KR20150074110A

KR20150074110A - 동작 중인 엔지니어링 시스템의 제어불가 다중 장애를 위치확인하는 방법

Info

Publication number: KR20150074110A
Application number: KR1020157013182A
Authority: KR
Inventors: 발렌틴 니코래비치 부코브; 이고로 니코래비치 아버야노브; 안드레이 미카일로비치 브론니코브; 안드레이 레온티에비치 쿠시니르; 니콜라이 이바노비치 셀베시욱
Original assignee: 조인트-스톡 컴퍼니 “사이언티픽-리서치 인스티튜트 오브 에어크래프트 이큅먼트” (제이에스씨 “에스알아이에이이”)
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2015-07-01
Also published as: CN105103060A; WO2014077724A1; RU2557441C2; US20150248321A1; KR101757086B1; JP2015536509A; EP2921917A1; CN105103060B; US9734002B2; EP2921917A4; RU2012149034A

Abstract

제안된 방법 및 장치는 고도로 복잡한 객체의 테크니컬 컨디션 진단에서 효율, 깊이 및 신뢰도를 증가시킬 수 있다. 상기 테크니컬 효과는 본 방법에 따라, 진단되는 객체(DO)로부터 신호가 수신되고, 상기 신호는 상기 진단되는 객체의 내부 링크의 정보를 고려하여 상기 진단되는 객체(DO) 요소의 초기 테크니컬 컨디션의 추정 벡터로 변환된다. 그리고, 상기 DO의 테크니컬 컨디션 추정은 주기적 프로세스를 통해, 리버스 논리 모델 및 다이렉트 논리 모델을 이용하여 명시된다. 테크니컬 컨디션 벡터 추정은 상기 주기적 프로세스가 완료된 후에 형성되고, 가변 성분은 진단되는 객체 요소의 테크니컬 컨디션을 결정하기 위해 이용된다. 장치는 DO 데이터 출력과 연결을 수행하는 인터페이스 유닛, 측정 유닛, 초기 추정 형성 유닛, 스위칭 유닛, 리버스 세 가지 논리 모델 및 다이렉트 세 가지 논리 모델, 결과 해석 유닛 및 제어 유닛을 포함한다.

Description

테크니컬 시스템의 다중 제어불가 장애의 위치확인 방법{METHOD FOR LOCATING MULTIPLE UNCONTROLLED FAILURES OF TECHNICAL SYSTEMS}

본 발명은 컴퓨터 엔지니어링 및 제어 기기에 연관되고 이런 장애의 외부 표시 관련 정보에 기반하여 테크니컬 시스템의 (장애 포인트를 추적하는) 장애 위치확인을 제공하는 기능적 진단 시스템에서 이용될 수 있다.

기능적 진단은 장애를 결정하는 프로세스 및 엔지니어링 시스템의 보통의 신호의 배경에 대한 장애 포인트 추적으로 이해되며, 즉 시스템은 그 목적에 따라 이용되고 동작 가능한 (시험이라기 보다는) 효과를 수용한다. [머신 빌딩. 엔사이클로피디아. V. III-7. 측정, 제어, 진단 (러시아) / V.V. Klyuev - M.: Machinostroenie 저 1996, p.404], [기술적 진단의 기초. 제1권. 객체 모델, 진단 방법 및 알고리즘 (러시아) / P.P. Parkhomenko - M.: Energia 저 1976, p.13]

엔지니어링 시스템의 진단은 적어도 두 개의 과업을 포함한다.

- 올바른 기능을 위한 객체 체크;

- 위치확인, 즉 포인트 및 동작 장애 또는 객체의 부정확한 기능을 유발하는 장애의 가능한 이유를 추적.

본 발명은 위치 확인이라 이름 붙인 두 번째 과업을 해결하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명에서 제어할 수 없는 장애는 (본서에서 "진단 객체"로서 언급되는) 하위 시스템, 개별 유닛, 엔지니어링 시스템의 모듈 또는 요소로 이해되고, 상기 장애는 자체적으로 제어 시스템에 의해 검출되지 않을 수도 있다. 현대 시스템 이론의 관점에서, 이런 장애는 관찰 가능, 즉 검출될 잠재적 가능성이 있는 것 및 관찰 불가능, 즉 이런 가능성이 전혀 없는 것과 연관될 수 있다. 전자의 방법 및 장치는 본서에 제안된 바와 같이 장애 포인트를 지시하고, 후자는 위치 확인 과업에 대한 솔루션을 찾을 수 있는 정보의 불충분에 관한 솔루션을 형성한다.

시스템에서 일어나는 제어불가 장애는 동작 장애 또는 개별 또는 전체 모드에서 부정확한 기능을 유도할 수 있고, (장애 요소 과잉시) 어떠한 표시도 유도하지 않을 수 있다. 따라서 제어불가 장애의 위치확인 과업은 그들의 관찰 가능한 표시에 따른 장애의 가능한 이유 및 추적 포인트로서 이해된다.

현재 엔지니어링의 장애 위치확인의 대부분의 방법은 진단 모델로서 불린 또는 논리적 모델의 이용에 기반한다 [머신-빌딩 엔싸이클로피디어. III-7권 측정, 제어, 진단(러시아) / V.V. Klyuev. - M.: Machinostroenie 저 1996], [테크니컬 진단의 기초 제1권. 객체 모델, 진단 방법 및 알고리즘 (러시아) / P.P. Parkhomenko. - M.: Energia 저. 1976], [L.P. Kolodezhny, A.V. Chernodarov. 신뢰도 및 엔지니어링 진단: 공군 고등 교육 기관의 학생을 위한 교과서. - 공군 학교 N.E. Zhukovsky 및 Yu.A. Gagarin 교수 발행, 2010].

검출의 논리 방법은 그래프 이론의 방법과 관련된 방법을 포함한다.

청구된 장치 및 방법과 가장 가까운 기능은 기능적 진단 장치(functional diagnostic device; DD)이다[테크니컬 진단의 기초. 제1권. 객체의 모델, 진단적 방법 및 알고리즘(러시아)/ P.P. Parkhomenko - M.: Energia 저. 1976, p.38].

