WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

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).

Научный руководитель доктор технических наук, профессор 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) Ведущая организация Федеральное государственное бюджетное 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 «АзовоЧерноморская государственная агроинженерная академия» по адресу: 347740, Ростовская область, г. Зерноград, ул. Ленина, 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «АзовоЧерноморская 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 Президента РФ 30 января 2010 года, продовольственная безопасность является одним из главных направлений обеспечения национальной безопасности страны.

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

Уже стало очевидным, что решение проблемы технологического развития АПК только за счет приобретения современной техники, в том числе и зарубежной, невозможно. Реализовать потенциал техники, заложенный в е конструкцию, можно только при грамотной эксплуатации и техническом обслуживании.

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

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

Исследования проводились в ФГБОУ ВПО «ДГТУ» в соответствии с заданиями комплексных научно-технических программ Министерства образования и науки РФ: ЕЗН в 2010 г. тема №8; ЕЗН в 2011 г. тема №9, № гос. регистрации 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 состояниями и внешними признаками отказов;

– выявлено, что построенная диагностическая модель позволяет получать оценки вероятностей наличия отказов в объекте по информации и дезинформации 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 состоянию объекта.

Практическая значимость работы. Реализация результатов исследования позволяет:

– повысить результативность и снизить затраты времени на диагностирование гидросистемы и, как следствие, повысить сменную производительность машины, уменьшить потери урожая;

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

– расширить теоретическую базу для разработки аппаратных средств интеллектуальных 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 одобрены на научных и практических конференциях (в том числе и международных): конференция профессорско-преподавательского состава, сотрудников и студентов ФГБОУ ВПО «ДГТУ» (ДГТУ, г. Ростов-на-Дону, 2008 – 2011); «Состояние 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 решения в условиях неопределенности» (г. Пенза, 2008); «Математические методы 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 технологии» (ЮРГУЭС, г. Шахты, 2009); «Инновации, качество и сервис в технике и технологиях» (КГТУ, г. Курск, 2009); Современные информационные технологии в образовании: Южный Федеральный округ «СИТО 2010» (ЮФУ, 2010); «Инженерное обеспечение инновационного развития сельскохозяйственного 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 государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011615892 и базы данных № 2012620134.

Реализация результатов исследования. Результаты исследований используются Минсельхозпродом Ростовской области в информационном обеспечении системы технического обслуживания зерноуборочной техники. Экспертная система и база знаний о внешних признаках технических состояний, отказах и способах их устранения используются в системе технического сервиса организаций: ООО «Технический центр «Дон», колхоз имени Мясникяна, колхоз имени С.Г. Шаумяна, СПК (колхоз) «Колос», СПК колхоз имени Лукашина (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 наименований, 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 современных методов диагностирования сельскохозяйственных машин, а также сформулированы цели и задачи исследования.

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

Проблеме технического обслуживания сельскохозяйственных машин посвящены 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. Иофинова, 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. Чепурина. Накоплен обширный теоретический и экспериментальный материал.

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

Результаты анализа состояния вопроса позволили сформулировать рабочую гипотезу: повысить результативность и эффективность диагностирования 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 технических состояний;

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

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

4 – оценить результативность и эффективность применения ЭС при диагностировании ЗК.

Во второй главе «Метод диагностирования по внешним признакам технических состояний машин» приведено теоретическое обоснование метода диагностирования. При этом использован следующий подход. ТС описываются по признакам наличия в них отдельных неисправностей из множества возможных неисправностей S. Т.е. для объекта диагностирования (ОД) с множеством рассматриваемых или возможных ТС E ( – исправное состояние объекe0 E та) рассматриваются пересекающиеся подмножества неисправных состояний, m=1, 2, …, |S|, характеризующиеся наличием в ОД неисправности sm, Em E при этом допускается наличие (в любых сочетаниях) и других неисправностей из множества S (рисунок 1). Такой подход не требует непосредственного описания всех возможных ТС: описываются только исправное и подмножества неисправных состояний в общем количестве |S|+1.

Внешние признаки ТС рассмотрены как совокупности следующих составляющих (W – множество составляющих): рабочих воздействий (входов), подмножество X(t); состояний (условий), подмножество C(t); ответов (выходов), 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 (1) Y f X,C, E.

Функция (1) определяется при разработке диагностического обеспечения ОД по результатам анализа конструкции, испытаний, опыту эксплуатации.

При диагностировании непосредственно определяются (или задаются) значения входов, состояний и выходов и по известным зависимостям с некоей вероятностью определяется ТС ОД.

