Алгоритм коррекции допусков на технические параметры авиационных радиоэлектронных комплексов
В работе осуждаются особенности исследований статистической зависимости между контролируемыми параметрами авиационных радиоэлектронных комплексов (РЭК). На основе полученных зависимостей разработан алгоритм коррекции допусков на контролируемые параметры авиационных РЭК, позволяющий уменьшить число отказов комплекса и снизить материальные затраты на его эксплуатацию.
На этапе проектирования радиоэлектронного комплекса задается перечень показателей качества его функционирования - тактико-технических характеристик и требования к их значениям. Показатели качества функционирования комплекса являются сложными функциями и функционалами контролируемых и управляемых значений параметров составных конструктивных частей комплекса: элементов, модулей, блоков, изделий и т. п.
, ,...,.(1)
Заданные требования (ограничения) к значениям (1) могут быть следующих видов:
- - двухсторонние ограничения ; - односторонние ограничения, когда задается только нижнее ограничение Fi1 (чем больше значение Fi, тем лучше) либо верхнее ограничение Fi2 (чем меньше, тем лучше).
Исходя из заданных ограничений, определяется область работоспособности комплекса в виде пересечений множеств:
F11?ц1(x1,x2,...,xn)?f12?...?fR1?цR(x1,x2,...,xn)?цм(x1,x2,...,xn)?цм2 (2)
И получении зависимости
(3)
На множестве значений параметров.
Область работоспособности (3) в N - мерном пространстве является очень сложной и в большинстве случаев до конца неизвестной в силу неизвестности некоторых аналитических зависимостей в (1). В этой ситуации разработчики комплекса и квалифицированные эксперты принимают гипотезу о независимости параметров и эмпирическим путем аппроксимируют область (3) допусковой областью. В результате апроксимации на каждый параметр назначаются двухсторонние или односторонние допуски.
Аппроксимация допусковой областью существенно упрощает понятие отказа комплекса и процедуру управления значениями параметров в поля своих допусков, но не позволяет оценить методические ошибки ложного и необнаруженного отказов, хотя бы на качественном уровне. В работе [1] рассматривается пример аппроксимации известной области работоспособности в виде N-мерного шара допусковой областью в виде N-мерного куба. Приведены три случая апроксимации: куб вписывается в шар, равновеликий и описанный около шара кубы. В первом случае строго доказано, что при увеличении размерности контролируемых параметров куб стягивается в точку и растет вероятность ложного отказа. Во втором и в третьем случаях при, область работоспособности стягивается в точку, т. е. увеличивается вероятность необнаруженного отказа. Таким образом, даже при известной области работоспособности формализованная задача аппроксимации допусковой области с точки зрения ложных и необнаруженных ошибок до конца не решена.
Цель работы - исследовать особенности аппроксимации реальной области работоспособности допусковой областью, статистическую зависимость между параметрами РЭК и использовать эту зависимость для повышения эффективности управления значениями параметров за счет коррекции допусков на них.
1. Постановка задачи. Пусть в подразделении имеется N однотипных воздушных судов (ВС), на которых установлены N одинаковых РЭК. Производится подготовка РЭК к полетам, связанная с контролем заданного перечня параметров для определения технического состояния каждого комплекса и управления этим состоянием для обеспечения их работоспособности.
Контролируются также характеристики внешних воздействий на комплексы; метеоусловий; наземных и бортовых источников питания и приборов; квалификации исполнителей работ; времени суток и технологии проведения работ и т. п. Для обеспечения корректного сбора статической информации желательно, чтобы для каждого комплекса однотипные характеристики внешних воздействий незначительно отличались друг от друга.
По результатам контроля N однотипных комплексов составляется табл.1.
Таблица 1
РЭК Контр. Парам. |
1 |
2 |
3 |
............. |
N |
............. | |||||
0 |
0 |
1 |
............. |
0 | |
............ |
............ |
............ |
............ |
............. |
............. |
............. |
В табл. 1 - значение I-того количественного параметра J-того комплекса, на который назначен двухсторонний или односторонний допуск. Если значение вышло за поле допуска комплекса считается отказавшим по этому параметру. Качественный параметр принимает два значения: ноль - отказа по этому параметру нет; единица - отказ есть.
Требуется по этим исходным данным разработать методику исследования статистической зависимости (независимости) между параметрами для использования ее при коррекции допусков на параметры и снижения материальных затрат на эксплуатацию.
2. Решение задачи Из табл. 1 с учетом априорных знаний о зависимости параметров выделяются пары значений параметров. Количество таких пар равно числу сочетаний:
, (4)
И быстро возрастает с увеличением N.