진단 되는 장치(이하 DO(diagnosed object))는 (시스템, 하위 시스템, 유닛, 장치, 모듈, 요소 등) 연관관계에 있는 부분들의 세트이며 본서에서는 일반적으로 요소라 언급한다. 진단을 수행하기 위해, 장애 위치확인 과업이 조절되는데, 즉 장애 요소의 검출 과업이다. DO는 이런 장애 요소로 향해 오는 입력 신호의 영향 아래 기능하고 다이렉트 측정이 가능할 수 있거나 불가능할 수 있는 출력 신호를 형성한다. 진단되는 객체는 IU(interface unit)를 거쳐 DD(diagnostic apparatus)와 연결된다.

DO의 테크니컬 컨디션은 DO 요소의 테크니컬 컨디션에 대응하는 변수 형식의 n 성분을 포함하는 DO 테크니컬 컨디션 벡터라 불리는 벡터 X에 의해 설명되고, 본서에서 j는 복수의 DO n 요소로부터의 시퀀스 넘버 요소이다. 넘버 n은 X 벡터 길이라 불린다. DO 직접적인 제어불가 장애의 주요한 특성은 다이렉트 측정을 위한 테크니컬 컨디션의 벡터 X의 이용 불가능이다. 따라서, DD는 이런 벡터 진단을 위한 벡터의 특별히 형성된 추정

을 이용한다. 장애 위치확인의 과업은 뒤따르는 방정식의 실행이다.

(1)

제어 유닛(control unit; CU)의 작동 하의 IU는 DO 동작 모드의 명백한 정보 Q 및 MU(measuring unit)의 요소의 기술적인 컨디션 위의 명백한 정보 Z 둘 다 포함하는 DO에서 직접적으로 모니터되는 파라미터들과 함께 MU의 연결을 생성한다. DO 동작 모드에 대한 정보는 DO의 유닛의 세팅에 상응하여 수행되는 DD에 전송된다. DO 입력 및 출력 신호는 파라미터 Q 및 Z를 직접적으로 포함할 수도 아닐 수도 있다. 모든 DO 요소가 MU에 의한 다이렉트 제어가 가능할 필요는 없다. 측정 유닛 MU는 기능적 제어의 장치이고, 그 안에 제공되는 방법(예를 들어, 톨러런스 모니터링의 방법 등)에 기반하여 그들의 조합의 (전체가 아닌 주요한) 일부 DO 요소의 동작 또는 비동작을 결정한다. 장애 표시의 벡터 Y는 MU 출력에서 형성된다. 추가로, IU는 테크니컬 컨디션 벡터 X의 추정

를 생성한다. DD는 DO의 구조화되는 모델을 포함하고ㅡ 이는 테크니컬 벡터의 추정

에 따라, 장애 표시 벡터의 추정

를 형성한다. 추정

는 올바르게 조절되며, 즉 컨디션 (1)에서 이는 장애 위치확인 과업이고, 측정된 벡터 및 DO의 계산된 장애 표시는 동시에 일어날 수 있다.

(2)

이는 상기 동일성이 수행되는 동안 진단 결과를 형성하는 RIU(result interpretation unit)에 의해 제어될 수 있다. 그렇지 않으면, RIU는 IU에서 작동함으로써 추정

을 바르게 하는 지침을 CU에게 전송한다. 장애가 발견되는 경우 RIU는 또한 DO를 재구성하는 지침을 발급한다. 이는 RIU와 DO 사이의 통신을 나타낸다.

장애 포인트를 추적하기 위해, 종래 기술의 DD는 시스템의 장애의 본성 및 포인트에 대한 장애 표시의 (장애 영향 전파 및 정상 기능으로부터 관찰되는 변화) 의존성을 기술하는 DLM(direct logical model)을 이용한다. 이 경우에 진단 장치는 CU, MU, DLM, RIU를 포함한다.

추가로 RLM(reverse logical model)은 장애 표시의 (시스템 및 특성에서 장애 포인트의) 가능한 장애 의존도를 기술하는 데 이용된다. RLM이 이용되는 경우, 계산량은 매우 줄어든다. RLM이 이용되는 경우, DD는 CU, IU, MU, RIU, RLM을 포함한다. 대개, DLM 및 RLM은 분리되어 다른 기능 기법에 이용된다.

논리 모델 및 다른 유닛의 동작을 구조적으로 기술하기 위해, 논리 연산자 AND, OR, NOT이 이용된다.

알려진 방법 및 장치는 중요한 제약을 가진다.

1) 장애 위치 확인을 위해 DLM에 기반하는 DD의 이용은 많은 계산량을 유도할 수 있고, 그에 반해 RLM에 기반하는 진단 장치의 이용은 획득되는 결과의 불명확함 때문에 올바른 솔루션을 구조화할 수 없다.

2) 빈번하게, DD 구현의 간소화를 위해, 적어도 두 요소의 동시 장애의 낮은 가능성에 관한 가정이 소개되었다. 이 경우, DLM에 기반하여 DD의 많은 검색이 n으로 줄어든다(여기서 n은 벡터 X의 길이, 즉 테크니컬 컨디션이 결정되는 DO 요소 숫자이다). 동일한 가정이 리버스 논리 모델에 기반하여 DD가 구축되는 경우에 이용된다. 그러나, DD가 부정확하게 장애 요소를 결정할 경우, 적어도 두 개의 장애가 동시에 일어난다.

동시에, 경험은 엔지니어링 시스템에서 다중 장애가 흔치 않다는 것을 보여주고, 실질적으로 일부 다른 장애의 효율적인 수리의 불가능 때문에, 엔지니어링 시스템이 유사하고 유사하지 않은 장애 모두 축적하는 것을 유발한다.

3) 진단의 현존하는 방법의 일반적인 단점은 이런 방법에서 이용되고 각각의 계산적인 택트에서 동작가능이거나 또는 동작불가능인 DO의 고려되는 요소로 언급되도록 만드는 불린 대수의 제한된 본질에 연관된다.

본 발명은 개선된 성과의 과업에 기반된다.

