надавить на клапан для жидкости мет между золотником и удаления засора (до прекращения седлом) обильного истечения масла) … 3 – Дефекты деталей или Разобрать ППК, проверить детали и ошибки монтажа собрать в соответствии с технической документацией, либо заменить ППК … Элементы отличительных частей Секция электрогидрораспределителя - ЭГР ЭГР\1 Нет распределе- 1 – Отказал левый клапан Проверить сопротивление катушки.

ния влево при электромагнитный (ка- Если нет обрыва или короткого замы подаче напря- тушка, пружина или игла) кания, снять клапан с ЭГР и проверить жения на левый состояние пружины и иглы. Заменить электромагнит дефектные детали или клапан в сборе.

… 4 – Дефекты деталей или Разобрать секцию ЭГР. Проверить все де ошибки сборки тали и собрать в соответствии с техниче ской документацией.

… Таблица 6 – Фрагмент ТВПН Технические состояния ОЧ\01 … П01\01.01 П01\01.02 … ЭУ\01 ЭУ\02 ЭУ\03 … Д\01 … P(v) P(v|s) 0,6275 0,1355 0,0150 0,0070 0,01 0,005 0,01 0, 01.01 1 1 1 1 1 1 1 1 01.02 1 1 1 1 1 1 1 1 01.03 1 1 1 1 1 1 1 1 01.04 1 1 1 1 1 1 1 1 01.05 0,9998 1 1 1 0,9909 0,9999 0,9999 0,9999 … … … … V 01.06 1 1 1 1 1 1 1 1 01.07 1 1 1 1 1 1 1 1 01.08 0,8144 1 0 0 0,8144 0,0092 0,8144 0,0070 01.09 0,1853 0 1 1 0,1853 0,9908 0,1853 0,9930 01.10 0,0002 0 0 0,0002 0,0142 0,0002 0,0002 0,0002 01.11 0,0346 0 0 0,0346 0,8572 0,0346 0,0346 0,0346 Таблица 7 – Вероятности отказов составных элементов гидросистемы Отказ по Элементы, отказы которых вызывают Условное Вероятность ТВПН соответствующий отказ по ТВПН обозначение отказа отказа элемента ОЧ\01 Гидробак ГБ\1 0, Всасывающий рукав ВР\1 0, Насос НШ-32 НШ\1 0, ППК ППК\2 0, ГЭУ ГЭУ\1 0, … П01\01.01 Секция «Подъем/опускание жатки» ЭГР01\1 0, Запорное устройство ЗУЛ01\2 0, Дроссель ДЛ01\01 0, КДН КДН\1 0, ГЦ левый ГЦПл01.1\1 0, ГЦ правый ГЦПл01.2\1 0, П01\01.02 Секция «Подъем/опускание жатки» ЭГР01\3 0, … Проектирование информационной системы производилось посредством языка графического описания UML. Для формулирования общих требований к функци ональному поведению проектируемой системы разработана диаграмма вариан тов использования (use case diagram). В результате анализа были составлены диа граммы классов и диаграммы взаимодействия, описывающие модель данных.

Для создания базы данных (БД) была выбрана СУБД MS Office Access 2003. Разработанная БД «Внешние признаки ТС и отказы ЗК «Дон-1500Б» (гидравлика)» состоит из тринадцати таблиц (рисунок 4). Для написания про граммы был выбран язык Java и технология Java SE. Вид окна ЭС при диагно стировании представлен на рисунке 5.

В пятой главе «Организационно-техническая оценка эффективности примене ния экспертной системы» приведены результаты испытаний системы диагностирова ния, рассчитан экономический эффект от использования ЭС при диагностировании ЗК.

На основе результатов испытаний системы диагностирования с применением разработанной ЭС установлено, что результативность диагностирования повысилась по сравнению с предыдущей версией ЭС: для новой ЭС k 0 и k 1 против k 0,16 и k 0,93 для предыдущей версии.

Применение разработанной ЭС позволило сократить затраты времени на сбор и анализ информации о техническом состоянии и принятие решения (т.е. в информацион ном и интеллектуальном аспектах) по сравнению с затратами времени на ремонт (кото рый связан с физическим аспектом). Применение ЭС позволило существенно снизить среднюю продолжительность диагностирования по сравнению с предыдущей версией ЭС, а в сравнении с традиционным способом диагностирования (без ЭС) продолжитель ность уменьшилась до 7 раз.

Рисунок 4 – Структурная схема базы данных Рисунок 5 – Вид окна эксперной системы Годовой экономический эффект от использования предлагаемого метода диагно стирования зерноуборочных комбайнов «Дон» составил 28000 руб. в условиях отдельно го хозяйства и 113960 руб. в условиях МТС.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Разработан метод диагностирования с применением таблицы внешних признаков неисправностей, объединяющий преимущества таких распространен ных в диагностике инструментов как таблицы функций неисправностей и вероят ностно-статистические методы.

