Результат минимизации (Гл.11)

В процессе диагностирования объекта в специальном регистре накапливаются результаты проверок его состояний. После завершения операций проверок коммутатор подключает на вход логического анализатора данные регистра накопителя (на рис. 13.1 регистр и коммутатор не показаны).

Таблица 13.1

Результаты расчетов

Рис. 13.1. Схема логического анализатора результата диагностирования

В зависимости от значения набора проверок (π₄, π₂, π₆, π₃)включается или сигнальная лампа «Годен», или «Не годен» и лампа сигнализации места отказа.

13.2. ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ДИСКРЕТНЫХ КОМБИНАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ

Дискретные комбинационные устройства нашли широкое применение в схемах сигнализации и защиты от последствий отказов в различных системах бортового оборудования (логические диагностические автоматы, устройства контроля и защиты от повышения и понижения частоты и напряжения в системах электроснабжения и т.д.).

К дискретным комбинационным устройствам относятся объекты, входные, внутренние и выходные сигналы которых заданы конечными множествами, а значения выходных сигналов определяются однозначно значениями входных сигналов. Делается допущение, что изменение значений выходных сигналов происходит мгновенно вслед за вызвавшими их изменениями входных сигналов. Это справедливо при отсутствии в объекте элементов памяти, контуров обратных связей.

Дискретные комбинационные устройства могут состоять из различного вида реле, логических элементов типов И, НЕ, ИЛИ. Эти элементы могут реализовать также отрицание конъюнкции, отрицание дизъюнкции.

Каждый из элементов может иметь следующие константные виды отказов (это означает, что появившийся отказ является постоянным, а не сбоем):

• на одном из входов, независимо от значения входного сигнала, имеет место значение 1;

• на одном из входов, независимо от значения входного сигнала, имеет место значение 0;

• на выходе элемента имеет место постоянное значение или 1, или 0, независимо от значений входных сигналов.

В дальнейшем будем полагать, что каждый из элементов может иметь одновременно только один вид из перечисленных отказов. Для сложных схем в устройстве может иметься только один отказавший элемент.

Рассмотрим возможный принцип диагностирования на примере устройства, схема которого дана на рис. 13.2.Оно состоит из 9 элементов, имеет четыре входа и один выход х. Устройство реализует логическую функцию

                                     (13.1)

Будем рассматривать только константные неисправности, проявляющиеся на выходах элементов в виде константных 1 и 0.

Работоспособное состояние устройства определяется подачей па входы схемы поочередно конъюнкций сигналов соответствующих функций (13.1).

Рис. 13.2. Пример схемы дискретного устройства

При этом на выходе х должен быть сигнал 1. Затем следует подать на те же входы поочередно конъюнкции сигналов, в которых имеется отрицание хотя бы одного из входящих в них сигналов.

                                          _ _     _          _              _   _ _

Например, вместо аb подать ad или ab; вместо ad подать a d или a d и т. д. При этом на выходе х должно быть значение 0. Следовательно, для проверки работоспособности схемы оказывается необходимым подать на нее не менее 2п сочетаний входных сигналов, где п – число дизъюнкций в функции (13.1), реализуемой схемой. При этом не осуществляется поиск отказавшего элемента.

Если устройство имеет несколько входов (рис. 13.2), то имеется возможность осуществлять его диагностирование одновременно с проверкой работоспособности. Это может сократить общее число контрольных тестов, т. е. число комбинаций сигналов, подаваемых на входы схемы.

В каждом конкретном состоянии дискретное комбинационное устройство реализует какую-то одну или две вполне определенные функции, представляющие собой дизъюнкции конъюнкций значений всех входных сигналов. Одна из этих функций принимает значение 1, а другая 0. Другими словами, часть из всех возможных дизъюнкций конъюнкций входов вызывает появление на выходе схемы х = 1, а другая часть – х = 0. В некоторых состояниях схемы имеет место х = 1 или х = 0 при всех реализациях входных сигналов.

Если для рассматриваемой пары состояний устройства при одной и той же конъюнкции входных сигналов реализуемые функции являются различными, то эта пара различается данной конъюнкцией. Например, если при состоянии S₁ 

а в другом состоянии S₂

то конъюнкция     различает состояния S₁ и S₂.

Реализуя другие конъюнкции входных сигналов, можно различать ими другие пары состояний.

Если устройство имеет т входов, принимающих значения 0 или 1, то число возможных сочетаний входных сигналов равно М = 2^т.

В идеальном случае, если тест состояний из этих М дизъюнкций не является избыточным, он позволяет различить М состояний объекта контроля. Однако обычно для реальных схем объектов по функции объекта контроля невозможно определить все отказавшие элементы. Для определения части состояний необходимо использовать внутренние контрольные точки в объекте.