본 발명의 테크니컬 효과는 높은 복잡도를 가진 객체의 테크니컬 컨디션의 진단시 높은 진단 효율, 깊이 및 신뢰도이다.

기술된 과업을 해결하고 지시되는 테크니컬 효과를 달성하기 위해, 엔지니어링 시스템의 제어불가 다중 장애 위치확인 방법은 다음을 포함한다. 진단되는 객체로부터 신호가 수신되고, 상기 신호는 상기 진단되는 객체의 내부 링크의 정보를 고려하여 상기 진단되는 객체 요소의 초기 테크니컬 컨디션의 추정 벡터로 변환되고, 상기 진단되는 객체 요소의 테크니컬 컨디션의 추정은 주기적 프로세스를 통해 명시되고, 리버스 및 다이렉트 타임에서 상기 진단되는 객체의 구조화되는 모델을 이용하고, 상기 진단되는 객체의 상기 구조화되는 모델로서 리버스 논리 모델 및 다이렉트 논리 모델을 대안으로 이용한다. 상기 테크니컬 컨디션의 추정 벡터는 상기 주기적 프로세스 동안 형성되고, 가변 성분의 추정은 상기 주기적 프로세스가 완료된 후에 상기 진단되는 객체 요소의 테크니컬 컨디션을 결정하기 위해 이용된다.

상기 방법의 추가 실시예가 가능하고, 리버스 세 가지(triplex) 논리 모델 및 다이렉트 세 가지 논리 모델은 각각 상기 리버스 논리 모델 및 상기 다이렉트 논리 모델로서 이용되고, 변수는 하기 세 개의 값 중 하나를 취한다.

0 - 상기 진단되는 객체의 각각의 요소가 명확하게 동작가능,

1 - 상기 진단되는 객체의 각각의 요소가 명확하게 동작불능,

* - 상기 진단되는 객체의 각각의 요소의 동작에 대해 명확한 결론이 이뤄지지 않을 수 있음

세 가지값 "동작가능", "동작불능", "정해지지 않은 컨디션"은 상기 진단되는 객체 요소의 초기 테크니컬 컨디션의 추정 벡터의 가변 성분에 할당되고,

상기 진단되는 객체 요소의 테크니컬 컨디션은 상기 추정 명시 주기적 프로세스가 완료된 후에 결정되고,

상기 테크니컬 컨디션의 추정 벡터의 상기 각각의 가변 성분이 "0"일 경우, 동작가능,

상기 테크니컬 컨디션의 추정 벡터의 상기 각각의 가변 성분이 "1"일 경우, 동작불능,

상기 추정 벡터의 각각의 가변 성분이 "*"일 경우, 진단되는 객체의 장애 위치확인이 불가능하다.

기술된 과업을 해결하고 지시된 테크니컬 효과를 달성하기 위해, 엔지니어링 시스템에서 제어불가의 다중 장애를 위치확인하는 장치는 두 입력이 진단되는 객체의 두 데이터 출력과 각각의 연결을 수행하는 인터페이스 유닛, 측정 유닛, 초기 추정 형성 유닛, 스위칭 유닛, 리버스 세 가지 논리 모델 및 다이렉트 세 가지 논리 모델로 이루어진 구조화되는 모델, 결과 해석 유닛, 및 제어 유닛을 포함하고, 상기 인터페이스 유닛의 상기 출력은 상기 측정 유닛의 상기 입력에 연결되고, 상기 인터페이스 유닛의 상기 출력은 상기 초기 추정 형성 유닛의 상기 입력과 연결되고, 상기 초기 추정 형성 유닛의 상기 제1 출력은 상기 스위칭 유닛의 상기 제1 입력과 연결되고, 상기 초기 추정 형성 유닛의 제2 출력은 상기 스위칭 유닛의 상기 제2 입력과 연결되고, 상기 스위칭 유닛의 상기 제1 출력은 상기 리버스 세 가지 논리 모델의 상기 입력에 연결되고, 상기 스위칭 유닛의 제2 출력은 상기 다이렉트 세 가지 논리 모델의 상기 입력에 연결되고, 상기 리버스 세 가지 논리 모델의 상기 출력은 상기 스위칭 유닛의 상기 제3 입력과 연결되고, 상기 다이렉트 세 가지 논리 유닛의 상기 출력은 상기 스위칭 유닛의 상기 제4 입력과 연결되고, 상기 스위칭 유닛의 상기 제3 출력은 제1 출력이 상기 제어 유닛의 상기 입력과 연결되고, 상기 제2 출력이 진단 결과 데이터의 디스플레이를 수행하는 상기 결과 해석 유닛의 상기 입력에 연결되고, 상기 제어 유닛의 상기 출력은 상기 인터페이스 유닛의 상기 제어 입력과 연결된다.

장치의 추가 실시예가 가능하고, 상기 결과 해석 유닛은 진단되는 객체의 상기 제어 입력과의 연결을 수행하는 상기 제3 출력과 함께 제공되는 것이 바람직하다.

유사한 솔루션과 본 발명의 주요 본질적인 차이점은 리버스 및 다이렉트 논리 모델의 교대 이용이다. 리버스 논리 모델의 이용은 계산 용량 또는 하드웨어의 지출을 두드러지게 줄여주고, 다이렉트 논리 모델의 이용은 획득된 결과의 불명확함을 극복할 수 있게 해준다.

본 발명에서 이용되는 새로운 진단 가능성은 진단되는 객체의 요소를 세 카테고리로 나눌 수 있게 해주는 세 가지 값의 채택으로 인해 가능하다: 동작가능, 동작불가능, 명백한 상태를 이루는 것이 아직 불가능한 상태. 진단되는 객체의 테크니컬 컨디션을 위한 세 가지 기술의 이용은 유사한 솔루션들과 본 발명의 다른 주요한 차이점이다.