2. По результатам исследования контура обмена «оператор – машина» опи сано 25 процессов, выполняемых основной гидросистемой зерноуборочного ком байна, и 333 внешних признака технических состояний, из которых 97 являются внешними признаками отказов. Описано 59 отказов частей гидросистемы (общей и отличительных), 78 отказов электрического управления гидравликой, 25 отказов других систем. Описаны отказы отдельных элементов гидросистемы, их причины, составлены рекомендации по их проверке и устранению.

3. Построена диагностическая модель гидравлической системы в виде таб лицы внешних признаков неисправностей, связывающей 162 отказа и 1 работоспо собное состояние с 333 внешними признаками технических состояний.

4. Разработана экспертная система «Поиск отказов гидравлической системы зерноуборочного комбайна» и база данных «Внешние признаки технических со стояний и отказы зерноуборочного комбайна «Дон-1500Б» (гидравлика)». Экс пертная система позволяет формировать перечень элементарных проверок на ос нове наблюдаемых внешних признаков технических состояний.

5. Разработан метод оценки результативности технического диагностирова ния по значениям коэффициентов избыточности (k) и полноты (k) диагноза, ха рактеризующим степень соответствия полученного диагноза действительному техническому состоянию объекта.

6. На основе результатов испытаний системы диагностирования с примене нием разработанной ЭС установлено, что результативность диагностирования по высилась: для новой ЭС k 0 и k 1 против k 0,16 и k 0,93 для предыду щей версии ЭС. Результаты исследований позволили существенно снизить сред нюю продолжительность диагностирования, а в сравнении с традиционным спосо бом диагностирования (без ЭС) продолжительность уменьшилась до 7 раз.

7. Годовой экономический эффект на одну машину от использования пред лагаемого метода диагностирования зерноуборочных комбайнов «Дон» составил 28000 руб. в условиях отдельного хозяйства и 113960 руб. в условиях МТС. Чи стый дисконтированный доход составил 65182 руб. в условиях отдельного хозяй ства и 311340 руб. в условиях МТС, внутренняя норма доходности составила 186% и 760% соответственно.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

– публикации в рецензируемых научных журналах и изданиях:

1. Харахашян, С.М. К вопросу оценки результативности и эффективности процесса «Техническое диагностирование» [текст]/ С.М. Харахашян, В.П. Димитров, К.Л. Хубиян // Вестник ДГТУ. – 2009. – Т.9. – №1(40). – С. 61 – 66.

2. Харахашян, С.М. Диагностирование зерноуборочного комбайна по внешним признакам отказов [текст]/ С.М. Харахашян, В.П. Димитров, К.Л. Хубиян // Вестник ДГТУ. – 2010. – Т. 10. – №3 (46). – С. 355 – 363.

3. Харахашян, С.М. Оператор и машина в системе диагностирования зернокомбайнов [текст]/Л.В. Борисова, В.П. Димитров, К.Л. Хубиян, С.М. Харахашян// Сельский механи затор. – 2011. – №8. – С. 34 – 35.

4. Харахашян, С.М. Эффективность управления техническим состоянием зерноубороч ных комбайнов с применением экспертной системы / С.М. Харахашян// Научный жур нал КубГАУ. – 2011. – №7 (07) [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.ej.kubagro.ru/2011/07/pdf/47.pdf – монографии:

5. Харахашян, С.М. Интеллектуальные системы в управлении производствен ными и технологическими процессами [текст]/ А.К. Тугенгольд, И.В. Богуслав ский, Е.А. Лукьянов и др.// ДГТУ. – Ростов н/Д, 2010.

– свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ и БД:

6. Поиск отказов гидравлической системы комбайна [текст]: свид. Рос. Федерация/ С.М. Харахашян, В.П. Димитров, П.В. Александров, К.Л. Ху биян;

заявитель и правообладатель Харахашян С.М. – № 2011614078;

заявл.

02.06.11;

опубл. 27.07.11.

7. Внешние признаки технических состояний и отказы зерноуборочного комбай на «Дон-1500Б» (гидравлика) [текст]: свид. 2012620134 Рос. Федерация/ С.М.

Харахашян, В.П. Димитров, П.В. Александров, К.Л. Хубиян;

заявитель и право обладатель Харахашян С.М. – № 2011620928;

заявл. 01.12.11;

зарег. 31.01. – публикации в других изданиях:

8. Харахашян, С.М. Информационные технологии в системе технического об служивания зерноуборочных комбайнов [текст]/ С.М. Харахашян, К.Л. Хубиян // Студенческая научная весна-2008: материалы Межрегион. науч.-техн. конф.