В качестве примера составим для схемы (рис. 13.2) полную диагностическую таблицу состояний (табл. 13.2). Здесь записывается набор всех возможных тестов, т. е. сочетаний бинарных входных сигналов на входах схемы. (В общем случае в качестве выходов могут рассматриваться рабочие выходы и специальные контрольные точки в схеме устройства).

Таблица 13.2

Диагностическая таблица состояний

	Тесты	S0	11	10	21	20	31	30	41	40	51	50	61	60	71	70	81	80	91	90
1		1	1	1	1	1	1	1	1	0	1	1	1	0	1	1	1	1	1	0	+
2		1	1	0	1	1	1	1	1	0	1	1	1	0	1	1	1	1	1	0
3		0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	1	0	1	0	1	0	1	0	++
4		1	1	1	1	1	[	1	1	0	1	1	1	0	1	1	1	1	1	0	+
5		1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0	1	1	1	1	1	0	Δ
6		0	0	1	0	0	0	0	0	1	1	1	0	0	1	0	1	0	1	0
7		0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	0	0	1	0	1	0
8		1	1	1	1	0	1	0	1	1	1	0	1	1	1	0	1	0	1	0
9		0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	1	0	1	0	1	0	1	0	++
10		0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	1	0	1	0	1	0	1	0	++
11		1	1	1	1	1	1		1	1	1	1	1	0	1	1	1	1	1	0	Δ
12		1	0	1	1	0	1	1	0	1	1	0	1	1	1	0	1	0	1	0
13		1	0	1	1	1	1	1	0	1	1	0	1	1	1	0	1	0	1	0
14		1	1	1	1	1	1	0	1	1	1	0	1	1	1	0	1	0	1	0
15		0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	1	0	1	0	1	0	1	0	++
16		1	0	1	1	1	1	1	0	1	1	0	1	1	1	0	1	0	1	0	∞

В табл. 13.2 обозначено: S₀ – работоспособное состояние устройства; 1⁰...9⁰ – состояния, при которых элемент имеет отказ вида 0; 1^I1, 2^I...9¹ – состояния, при которых элемент имеет отказ вида 1.

Эту таблицу следует проверить на повторяемость тестов и различимость состояний набором тестов. Попарным сравнением строк таблицы можно обнаружить идентичность действия некоторых тестов. Идентичные тесты в ней обозначены одинаковыми значками, представленными в последнем столбце таблицы. Из идентичных тестов для дальнейшего анализа следует оставить только по одному, а остальные исключить.

Проверка тестов на различаемость осуществляется попарным сравнением столбцов табл. 13.2. Неразличаемые состояния показаны скобками со стрелками в нижней части этой таблицы. Неразличаемые состояния следует объединить в соответствующих столбцах таблицы. В результате получится таблица, в которой исключены не несущие информации тесты и вотдельные столбцы выделены неразличаемые состояния. Далее следует произвести минимизацию числа тестов одним из уже известных методов.

В результате такой минимизации из табл. 13.2 получена табл. 13.3, в которую вместо 16 комбинаций входных сигналов включены только семь.

Из таблицы следует, что ряд состояний определяется отказами двух-трех элементов.

Таким образом, для однозначного определения отказавшего элемента в этих состояниях потребуются дополнительные проверки соответствующих элементов.

Таблица 13.3

Результаты минимизации

Тесты	S0	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10	S11
		11 41	10	21  31 51	20	30	40	50 70 80	61 81   91	60	71	90
	1	2	0	1	1	1	0	1	1	0	1	0
	1	1	1	1	0	0	1	0	1	1	1	0
	0	0	1	0	0	0	1	0	1	0	1	0
	0	1	0	1	0	0	0	0	1	0	0	0
	1	0	1	1	1	1	1	0	1	1	1	0
	1	1	1	1	1	0	1	0	1	1	1	0
	0	0	0	0	0	0	1	0	1	0	1	0

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Основа построения отдельных систем и всего комплекса бортового оборудования ВС нового поколения - цифровые вычислительные устройства (микропроцессоры, вычислители в системах навигации, управления полетом, управления авиадвигателями, цифровые приборы и регуляторы, цифровые информационные системы и т. д.). По существу множество бортовых информационных и управляющих систем представляет собой цифровые вычислительные машины (БЦВМ). Эти устройства оказывают самое существенное влияние на безопасность полетов и эффективность деятельности эксплуатационных подразделений гражданской авиации.

Современные и перспективные летательные аппараты по праву называются «цифровыми». Поэтому специалист по авиационному оборудованию (авионике) должен знать методы и средства диагностирования таких устройств.