엔지니어링 객체의 제어불가 장애 위치확인을 위한 알려진 방법이 기본으로 채택되고, 이는 진단되는 객체 요소의 다이렉트 컨트롤이 가능한 컨디션이 이런 요소들로부터의 신호 프로세싱에 의해 처음으로 결정되는 것을 포함한다. 그리고 직접적으로 제어되는 부분의 컨디션 및 진단되는 객체의 내부 링크에 대한 정보에 기반하여 다른 진단되는 객체 요소, 즉 직접적으로 제어되지 않는 부분의 컨디션이 결정된다. 본 발병은 진단되는 객체 요소의 테크니컬 컨디션을 구조적으로 기술하기 위한 불린 대수 변수 대신에, "동작가능", "동작불가능", "정해지지 않은 컨디션"의 값을 갖는 세 가지 값을 이용한다. 초기 테크니컬 컨디션 추정은 직접적으로 제어되는 요소들의 동작 정보에 기반하여 진단되는 객체 요소를 위해 형성된다. 그리고, 진단되는 객체 요소의 "정해지지 않은 컨디션" 값으로 주어졌던 이런 테크니컬 컨디션 추정을 명확하게 하기 위해, 주기적 프로세스가 이용되고 상기 진단되는 객체의 다이렉트 및 리버스 세 가지 논리 모델이 대체된다. 이런 프로세스 동안 진단 결과가 형성되고 상기 세 가지 값의 형식으로 지급된다. 게다가, 조절된 횟수의 주기 완료 또는 주기적으로 명시된 추정에서 변화의 부재는 진단되는 객체 요소의 테크니컬 컨디션의 요소를 명시하는 주기적 프로세스의 완료의 규칙으로 이용된다.

본 발명의 고유한 특징뿐만 아니라 전술된 이점은 첨부된 도면을 참조하여 하기 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 설명된다.

도 1은 가장 유사한 솔루션에 따른 DD(diagnostic device)의 기능도를 도시한다.
도 2(도 1과 동일)는 다이렉트 논리 모델에 기반되는 DD이다.
도 3(도 1과 동일)은 리버스 논리 모델에 기반되는 DD이다.
도 4는 본 발명에 따른 엔지니어링 시스템의 제어불가 다중 장애 위치확인 장치(device for localizing uncontrollable multiple failures in engineering systems; DTF)의 기능도이다.
도 5는 다이렉트 논리 계산 표를 도시한다.
도 6은 리버스 논리 계산 표를 도시한다.
도 7은 다이렉트 그래프의 혼합을 도시한다.

본 방법은 동작 장치(도 4)를 이용하여 구현될 수 있기 때문에, 장치의 동작을 설명하는 부분에서 전체 설명이 주어질 것이다.

엔지니어링 시스템의 제어불가 장애 위치확인 장치(도 4)는 두 입력이 DO(diagnosed object)(2)의 데이터 출력과 연결을 수행하는 IU(interface unit)(1)를 포함한다. 상기 장치는 MU(measuring unit)(3), IEFU(initial estimate forming unit)(4), SU(switching unit)(5), RTLM(reverse triplex logical model)(6)으로부터 형성된 구조화된 모델 및 DTLM(direct triplex logical model)(7), RIU(result interpretation unit)(8), CU(control unit)(9)을 더 포함한다. IU의 출력은 MU(3)의 입력과 연결되어 있고, MU(3)의 출력은 IEFU(4)의 입력과 연결되어 있다. IEFU(4)의 제1 출력은 SU(5)의 제1 입력과 연결되어 있고, 제 2출력은 SU(5)의 제2 입력과 연결되어 있다. SU(5)의 제1 출력은 RTLM(6)의 입력과 연결되어 있고, 제2 출력은 DTLM(7)의 입력과 연결되어 있다. RTLM(6)의 출력은 SU(5)의 제3 입력과 연결되어 있고, DTLM(4)의 출력은 SU(5)의 제4 입력과 연결되어 있다. SU(5)의 제3 출력은 RIU(8)의 입력과 연결되어 있고, 이 때 제1 출력은 CU(9)의 입력과 연결되어 있고, 제2 입력은 진단 결과 데이터의 디스플레이를 수행한다. CU(9)의 출력은 IU(1)의 제어 입력과 연결되어 있다.

더 나아가, RIU(8)는 DO(2)의 제어 입력과 연결을 수행하는 제3 출력과 함께 제공될 수 있다.

(도 4의) 장치는 다음과 같이 동작될 수 있다.

DO의 기능 모드의 명백한 정보를 포함하는 신호 Q, 및 DO의 요소의 테크니컬 컨디션에 대한 명백한 정보를 포함하는 신호 Z는 DTF IU(1)의 입력에 공급되고, DO에 의해 전송된다. 진단 프로세스는 주기적인 본성을 가진다. 각각의 주기는 CU 및 신호 Q로부터 오는 지침에 따라 IU가 신호 Z를, 전류 주기에서 신호들을 장애 표시 벡터 Y에 상응하는 신호로 변환하고 신호들을 IEFU로 전송하는 MU에 선택적으로 전송할 때 시작한다. 이 유닛(4)은 DO 테크니컬 컨디션 벡터

의 초기 추정 값에 상응하는 신호를 형성한다. IEFU로부터 이런 신호는 (SU의 제3 및 제4 입력 및 DTLM 및 RTLM의 출력 사이에서 제공되는 피드백을 위해) RTLM 및 DTLM의 세 가지 논리 모델의 작동 결과를 분석하는 스위칭 유닛(5)에 전송된다. 분석 결과에 따라, SU는 이런 모델 중 하나와 연결되고, DO의 테크니컬 컨디션의 현재 추정 값

에 상응하는 신호를 공급하거나(여기서 k는 진단 주기의 현재 택트의 횟수이다), DO의 테크니컬 컨디션의 마지막 추정

에 상응하는 신호를 RIU에 공급한다(여기서 h는 진단 주기의 마지막 택트의 횟수이다). RIU는 제1 출력으로부터 CU에 제어 프로세스 단계, 및 지급을 위한 신호 및 제2 출력으로부터 DO의 테크니컬 컨디션의 획득되는 추정

에 상응하는 신호 형식의 진단결과를 공급한다. DO의 재구성 신호는 충족되는 과업에 의해 제공되는 경우, RIU의 제3 출력으로부터 DO에 공급될 수 있다.