Сначала выделяются пары значений количественных параметров табл. 2.
Таблица 2
............. |
............. |
Для этой пары строится диаграмма рассеивания [2], позволяющая качественно оценить тип и степень зависимости между параметрами.
В каждой строке табл. 2 выделяются минимальные и максимальные значения параметров. В прямоугольной системе координат наносят точки с координатами, т. е. наносятся N точек.
Рис 1a.
Рис. 1б.
Рис. 1в.
По относительному расположению точек делается качественный вывод о независимости или зависимости (средней, сильной, положительной, отрицательной) параметров.
На рис. 1а, 1б, 1в представлены возможные варианты диаграмм рассеивания. На рис. 1а зависимости нет (нет закономерности в расположении точек). На рис. 1б средняя положительная, а на 1в сильная отрицательная зависимости. К сожалению, не существует формального правила, разграничивающего среднюю и сильную зависимости.
Если по диаграмме рассеяния установлены те или иные типы и степени зависимостей параметров производится аппроксимация положения точек детерминированной функцией:
, (5)
В которой г - постоянные коэффициенты функции (5).
Существует большое количество методов аппроксимации в классах интерполяции, равномерного и среднеквадратического приближений. На практике рекомендуется применить метод наименьших квадратов, позволяющий учесть все особенности в расположении точек и обеспечить наименьшее СКО точек от выбранной для аппроксимации функции (5).
Количественной оценкой типа и степени линейной зависимости между параметрами является коэффициент корреляции. Для определения оценки истинного значения по строкам табл. 2 вычисляются:
- - средние значения:
- (6)
(7)
- оценка смешанного момента
(8)
- оценка коэффициента корреляции
(9)
Лежащего в пределах.
С помощью соотношений (6-10) однозначно определяется функция (5) в виде линии регрессии
(10)
Спрашивается: зачем строить диаграмму рассеивания и по ней подбирать для апроксимации функцию (5), если по табл. 2 можно формализованным способом найти функцию (5) в виде зависимости (10). Ответом на этот вопрос является пример, приведенный в [3]. Имеется априорная аналитическая зависимость между параметрами. Если имеет гауссовское распределение с математическим ожиданием равным нулю и дисперсией, то и принимается ошибочное решение о независимости параметров.
Достоинство зависимости параметров состоит в том, что если величина СКО при апроксимации устраивает потребителя, эксплуатирующего объект, то размерность контролируемых параметров N можно сократить и тем самым уменьшить материальные затраты на эксплуатацию объекта. Например, один параметр контролируется долго и дорогостоящим прибором, а второй параметр, быстро и дешевым прибором. Тогда следует контролировать второй параметр и по формуле (5) вычислять значение первого параметра.
Негативным следствием зависимости является необходимость согласования и коррекции допусков на параметры, так как, изменение значения одного параметра даже в поле допуска может привести к выходу за допуск другого параметра, и тем самым увеличить количество отказов комплекса.
Согласование и коррекция допусков производится следующим образом. В прямоугольной системе координат совмещаются существующая допусковая область работоспособности и функция (5). Вариант такого совмещения представлен на рис. 2.
Рис. 2.
На рис. 2 показаны независимые допуски, функция (5) и допусковая область работоспособности. Видно, что находится в допуске, а лежит вне поля допуска, аналогично в допуске, а вне поля допуска (заштрихованные значения параметров). Согласование и коррекцию допусков можно производить только в сторону их ужесточения (уменьшения), что неизбежно приведет к дополнительным ограничениям в эксплуатации объекта. На рис. 2 штрихпунктирными линиями показаны скорректированные согласованные допуски на параметры.
Для смешанной пары количественного и качественного и пары качественных параметров на диаграмме рассеивания информация о типе и степени зависимости (независимости) отсутствует. Однако можно установить степени линейной зависимости с помощью вычисления коэффициента корреляции. Для смешанной пары и пары качественных параметров составляются табл. 3 и табл.4.
Таблица 3
............ | ||||
0 |
0 |
1 |
............ |
0 |
Таблица 4
0 |
0 |
1 |
............ |
0 |
1 |
0 |
0 |
............ |
0 |
По одинаковому, с применением формул (6-9), алгоритму по строкам табл. 3 и 4 вычисляются средние значения; среднеквадратические отклонения; смешанные моменты и оценки коэффициентов корреляции.