Рисунок 1 – Семантические связи подмножеств ТС и неисправностей ОД В результате теоретических изысканий разработан метод диагностирования 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 обонеисправностей значено множество всех W E возможных или рассматR A Em E|S| w1 … wk … w|W| e … … риваемых внешних при1 k | m | v1 R1 R1 R1w| a1 a1 a1S| знаков ТС ОД vl, l=1, 2, … …, |V|. Пространство Rl Rlk Rl|w| al внешних признаков ТС alm al|S| V vl … представлено в виде табk |w| | R|1 | R|V | R|V | a|V| a|m | a||S| v|V| лицы, строки которой V 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 составRlk ляющей k внешнего признака l. Столбцам в правой части таблицы 1 сопоставлены подмножества. В клетке (l, m) указывается значение переменной, Em alm равное условной вероятности наличия sm при условии наличия внешнего признака vl P(sm | vl).

Работа с ТВПН при диагностировании предполагает последовательную активацию строк таблицы.

Активная строка ТВПН – строка, внешнее проявление которой было зарегистрировано (наблюдалось) при осуществлении данной процедуры диагностирования, т.е. наблюдаемые значения соответствуют значениям, привеRlk 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 неисD правностей P(sm). Неисправности, включенные в диагноз, обозначаются, а sm D D их множество.

S, S 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 определить условную энтропию по признаку наличия в ОД неисправности sm относительно внешнего признака vl H(sm | vl ) P(sm | vl )log2 P(sm | vl ) P(sm | vl )log2 P(sm | vl ).

(2) При этом возможны следующие случаи.

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

2. Если – взаимосвязь отсутствует.

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

4. Если – взаимосвязь между vl и sm «жесткая»: vl однозначH(sm | vl ) 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., то в качестве оценки (sm) выH(sm | v) H(sm ) l бирается условная вероятность, которой соответствует минимальное P(sm | vl) значение для всех.

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

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

, то оценку (sm) предлагается определять так:

H(sm | v) H(sm ) l – рассчитывается среднее значение полученной дезинформации :

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

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

H(sm |V*) H(sm ) D (4).

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

P 0,При диагностировании стремятся получить информацию о наличии тех неисправностей sm, для которых текущая энтропия больше начальH(sm |V*) ной, подмножество таких неисправностей обозначено Sx,. ПоSx S H(sm) тенциальная информативность PIl строки l+ равна:

I, если Hl (Sx | V*) H (Sx | V*), PIl (5) 0, если Hl (Sx | V*) H(Sx | V*), где – текущая совместная энтропия ОД по признакам наличия неисH(Sx |V*) правностей множества Sx, вычисленная по активным строкам ТВПН:

;

H(Sx |V*) |V*), sm Sx H(sm (6) m – совместная энтропия ОД по признакам наличия неисправностей Hl (Sx |V*) множества Sx, вычисленная по (6) в предположении, что наблюдался vl; I – количество информации, которое будет получено в результате регистрации vl:

I Hl (Sx | V*) H(Sx | V*) (7).

Для формирования алгоритма диагностирования с помощью ТВПН разработаны правила, определяющие предпочтительность регистрации внешних признаков.

Полученный с помощью ТВПН диагноз предоставляет информацию двух видов: 1) о достоверном наличии неисправностей в ОД; 2) о необходимости и приоритетности (выраженной в полученных значениях (sm)) проведения дальнейших проверок с целью установления наличия или отсутствия неисправностей.

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

Разработан метод оценки результативности диагностирования с использованием следующих коэффициентов.

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

nA , при nD 0;

(8) k nD 0, при nD 0;

где nA – количество исправных элементов, признанных неисправными; nD – количество элементов, признанных неисправными.

Коэффициент полноты диагноза – характеризует наличие невыявленных неисправных элементов:

nT , при nF 0;

k (9) nF 1, при nF 0;

где nT – количество неисправных элементов, признанных неисправными; nF – количество неисправных элементов.

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

В четвртой главе «Моделирование предметной области «отказы гидравлической системы комбайна» и разработка интеллектуальной информационной системы» рассмотрены задачи, связанные с представлением знаний об отказах зерноуборочных комбайнов (ЗК) и внешних признаках ТС, и реализацией результатов 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 практичеСУБЪЕКТИВНОЕ ДИАГНОЗ ОБЪЕКТИВНОЕ ского опыта выявлена осоИнформация Техническое бенность получения инфоро наличии отказов состояние мации по внешним признаРеализация Определение перечня кам: эксперт (опытный диаэлементарных и последовательности проверок элементарных гност) эффективно испольпроверок Внешний зует при диагностировании признак внешние признаки, несущие Дезинформация дезинформацию о наличии Нулевая отказов. Это подтверждается Продолжение информация результатами теоретических наблюдения (ожидание другого исследований, приведенныИНТЕЛЛЕКТ внешнего признака) МАШИНА ми во второй главе работы.