제안된 발명의 이론적 기초는 두 논리 연산자 OR 및 AND를 가진 다이렉트 그래프의 혼합 이론에 기반되었고, 대문자는 본서에서 연산자를 나타내기 위해서만 이용된다.

독립적인 장애 분석의 관점에서 고려되는 진단되는 객체의 각각의 부분은 하위 시스템, 어셈블리, 또는 요소이고, 연산자 "OR" 및 "AND"에 의해 나타나는 한벌의 입출력 논리를 가진다.

청구된 테크니컬 해결책에서 두 개의 반대되는 다이렉트 프로세스에 중요도가 결부되어 있다는 것을 유념해야 한다: 첫 번째로, 시스템에서 장애에 의해 유발될 수 있는 표시 또는 순서의 결정이고, 두 번째로, 장애 위치확인, 즉 시스템이 부정확하게 동작하는 이유를 찾는 것이다. 이런 프로세스는 각각 다이렉트 및 리버스 논리에 의해 지지된다.

세 가지 기술(description)을 가진 DO의 장애의 영향 전파 프로세스는 이런 프로세스의 다이렉트 분석 논리 규칙에 따라 일어나고, 이 룰이 도 5에 도시되었다. 이런 프로세스는 장애가 일어날 때까지 발생 포인트로부터 다른 부분 및 시스템까지의 장애 영향 전파에 상응한다.

아래에서, 도 5 및 6의 "0"은 장애의 부재를 의미하고, "1"은 장애를 의미하고, "*"의 표시 또는 영향은 확실하지 않은 컨디션을 의미한다: 소문자 "i" 및 "o"는 각각 DO의 요소의 입출력에 연관되는 연산자를 나타내기 위해 이용된다. 도 5에 도시된 심볼은 다음의 의미를 가진다;

ORi - 요소 입력에서의 연산자 "OR",

ANDi - 요소 입력에서의 연산자 "AND",

ORo - 요소 입력에서의 연산자 "OR",

ANDo - 요소 입력에서의 연산자 "AND".

표(도 5)의 마지막 두 줄에서, (줄 처리된) 일부 조합이 부재, 즉 상응하는 공식이 존재하지 않고, 제공되는 조합이 연산자 "OR" 또는 "AND"에 상응하는 정의와 모순되는 것을 유념해야 한다.

역행 분석 논리는 출력이 알려질 때 요소 입력에 있을 수 있는 것에 상응한다. 이는 장애 (추적) 위치확인의 방향과 상응하고, 그 표시로부터 시작한다. 도 5에 도시된 공식의 인버전(inversion) 결과는 도 6에 도시되었고, 인버전 후에 획득되는 상기 연산자는 문자 "r"에 의해 추가적으로 지시된다.

다중 변형을 유발하는 셀이 도 6의 음영 배경에 도시된다. 이런 상황이 일어날 때마다, 여기에서 명확하게 계산되지 않는 "장애 나무"가 가지를 친다. 따라서, 역행 분석에서 논리 연산자 OR의 출력에서 1의 존재가 두 출력에서의 1 또는 임의의 출력에서 하나의 1의 존재와 연관될 수 있다.

도 5에 도시되는 표의 일부 공식의 부재는 도 6의 셀에 상응하여 나타난 충돌(또는 모순)을 유도한다. 이런 셀은 "충돌"이란 단오를 포함한다. 충돌이 존재하는 경우, 단계에 대해 가장 근접하게 가지를 치는 전체 가정된 가지(가설)는 이용된 논리에 따라 허가할 수 없는 것으로 제거되어야 한다.

장애 모델링

본 발명은 임의의 실제 DO 및 이런 DO에서 다이렉트 그래프 혼합의 표시 및 발생이 이런 분석을 기반하여 형성될 수 있다는 것을 미리 가정한다.

예를 들어, 도 7은 (DO의 요소를 나타내는) 6개의 교점을 가진 가상의 DO의 다이렉트 그래프의 방법적 혼합을 도시한다. 그래프의 일부 교점은 가능한 장애, 일부 내부 프로세스, 및 다른 장애 표시를 가지는 요소일 수 있다. 따라서, 입출력은 오직 교점 시퀀스 개수에 의해 정의된다. 예를 들어, 교점 1 및 3은 장애를 가진 시스템의 요소이고, 교점 2 및 5는 이런 장애가 (검출되고 고쳐지고) 표시되는 시스템의 요소이고; 이에 따라 교점 4 및 6은 어떤 타입과도 연관되지 않으나, 연구된 프로세스 논리의 존재를 확실하게 하는 일부 내부 요소이다. 논리 연산자 Oro를 구현하기 위해, 선호되는 출력의 규칙은 (정해진 규정 또는 랜덤 분포를) 추가적으로 지시되어야 한다.

솔루션 구조화를 간소화하기 위해, 매트릭스 표시가 이용되었다. 다음의 표시를 소개하면:

는 정규 k-택트의 시작에서 그래프 컨디션의 j 성분의 세 가지 값이고 (

은 j 요소에서 장애의 부재를 의미하고,

은 존재, j 요소의 장애의 표시 또는 영향을 의미하고,

는 j요소의 불명확한 컨디션을 의미한다),

는 정규 k-택트 이후에 그래프의 j 성분 (교점)의 컨디션의 세 가지 값이고, 윗첨자는 그래프 교점의 입력에서의 논리 연산자의 심볼이고(예를 들어,

는 요소 입력에서 OR 연산자를 지시한다); 아래첨자는 출력에서의 논리 연산자의 심볼이다(예를 들어,

는 요소 출력의 연산자를 지시한다). 각각의 성분의 시퀀스 넘버는 물리적 컨텐츠 및 연관을 암호화한다: 장애, 표시 또는 내부 변수. 추가로 도 7의 (아크) 그래프의 연결 구조는 임의의 불확실성을 포함하지 않는다. 그 후, 다음의 공식은 도 7에 도시된 그래프와 같다.

(3)

상기 계수 매트릭스의 요소는 오직 0과 1에 의해서만 표시된다.

각각의 교점의 출력 입출력의 논리 연산자는 2진 계수 매트릭스의 열과 행에 각각 연관된다. 이에 기초하여, 공식(3)을 다음과 같이 다시 적을 수 있다.