студентов, аспирантов и молодых ученых Южного федерального округа. – Но вочеркасск: ЮРГТУ, 2008. – С. 86 – 90.

9. Харахашян, С.М. Оценка эффективности применения экспертной системы при управлении техническим состоянием сложных машин [текст]/ В.П. Димит ров, К.Л. Хубиян, С.М. Харахашян// Математические методы и информацион ные технологии в экономике, социологии и образовании: сб. ст. XXII Между нар. науч.-техн. конф. – Пенза: Приволжский Дом знаний, 2008. – С. 186 – 188.

10. Харахашян, С.М. Некоторые вопросы развития стратегий управления тех ническим состоянием сельскохозяйственных машин [текст]/ С.М. Харахашян, В.П. Димитров, К.Л. Хубиян// Состояние и перспективы развития сельскохо зяйственного машиностроения: материалы науч.-практ. конф., 3-6 марта / РГАСХМ. – Ростов н/Д, 2009. – С. 233 – 235.

11. Харахашян, С.М. Разработка системы диагностирования зерноуборочного комбайна на основе информационно-измерительной системы для повышения ка чества работ по техническому обслуживанию и оценки остаточного ресурса агре гатов [текст]/ С.М. Харахашян, И.А. Маркво// Актуальные проблемы техники и технологии: сб. науч. тр./ ГОУ ВПО «ЮРГУЭС» – Шахты, 2009. – С. 58 – 61.

12. Харахашян, С.М. Структуризация знаний предметной области «поиск не исправностей» [текст]/ В.П. Димитров, С.М. Харахашян// Инновации, качество и сервис в технике и технологиях: материалы I Междунар. науч.-прак. конф.: в 2 ч. / Курск. гос. техн.ун-т. – Курск, 2009. – С. 79 – 82.

13. Харахашян, С.М. К вопросу анализа отказов сельскохозяйственных машин [текст]/ С.М. Харахашян// Ресурсосберегающие технологии и инновационные проекты в АПК : сб. ст. Междунар. науч.-техн. конф./ ВНИПТИМЭСХ. – Зер ноград, 2009. – С. 281 – 287.

14. Харахашян, С.М. Некоторые особенности диагностирования сложных сель скохозяйственных машин (зерноуборочных комбайнов) [текст]/ С.М. Хараха шян, В.П. Димитров, К.Л. Хубиян// Состояние и перспективы развития сель скохозяйственного машиностроения: материалы междунар. науч.-практ. конф.

/ ДГТУ. – Ростов н/Д, 2010. – С. 174 – 177.

15. Харахашян, С.М. К вопросу разработки информационно-измерительного ком плекса для зерноуборочных комбайнов [текст]/ С.М. Харахашян, И.А. Маркво// Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: ма териалы междунар. науч.-практ. конф. / ДГТУ. – Ростов н/Д, 2010. – С. 301 – 303.

16. Харахашян, С.М. Разработка интеллектуальной системы диагностирования сложных технических объектов [текст]/ С.М. Харахашян, П.В. Александров// Современные информационные технологии в образовании: Южный федераль ный округ: материалы науч.-метод. конф./ ЮФУ.– Ростов н/Д, 2010.– С. 330–331.

17. Харахашян, С.М. Моделирование пространства внешних признаков техни ческих состояний [текст] / С.М. Харахашян // Состояние и перспективы разв– ития сельскохозяйственного машиностроения: материалы междунар. науч. практ. конф. В рамках 14-й междунар. Агропромышленной выставки «Интера громаш-2011» / ДГТУ. – Ростов н/Д, 2011. – С. 161 – 164.

18. Харахашян, С.М. Метод определения последовательности элементарных проверок при диагностировании [текст] / В.П. Димитров, С.М. Харахашян // Вест ник аграрной науки Дона. – 2011. – №1(13). – С. 54 – 58.

19. Харахашян, С.М. К обоснованию метода диагностирования зернокомбайна по внешним признакам технических состояний/ В.П. Димитров, С.М. Хараха шян// Инновационные технологии и технические средства для полеводства Юга России: сб. науч. трудов Междунар. науч.-практ. конф./СКНИИМЭСХ. – Зерноград: СКНИИМЭСХ, 2011. – С. 154 – 158.

В печать 14.03.2012.

Объем 1 усл. п. л.. Офсет. Бумага тип №3.

Формат 60х84/16. Заказ №. Тираж 100.

Издательский центр ДГТУ Адрес университета и полиграфического предприятия:

344010, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1.



 


Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.