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

Исследован процессный контур основной гидросистемы ЗК «Дон1500Б». Входами в этом случае являются управляющие воздействия (команды) оператора. Результатами процессов – выходами – являются новые состояния агрегатов и рабочих органов ЗК. Под состояниями понимаются режимы работы и состояния рабочих органов ЗК.

Для примера рассмотрено четыре процесса, выполняемых основной гидросистемой комбайна «Дон-1500Б»: подъм жатвенной части (таблица 2), опускание жатвенной части, перевод наклонного выгрузного шнека из транспортного положения в рабочее, перевод наклонного выгрузного шнека из рабочего 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 процессов 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 x1 c1 c2 y1 Отказ xi, i они описываются следующим образом (пример 1 0 0 0 0 для строки 9):

2 1 0 0 0 – краткое описание (жалоба): «жатка не 3 1 1 0 0 поднимается»;

4 1 0 1 0 – полное описание: «двигатель работает;

5 0 1 1 0 6 0 0 1 0 0 жатка находится не в крайнем верхнем поло7 0 1 0 0 жении; клавиша «подъем/опускание жатвенной 8 1 1 1 1 части» находится в положении «Подъем»;

9 1 1 1 0 жатвенная часть не поднимается».

10 0 0 1 1 1 Всего описано 25 процессов и 333 внеш11 1 0 1 1 1 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, которые 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 являются внутренними входами для гидросистемы. Внутренние выходы гидросистемы – определенные по величине и направлению силы на штоках гидродвигателей, которые являются внутренними входами для других систем, преобразующих их в выходы процессов.

Основная x1 Контур обмена гидросистема ЗК «оператор – машина» x«Дон» представx15 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ cлена состоящей из x16 Оператор Состояния общей и отличиc1 c2 c12 cc3 тельных частей Э1 Э2 Э3 Э16 Э(рисунок 3 б): обyГС1 щая часть обеспеyГСчивает подачу ДРУГИЕ СИСТЕМЫ yГИДРОСИСТЕМА ГСy16 (нагнетание) раГСбочей жидкости к Комбайн отличительным частям, распредеа) электрооборудование, гидросистема и другие системы;

Отличительные части ляющим поток рабочей жидкости Внутренние входы ЭФункция ЭГС1 и преобразующим «подъм/опускание ГСе энергию в выН жатки» ходы гидросистеЭН Общая часть мы.

ЭГСФункция «поворот Принимая, ЭГСН выгрузного шнека» что все указанные cвыше входы и выСостояния ходы являются логическими пеб) гидросистема: общая и отличительные части ременными, моРисунок 3 – Контур обмена «оператор – машина» дели возможных и поэтапная декомпозиция систем комбайна отказов описанных 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 продолжено для гидравлической системы. Выявлены и описаны возможные отказы элементов гидросистемы, их причины и методы устранения (таблица 5).

Входы Выходы Внутренние выходы 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 ГСштоках 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 ГСналичии нагнетания и отсутствии напряжения на левом электромагните секции «подъм/опускание жатвенной части» … Отказы электрооборудования – ЭУ («масса» включена) … ЭУ\03 Нет напряжения на левом электромагните секции «подъ- x1 Эм/опускание жатвенной части» (внутренний выход Э2) при переводе клавиши «подъм/опускание жатвенной части» в положение «Подъм» (вход x1) … Отказы других систем – Д Д\01 Нет подъма жатки (выход y1) при наличии необходимой силы ГС1 yна штоках гидроцилиндров (внутренний вход ГС1) … Значения вероятностей отказов и условных вероятностей появления внешних признаков при наличии отказов получены в ходе работы группы экспертов. Эти оценки отражают знания экспертов, полученные по результатам анализа конструкции комбайна, литературных источников, личному опыту диагностирования.

Фрагмент составленной ТВПН приведен в таблице 6. Левая часть таблицы приведена в сокращенном варианте (номера внешних признаков соответствуют 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:

, (10) (ОЭГ) (ОЧГ) P(ОЭГ | ОЧГ) где Р(ОЭГ|ОЧГ) – условная вероятность наличия отказа элемента гидросистемы 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 элемента 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 замыподаче 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 деошибки сборки тали и собрать в соответствии с технической документацией.