(4)

상기 2진 계수 매트릭스는 일반적으로 DM으로 표시된다.

(4)와 같은 종류의 모델은 DTLM이고, 계수 매트릭스는 다이렉트 디펜던시 DM의 매트릭스이다. 이런 매트릭스의 주요 특성은 (이 경우 도 7에 도시된) 혼합 그래프와 같이, 주요 논리 연산자가 주요 논리 연산자의 열과 행에 할당되는 것이다.

DM에 적용되는 규칙은 다음과 같다. 오른편에 쓰여진 벡터 X에 의한 모든 연산자의 곱은 평소처럼 수행되지만, 두 개의 추가 컨디션에 놓여진다.

1. 연산자에 따라 각각의 선행 그래프 교점의 출력 논리(예를 들어, 연산자는 도 7의 각각의 열에 적혀진다)가 구현된다(도 5의 연산자 ANDo 및 Oro 참조). 연산자 ANDo의 모든 1의 열은 등가이며 1에 상응하고, 다양한 변형이 연산자 Oro에 고려되고, 각각의 1은 1과 같고, 다른 것들은 0과 같고, (도 7의 그래프에 제공되는 논리에 따라)반대의 경우도 성립한다.

2. 연산자에 따라, 각각의 교점(연산자는 각각의 행 왼쪽에 쓰여진다)의 입력 논리가 구현된다(도 5의 연산자 ANDi 및 ORi 참조). 연산자 AND에서 오직 (열

및 연산자 ANDo, Oro의 요소의 값에 따라 획득된) 두 합이 1인 경우에만 획득되고, 연산자 OR는 적어도 (유사하게 획득된) 하나의 합이 1인 경우이다.

다이렉트 디펜던시 매트릭스 외에, 적어도 하나의 EM인 2진 매트릭스가 도입된다. 이 매트릭스의 왼편의 테크니컬 컨디션 벡터 X의 곱은 관찰된 장애 표시에 상응하는 요소(또는 일반적으로 이것들의 조합)를 DO의 모든 요소로부터 선택할 수 있게 한다. 이런 매트릭스는 MU에 의해 구현된다(도 4). 고려 중인 예시적 방법으로 엑시트 매트릭스는 다음의 방정식으로 정의된다:

(5)

상기

는 진단 주기의 k-택트의 장애 표시 벡터 Y의 l 성분이고, 성분의 총 횟수는 m과 같다.

최종적으로, 장애 컨디션의 객체에서 영향 전파의 다변수 모델은 다음의 방정식에 의해 기술될 수 있다.

은 컨디셔널 타임 0에서 장애의 존재를 나타낸다.

방정식 (6)은 (DO의 요소로부터 요소까지) 교점으로부터 교점까지의 장애 영향의 일반적인 전파를 기술하고, 방정식 (4)는 (DO의 물리적 본성에 상응하는 DO의 일부 요소에 대한) 장애 표시를 기술한다.

특정 모델은 실제 시스템에서 장애 전파의 프로세스에 적절하고, 이는 시스템, 전문가의 의견 및 스케일 축소된 실험의 결과의 기술을 구조화함에 따라 지지된다. 신뢰도의 확인 후, 장애 위치확인 단계인 다음 단계가 수행된다.

장애의 (추적) 위치확인

본 테크니컬 솔루션은 장애가 단순(단일)하고 복잡(다중)한 것을 연역적으로 가정한다. 유일한 제한은 본서에 도입된 바와 같이 위치확인의 일주기 동안 장애가 변하지 않는다는 것이다.

도 (6) 및 (7)의 전술된 모델에서의 역변환의 과정은 일부 단계를 포함한다.

MU가 정규 위치확인 주기의 시작에 상응하는 시간 0에서 관찰되는 장애 표시 벡터 Y(0)를 올바르게 결정한다고 가정되었다.

단계 1. 추정

은 정규 위치확인 주기의 시작에 상응하는 시간 0에서 시스템의 전체 테크니컬 벡터 X(0)를 위해 형성되었다. 다음의 값은 벡터

의 요소에 할당되었다: "0" - 각각의 요소가 명확하게 동작 가능; "1" - 각각의 요소가 명확하게 동작 불가능; "*" - 동작이 관찰되는 장애 표시로부터 선행되어 평가될 수 없는 불확실한 요소.

이런 과정은 벡터

에 대한 방정식을 위한 전체 솔루션을 결정한다:

이하에서, Y(0) 는 m 구성성분을 가지는 장애 표시 벡터이고, X(0)는 n 구성성분을 가지는 DO의 요소를 위한 테크니컬 컨디션 벡터이고, EM은 m행 및 n열을 가지는 2진 매트릭스이고; 라인 중간의 점은 매트릭스 곱 연산을 지시한다.

일반적인 경우에, 방정식(8)의 솔루션은 다음과 같은 공식에 의해 결정된다.

여기서, 중괄호는 복수의 식별할 수 없는 솔루션을 지시하고, 그 대부분은 랜덤 요소를 가지는 벡터 μ를 다양화함으로써 유도된다. 공식(9)에서 μ는 n-랭크EM 요소를 가지는 벡터이며, 즉 요소의 개수는 EM 매트릭스의 선형 의존 행의 개수와 같고;

은 EM 매트릭스의 카노나이저이고, 즉 항등식

를 만족시키는 매트릭스이고;

은 매트릭스 랭크의 매트릭스 EM에 대한 올바른 인수이고, 즉

컨디션을 만족하는

차원을 갖는 매트릭스이다.

고려 중인 과업의 카노나이저

은 소스 매트릭스의 전치행렬 값과 같다(매트릭스 EM의 모든 요소는 0과 1로만 표시되고, 매트릭스 자체는 매트릭스 행 랭크를 가진다):

. 따라서 결과 공식은 다음의 형식을 가진다:

(10)

벡터 μ의 요소는 이하에서 (컨디션 미정) 별표 *로 나타내진다.

알려진 매트릭스 DM에 기반하여, 특히, 정규적으로 불확실한 "*"로 표시되는 벡터 X의 요소 rDM (reverse Dependency Matrix)는 장애 영향 전파의 리버스 시퀀스에서 명시된다.