На значении, которые лежат в пределах, нет формальных правил, определяющих степень линейной зависимости между параметрами. Из практического применения зависимостей, если, то принимается решение о слабой положительной или отрицательной зависимости и ей пренебрегают. В случае зависимость есть и ее необходимо использовать следующим образом. В смешанной паре табл. 3 для количественного параметра осуществляется прогнозирование значения параметра с целью предупреждения его отказа с заданной степенью вероятности. Это позволит предотвратить отказ качественного параметра.
Сложнее решить проблему управления качественными параметрами в табл. 4. Отказы являются внезапными и применение методов прогнозирования для них малоэффективно. Один из подходов к использованию зависимости может быть основан на методах теории надежности, но эти методы в этом направлении недостаточно исследованы.
Разработанная методика имеет практическую ценность при эксплуатации РЭК, позволяет сократить материальные затраты на эксплуатацию и уменьшить количество отказов комплексов за счет коррекции допусков на их параметры.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кузьмин А. Б. Достоверность допусковых методов контроля сложных технических систем. Изв. АН СССР. Автоматика и телемеханика, 1987,
№10.
- 2. Статистические методы повышения качества. Под ред. Хитоси Кумэ. М.: Финансы и статистика. 1990. 3. Тихонов В. И. Статистическая радиотехника. М: Радио и связь. 1982.
Допуск коррекция авиационный радиоэлектронный
Сведения об авторах
Кузьмин Александр Борисович, 1949г. р., доктор технических наук, профессор, старший научный сотрудник, окончил Военно-воздушную инженерную академию им. Н. Е. Жуковского (1976 г.), Московский государственный университет им. М. В Ломоносова (1981г.), автор более 100 научных трудов, область научных интересов - эксплуатация сложных технических объектов и систем.
Кривоносов Владимир Юрьевич, 1974г. р., окончил Военно-воздушную инженерную академию им. Н. Е. Жуковского (2003 г.). Область научных интересов - управление качеством производство сложных технических систем.
Похожие статьи
-
Устройство числового программного управления 2Р22, именуемое в дальнейшем "устройство", предназначено для управления металлообрабатывающими станками. По...
-
Розрахунок допусків ведемо для одного з основних компонентів спеціального елементу - кварцового резонатора. Рівнянням похибки заданого параметру ЕА у...
-
Оценка параметров многомерной функции распределения - Измерения параметров сигнала
Параметр амплитуда сигнал 6.1. Обобщение основных определений на многомерные распределения. До сих пор мы изучали теорию оценок параметров или самих...
-
Оценка неэнергетических параметров - Измерения параметров сигнала
Сигнал зависит от какого-либо неэнергетического параметра А , которым может быть задержка сигнала или смещение частоты (эффект Доплера в радиолокации)....
-
Авто транспортное предприятие - "Trash Box Service" Адрес: Московская область, г. Москва, проспект Свободный, д.76 Состав МП: ЗИЛ - 5301(бортовой) 40 ед....
-
Определение основных параметров автогрейгера, Масса автогрейдера - Технические основы создания машин
Основными параметрами автогрейдера являются мощность двигателя, колесная формула, размер шин, первая расчетная рабочая скорость и максимальная расчетная...
-
Наименование разработки: Разработка генератора с мостом Вина Основание для создания: Материалы научно-методических разработок. Назначение и цель...
-
Введение - Система технического обслуживания и ремонта локомотивов
Система технического обслуживания и ремонта локомотивов (СТОР) устанавливается в целях обеспечения устойчивой работы локомотивного парка, поддержания его...
-
Во временной области Класс методов цифровой обработки зашумленных речевых сигналов, который основан на построении математических моделей речевых сигналов...
-
Механические параметры оптических волокон - Параметры оптических волокон
К механическим параметрам ОВ относятся: * прочность волокна; * динамическая прочность на разрыв; * параметр нагрузки разрушения; * стойкость к изгибам; *...
-
Методы получения оценок параметров - Измерения параметров сигнала
Многие важные задачи обработки сигналов сводятся к получению статистических выводов относительно всех или некоторых неизвестных параметров сигналов. При...
-
Для наблюдения за достоверностью информации, полученной от спутников, бортовое оборудование СНС должно иметь функцию автономного контроля целостности...
-
Введение - Технологический расчет комплекса технического обслуживания АТП
На этапе становления и развития рыночных отношений в России автомобильный транспорт и автосервис получил новый импульс для своего развития. Экономика...
-
В процессе выполнения курсового проекта, мы систематизировали, закрепили и получили новые знания по дисциплине "Техническое обслуживание автомобилей"....
-
Организационная часть - Технологический расчет комплекса технического обслуживания АТП
Выбор метода организации ТО и ТР. Формы и методы организации и управления Инженерно-техническая служба автотранспортного предприятия в своей повседневной...