… Таблица 6 – Фрагмент ТВПН Технические состояния P(v) P(v|s) 0 ОЧ\01 … П01\01.01 П01\01.02 … ЭУ\01 ЭУ\02 ЭУ\03 … Д\01 … 0,6275 0,1355 0,0150 0,0070 0,01 0,005 0,01 0,0001.01 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 … 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 0,0Запорное устройство ЗУЛ01\2 0,0Дроссель ДЛ01\01 0,00КДН КДН\1 0,0ГЦ левый ГЦПл01.1\1 0,00ГЦ правый ГЦПл01.2\1 0,00П01\01.02 Секция «Подъем/опускание жатки» ЭГР01\3 0,0… Проектирование информационной системы производилось посредством языка графического описания UML. Для формулирования общих требований к функциональному поведению проектируемой системы разработана диаграмма вариантов использования (use case diagram). В результате анализа были составлены диаграммы 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 программы был выбран язык Java и технология Java SE. Вид окна ЭС при диагностировании представлен на рисунке 5.

В пятой главе «Организационно-техническая оценка эффективности применения экспертной системы» приведены результаты испытаний системы диагностирования, 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 и против и k 0 k 1 k 0,для предыдущей версии.

k 0,Применение разработанной ЭС позволило сократить затраты времени на сбор и анализ информации о техническом состоянии и принятие решения (т.е. в информационном и интеллектуальном аспектах) по сравнению с затратами времени на ремонт (который 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) продолжительность уменьшилась до 7 раз.

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

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

2. По результатам исследования контура обмена «оператор – машина» описано 25 процессов, выполняемых основной гидросистемой зерноуборочного комбайна, 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 таблицы внешних признаков неисправностей, связывающей 162 отказа и 1 работоспособное состояние с 333 внешними признаками технических состояний.

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

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

6. На основе результатов испытаний системы диагностирования с применением разработанной ЭС установлено, что результативность диагностирования повысилась: для новой ЭС и против для предыдуи k 0 k 1 k 0,16 k 0,щей версии ЭС. Результаты исследований позволили существенно снизить среднюю продолжительность диагностирования, а в сравнении с традиционным способом диагностирования (без ЭС) продолжительность уменьшилась до 7 раз.

7. Годовой экономический эффект на одну машину от использования предлагаемого метода диагностирования зерноуборочных комбайнов «Дон» составил 28000 руб. в условиях отдельного хозяйства и 113960 руб. в условиях МТС. Чистый дисконтированный доход составил 65182 руб. в условиях отдельного хозяйства 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 механизатор. – 2011. – №8. – С. 34 – 35.

4. Харахашян, С.М. Эффективность управления техническим состоянием зерноуборочных комбайнов с применением экспертной системы / С.М. Харахашян// Научный журнал 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 производственными и технологическими процессами [текст]/ А.К. Тугенгольд, И.В. Богуславский, 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. 20116158Рос. Федерация/ С.М. Харахашян, В.П. Димитров, П.В. Александров, К.Л. Хубиян; заявитель и правообладатель Харахашян С.М. – № 2011614078; заявл.

02.06.11; опубл. 27.07.11.

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

Харахашян, В.П. Димитров, П.В. Александров, К.Л. Хубиян; заявитель и правообладатель Харахашян С.М. – № 2011620928; заявл. 01.12.11; зарег. 31.01.– публикации в других изданиях:

8. Харахашян, С.М. Информационные технологии в системе технического обслуживания 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. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2008. – С. 86 – 90.

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

10. Харахашян, С.М. Некоторые вопросы развития стратегий управления техническим состоянием сельскохозяйственных машин [текст]/ С.М. Харахашян, В.П. Димитров, К.Л. Хубиян// Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного 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 качества работ по техническому обслуживанию и оценки остаточного ресурса агрегатов [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 неисправностей» [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. – Зерноград, 2009. – С. 281 – 287.

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

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

15. Харахашян, С.М. К вопросу разработки информационно-измерительного комплекса для зерноуборочных комбайнов [текст]/ С.М. Харахашян, И.А. Маркво// Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы 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 федеральный округ: материалы науч.-метод. конф./ ЮФУ.– Ростов н/Д, 2010.– С. 330–331.

17. Харахашян, С.М. Моделирование пространства внешних признаков технических состояний [текст] / С.М. Харахашян // Состояние и перспективы разв– ития сельскохозяйственного машиностроения: материалы междунар. науч.практ. конф. В рамках 14-й междунар. Агропромышленной выставки «Интерагромаш-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 // Вестник 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. Харахашян// 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.






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.