소스 연산자의 (역행 분석 논리를 이용함으로써) 연산자의 반전을 치환하고 (전체 논리 연산자를 포함해 상호간의 행과 열을 바꾸고) 전치함으로써, 식(4)로부터 리버스 타임에 대한 리커런트 관계를 획득한다.

(11)

여기서

는 (현재부터 과거까지) 리버스 타임 택트의 횟수이다.

방법(11)은 RTLM(reverse triplex logical model)이고, 계수 매트릭스는 rDM(reverse dependency matrix)이다.

rDM에 작용하는 규칙은 전술한 두 상황과 비슷하다.

1. 이제, 솔루션 변형은 도 6에 따라 (두 개의 1이 한 행에 있는) 연산자 rORi 및 rANDi에 의해 유발된다. 추가의 분석에 놓여지는 장애 전파 이력의 대안의 변형이 있다. 이런 연산자의 각각의 통과 후에, 가능한 변수가 세 가지(0, 1, *)이기 때문에, 많은 분석되는 변형을 세 배로 할 필요가 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 값의 계산 동안 다른 행과 관련된 충돌이 가능하다. 그리고 나서, 장애 전파 이력과 관련 있는 가설이 생략된다.

이 경우에, 첫 번째 상황이 "장애 트리"의 가지 규칙을 정의하고, 두 번째 상황이 (진단되는 객체 논리와 모순되는) 가망 없는 브랜치를 배제한다.

일반적으로, 뒤의 단계를 만족하는 장애 위치확인 반복 과정은 다음의 공식으로 쓰여질 수 있다.

(12)

많은 주기의 택트 τ가 컨디션 벡터

의 변형(변화)의 종료 또는 일부 값

의 제한의 준비로부터 선택된다. (도 4의 DTF 동작의) 프로세스의 간략화되는 구조도, 장애 위치확인의 반복 과정 구현이 아래 나와 있다.

단계 3. 검사된 장애의 가능한 포인트는 테크니컬 컨디션 벡터의 추정

의 성분 중 획득된 하나의 값에 의해 지시된다. 0의 요소의 존재는 DO의 실질적으로 동작 가능한 요소를 보여준다. 별표의 존재는 DO의 이런 요소를 지시하고, 장애 또는 오류의 명백한 상황이 가능한 정보에 기반되어 구조화되지 않을 수 있음을 보여준다. 이는 DO에 내재된 불완전한 제어이다.

따라서, DO의 테크니컬 컨디션은 오직 불린 요소("0"-요소가 동작 가능, "1"-요소가 동작 불가능)를 가지는 벡터 X에 의해 완전히 결정된다. DTF는 IU를 통해 DO에 연결된다. 제어 조절 방법에 따라, MU는 본서에서 조건적으로 시작 시간이라 불리는 시간에 DO인 Y의 일부 요소의 테크니컬 컨디션을 제어하고, MU는 그 시간동안 장애가 관찰되는 표시벡터 Y(0)를 형성한다. Y(0)의 정보에 기반하여, IEFU는 컨디션 벡터

의 초기 추정을 형성하고, 여기서 추정은 세 가지이다. 공식(9),(10)에 따라, 엑시트 매트릭스 제로의 구조적 인수, 즉 DO의 구조적 특성에 대한 연역적 정보에 의해 불확실의 명시적인 입장이 결정된다.

장치는 주기적으로 동작한다. IEFU로부터 정보 X(0)를 수신한 후에, 테크니컬 컨디션 벡터

의 추정의 불명확한 성분을 명시하는 주기가 시작된다. 초기 추정 형성 유닛의 새로운 정보는 상기 주기의 계산이 완료될 때까지 수신되지 않는다.

그 후에, 테크니컬 컨디션 벡터 X 값을 명시하기 위해, 세 가지 논리 모델 RTLM 또는 DTLM 중 하나가 SU 지침에 의해 이용된다. 진단 결과는 RIU의 제2 출력을 통해 제공된다.

DTLM은 명시되는 다음 요소가 "*"과 같을 때, 즉 불명확한 경우에만 이용된다. 이런 경우에 RTLM의 이용은 생산적이지 않고(도 6 참조), "*"를 가지는 출력으로부터의 전이는 항상 입력의 불명확성, 즉 시스템에서의 불명확한 곱셈을 유도하고, DTLM은 완전히 이용되지는 않지만 명시되는 성분에 상응하는 부분 안, 즉 행 안에서 이용된다. 다른 모든 경우에는 RTLM이 이용된다. 이는 계산 량을 두드러지게 줄여준다.

또는 2n 및 더 많은 단계가 수행되는 경우, 정지 준비가 충족된다. 따라서, 많은 반복이 2n을 초과하지 않으며, 여기서 n은 DO의 진단되는 요소의 개수다.

청구된 솔루션에서 테크니컬 효과, 즉 효율성은 물리적 프로세스의 모든 복잡도를 DO에 고려하기 때문에 확실해지고, 장애 위치확인 장치 및 방법은 논리 변수를 가지고 배타적으로 동작하고, 이용된 대수 규칙의 간단성은 현저하게 가속화된 시간으로 정보를 가공할 수 있게 한다. 그 결과, 거의 진단 결과를 획득하는 것이 실시간으로 가능하다.

깊이는 이용되는 세 가지 논리 모델에서 DO(2)의 모든 (중요하거나 알려진) 내부 링크의 실질적 (구조가 반영된) 이용에 의해 확실시되고, 수영할 수 있는 관심, 이런 부분에 실제로 존재하는 상호간의 영향과 함께 고려할 수 있게 하고, 이는 문맥에 의존하고 요소, 모듈, 유닛, 장치 또는 하위 시스템으로서 이해된다.

신뢰도는 제어되는 DO 부분의 테크니컬 컨디션의 세 가지 기술에 의해 확실시 된다. 이는 정의된 상태에서 그들의 동작의 명확한 정의와 함께 모든 객체 파트 및 DO 파트를 조합하는 하나의 그룹을 두 그룹으로 강력하게 나눌 수 있게 하고, 이를 위해 테크니컬 컨디션을 명확하게 정의하는 것은 객관적으로 불가능하다.