-
Комплекс устройств локомотивного хозяйства Устройства локомотивного хозяйства располагаются на тяговой территории, занимающей место на территории...
-
Описываемый алгоритм (оригинальное название Minimum Mean-Square Error estimation) впервые был предложен в работе. Как и вычитание спектров алгоритм...
-
В результате расчета необходимо определить периодичность и трудоемкость работ по автотранспортной организации; объем работ численность рабочих и площадь...
-
Характеристики комплекса G1000 Комплекс G1000 представляет собой комплексную полнофункциональную систему, выполняющую пилотажные функции, функции...
-
Методы борьбы с "музыкальным тоном" - Разработка и исследование алгоритма очистки речевого сигнала
Одна из проблем метода спектрального вычитания - так назывемый " Музыкальный Тон" . Он появляется вследствие того, что коэффициенты STFT шумовых сигналов...
-
Измерение температуры термометрами электрического сопротивления (ТС) основано на свойствах проводников и полупроводников изменять свое активное...
-
Введение - Разработка комплекса приборов для измерения температур
Существуют два основных способа для измерения температур - контактные и бесконтактные. Контактные способы основаны на непосредственном контакте...
-
Этап 1. Пусть имеется исходный зашумленный сигнал, состоящий из чистого речевого сигнала и некоррелированного аддитивного шума, который определяется...
-
Построение профиля пути - Система технического обслуживания и ремонта локомотивов
Продольным профилем железнодорожного пути называется вертикальный разрез земной поверхности по трассе железнодорожной линии. Элементами профиля пути...
-
Двухпороговый компаратор, Параметры компараторов - Аналоговые компараторы
Двухпороговый компаратор (или компаратор "с окном") фиксирует, находится ли входное напряжение между двумя заданными пороговыми напряжениями или вне...
-
В качестве основного параметра, характеризующего канал связи, используется вероятность ошибки р в зависимости от отношения h средних мощностей сигнала Wс...
-
Тяговый расчет проводят при проектировании нового автомобиля или модернизации существующей конструкции. Он сводится к определению параметров внешней...
-
Определение чувствительности производится с помощью измерительного генератора, уровень входного сигнала которого или нормирован с допускаемой для поверки...
-
Задача Перед тем, как переходить к дальнейшим экспериментам, определим характер зависимости основных характеристик протокола от параметров сети....
-
Параметры АЦП, Статические параметры - Последовательный интерфейс сигма-дельта АЦП
При последовательном возрастании значений входного аналогового сигнала UВх(t) от 0 до величины, соответствующей полной шкале АЦП UПш выходной цифровой...
-
Введение - Способы реализации алгоритмов цифровой обработки сигналов
Цифровой обработкой сигналов принято называть в вычислительной технике арифметическую обработку последовательностей равноотстоящих во времени отсчетов....
-
Динамическое шумоподавление - Разработка и исследование алгоритма очистки речевого сигнала
Для решения практической задачи шумоочистки целесообразно использовать методы динамического шумоподавления, основанные на использовании характеристик...
-
Диагностирование - Содержание и регламентации системы технических осмотров и ремонтов машин
Диагностирование - Процесс определения технического состояния объекта с определенной точностью (объекты диагностирования -- машина или ее составная...
-
Частота генератора тактовых импульсов, Гц....190 Счет ведется от числа....9 Шаг...............................1 Число состояний системы............8...
-
Предположим, что напряжение на входе детектора равно 150 мВ. Требуемый коэффициент усиления линейного тракта определяется как: (10) Реальный коэффициент...
-
Критерии согласия - Измерения параметров сигнала
В предыдущих случаях при синтезе алгоритмов оценок параметров, алгоритмов обнаружения или различения сигналов предполагалось наличие априорной информации...
-
Расчет электрической емкости представляет весьма сложную физико-математическую задачу. В инженерной практике используются справочные данные, готовые...
-
В быстродействующих системах волновое сопротивление должно иметь некоторое оптимальное значение. Критерий оптимизации в данном случае - минимум системной...
-
Визначення системи параметрів - Процес виготовлення друкованої плати
Для характеристики електронної системи, розроблюємо систему параметрів якості об'єкту. Х1 - умова балансу амплітуд: ;; Х2 - ємність фазозсувного контуру,...
-
Мета роботи: дослідження впливу зміни технічного стану окремих вузлів на поведінку діагностичних параметрів ГТД та набуття досвіду роботи з ЕОМ у...
Алгоритм коррекции допусков на технические параметры авиационных радиоэлектронных комплексов