다중 장애 검출의 가능성은 리버스 세가지 논리 모델 및 다이렉트 세가지 논리 모델을 교체함으로써 확실시되고, 이는 장애의 독창성에 대한 가정을 단순화하는 노력 없이 진단의 객관성을 충족할 수 있다.

게다가, 제안된 발명의 이용결과에서 획득된 바와 같이 DO 부분의 존재 및 배열에 대한 명확한 표시 및 이를 위한 테크니컬 컨디션에 대한 명확한 판단이 구조화될 수 있고, 부분을 위한 추가의 제어 포인트를 도입하고, (인터커넥팅과 같은) 복수의 내부연결을 부분들 사이에서 키움으로써 더 깊은 제어를 달성하는 측면에서, DO를 추가로 개선시키는 것에 대한 독창적인 가능성을 제공한다.

산업적 응용

엔지니어링 시스템의 제어불가 다중 장애 위치확인을 위해 청구된 방법 및 이를 구현하기 위한 장치는 특히 전체 및 하위 시스템의 기능적 진단에서 복잡하게 디자인된 엔지니어링 시스템의 프로세스뿐만 아니라, 자연적 신호 배경에서 실시간으로 장애 위치확인을 목적으로 복잡한 엔지니어링 객체의 기능적 진단을 위한 시스템 산업에서 가장 성공적으로 적용될 수 있다.

Claims

엔지니어링 시스템의 제어불가 다중 장애의 위치확인하는 방법에 있어서,
진단되는 객체로부터 신호가 수신되고;
상기 신호는 상기 진단되는 객체의 내부 링크의 정보를 고려하여 상기 진단되는 객체 요소의 초기 테크니컬 컨디션의 추정 벡터로 변환되고;
상기 진단되는 객체 요소의 테크니컬 컨디션의 추정은 주기적 프로세스를 통해 명시되고, 리버스 및 다이렉트 타임에서 상기 진단되는 객체의 구조화되는 모델을 이용하고;
상기 진단되는 객체의 상기 구조화되는 모델로서 리버스 논리 모델 및 다이렉트 논리 모델을 대안으로 이용하는 동안, 상기 테크니컬 컨디션의 추정 벡터는 상기 주기적 프로세스 동안 형성되고; 및
가변 성분의 추정은 상기 주기적 프로세스가 완료된 후에 상기 진단되는 객체 요소의 테크니컬 컨디션을 결정하기 위해 이용되도록
구성되는 방법.
제1항에 있어서,
리버스 세 가지 논리 모델 및 다이렉트 세 가지 논리 모델은 각각 상기 리버스 논리 모델 및 상기 다이렉트 논리 모델로서 이용되고, 변수는 하기 세 개의 값 중 하나를 취하고:
0 - 상기 진단되는 객체의 각각의 요소가 명확하게 동작가능,
1 - 상기 진단되는 객체의 각각의 요소가 명확하게 동작불능,
* - 상기 진단되는 객체의 각각의 요소의 동작에 대해 명확한 결론이 이뤄지지 않을 수 있음,
이에 따라, 세 가지값 "동작가능", "동작불능", "정해지지 않은 컨디션"은 상기 진단되는 객체 요소의 초기 테크니컬 컨디션의 추정 벡터의 가변 성분에 할당되고,
상기 진단되는 객체 요소의 테크니컬 컨디션은 상기 추정 명시 주기적 프로세스가 완료된 후에 결정되고,
상기 테크니컬 컨디션의 추정 벡터의 상기 각각의 가변 성분이 "0"일 경우, 동작가능,
상기 테크니컬 컨디션의 추정 벡터의 상기 각각의 가변 성분이 "1"일 경우, 동작불능,
상기 추정 벡터의 각각의 가변 성분이 "*"일 경우, 진단되는 객체의 장애 위치확인이 불가능
인 방법.
엔지니어링 시스템에서 제어불가의 다중 장애를 위치확인하는 장치에 있어서,
두 입력이 진단되는 객체의 두 데이터 출력과 각각의 연결을 수행하는 인터페이스 유닛;
측정 유닛;
초기 추정 형성 유닛;
스위칭 유닛;
리버스 세 가지 논리 모델 및 다이렉트 세 가지 논리 모델로 이루어진 구조화되는 모델;
결과 해석 유닛, 및
제어 유닛
을 포함하고,
상기 인터페이스 유닛의 상기 출력은 상기 측정 유닛의 상기 입력에 연결되고, 상기 인터페이스 유닛의 상기 출력은 상기 초기 추정 형성 유닛의 상기 입력과 연결되고, 상기 초기 추정 형성 유닛의 상기 제1 출력은 상기 스위칭 유닛의 상기 제1 입력과 연결되고, 상기 초기 추정 형성 유닛의 제2 출력은 상기 스위칭 유닛의 상기 제2 입력과 연결되고, 상기 스위칭 유닛의 상기 제1 출력은 상기 리버스 세 가지 논리 모델의 상기 입력에 연결되고, 상기 스위칭 유닛의 제2 출력은 상기 다이렉트 세 가지 논리 모델의 상기 입력에 연결되고, 상기 리버스 세 가지 논리 모델의 상기 출력은 상기 스위칭 유닛의 상기 제3 입력과 연결되고, 상기 다이렉트 세 가지 논리 유닛의 상기 출력은 상기 스위칭 유닛의 상기 제4 입력과 연결되고, 상기 스위칭 유닛의 상기 제3 출력은 제1 출력이 상기 제어 유닛의 상기 입력과 연결되고, 상기 제2 출력이 진단 결과 데이터의 디스플레이를 수행하는 상기 결과 해석 유닛의 상기 입력에 연결되고, 상기 제어 유닛의 상기 출력은 상기 인터페이스 유닛의 상기 제어 입력과 연결되는 장치.
제3항에 있어서,
상기 결과 해석 유닛은 진단되는 객체의 상기 제어 입력과의 연결을 수행하는 상기 제3 출력과 함께 제공되는 장치.