Component Monitoring to Manage the Redundancy of an Onboard Equipment Complex

封面

如何引用文章

全文:

详细

This paper considers the technical condition monitoring problem for the components of an onboard equipment complex to perform its real-time reconfiguration. The idea is to use at least three levels of monitoring systems: the nearest perspective, only traditional built-in control (BiC) means to detect faults; the next level, BiC means together with auxiliary means to increase the reliability of technical diagnosis, including mutual cross-pair monitoring; the distant perspective, logical processing algorithms for system observations as a whole based on the normalized rules of functional hazard assessment (FHA) of aviation equipment. Mathematically, the pair monitoring of component conditions consists in forming the so-called preference matrices; their values and special tables are used to determine the condition of diagnosed objects with high reliability and, moreover, to evaluate possible errors of diagnostic tools. For third-level methods, an action sequence is proposed as follows: the reverse and direct logical models reproducing the dependencies of failure states based on FHA results are alternatively initiated. An updated methodology for handling triplex logical models is proposed. The main advantages of logical models––significant simplicity and universality––ensure their effectiveness in a wide range of dynamic systems of varying complexity. A methodological example illustrates the application of logical triplex models.

作者简介

V. Bukov

Research Institute of Aviation Equipment

Email: v_bukov@mail.ru
Zhukovsky, Russia

A. Bronnikov

Bauman Moscow State Technical University

Email: bronnikov_a_m@mail.ru
Moscow, Russia

A. Vorob’ev

Research Institute of Aviation Equipment

Email: vorobiev@niiao.ru
Zhukovsky, Russia

A. Popov

Zhukovsky–Gagarin Air Force Academy

Email: saga30@yandex.ru
Voronezh, Russia

V. Shurman

Ramenskoye Instrument-Making Design Bureau, Zhukovsky Branch

Email: vshurman@rpkb.ru
Zhukovsky, Russia

参考

  1. Zhang, Y., Jiang, J. Bibliographical Review on Reconfigurable Fault-Tolerant Control Systems // Proc. the 5th IFAC Symposium on Fault Detection, Supervision and Safety for Technical Processes. – Washington D.C., 2003. – P. 265–276.
  2. Willsky, A.S. A Survey of Design Methods for Failure Detection in Dynamic Systems // Automatica. – 1976. – No. 12. – P. 601–611.
  3. Patton, R.J., Frank, P.M., Clark, R.N. Issues of Fault Diagnosis for Dynamic Systems. – London: Springer, 2000.
  4. Букирев А.С., Савченко А.Ю., Яцечко М.И., Малышев В.А. Система диагностики технического состояния комплекса бортового оборудования воздушного судна на основе интеллектуальных информационных технологий // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. – 2020. – Т. 8, № 1 (28). – С. 12–24. [Bukirev, A.S., Savchenko, A.Y., Yatsechko, M.I., Malyshev, V.A. Diagnostic System for the Technical Condition of the Aircraft Avionics Complex Based on Intelligent Information Technologies // Modeling, Optimization and Information Technology. – 2020. – Vol. 8, no. 1 (28). – P. 12–24. (In Russian)]
  5. Diagnosis and Fault-tolerant Control 1: Data-driven and Model-based Fault Diagnosis Techniques / Coordinated by V. Puig and S. Simani. – London: ISTE Ltd; Hoboken: John Wiley & Sons Inc., 2021.
  6. Diagnosis and Fault-tolerant Control 2: From Fault Diagnosis to Fault-tolerant Control / Coordinated by V. Puig and S. Simani. – London: ISTE Ltd; Hoboken: John Wiley & Sons Inc., 2021.
  7. Zhao, R., Yan, R., Chen, Z., et al. Deep Learning and Its Applications to Machine Health Monitoring // Mechanical Systems and Signal Processing. – 2019. – No. 115. – P. 213–237.
  8. Пархоменко П.П, Согомонян Е.С. Основы технической диагностики (оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратные средства). – М.: Энергоатомиздат, 1981. [Parhomenko, P.P, Sogomonyan, E.S. Osnovy tekhnicheskoj diagnostiki (optimizaciya algoritmov diagnostirovaniya, apparatnye sred-stva). – M.: Energoatomizdat, 1981. (In Russian)]
  9. Сапожников В.В, Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В. Синтез схемы встроенного контроля для многовыходных комбинированных устройств на основе логического дополнения и сжатия сигналов // Изв. вузов. Приборостроение. – 2020. – Т. 63. – № 7. – С. 583–599. [Sapozhnikov, V.V., Sapozhnikov, Vl.V., Ephanov, D.V. Synthesis of a Built-in Control Circuit for Multi-Output Combinational Devices Based on Logical Complement and Signal Compression // Journal of Instrument Engineering. – 2020. – Vol. 63, no. 7. – P. 583–599. (In Russian)]
  10. Агеев А.М. Принципы хранения и мониторинга информации о конфигурациях в задаче управления избыточностью комплекса бортового оборудования // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2022. – Т. 23. – № 1. – С. 45–55. [Ageev, A.M. Principles оf Storing and Monitoring Configuration Information in the Task of On-Board Equipment Complex Redundancy Managing // Mechatronics, automation, control. – 2022. – Vol. 23, no. 1. – P. 45–55. (In Russian)]
  11. Chandler P. R. Self-repairing Flight Control System Reliability and Maintainability Program Executive Overview // Proc. IEEE National Aerospace and Electronics Conf. – Dayton, OH, 1984. – P. 586–590.
  12. Nishiyama, T., Suzuki, Sh., Sato, M., Masui, K. Simple Adaptive Control with PID for MIMO Fault Tolerant Flight Control Design // AIAA. – 2016. – Art. no. 0132.
  13. Мельник Э.В. Методы и программные средства повышения надежности сетевых информационно-управляющих систем на основе реконфигурации ресурсов вычислительных устройств: дис... д-ра техн. наук. – Таганрог: НИИ МВС и ЮФУ, 2014. [Mel'nik, E.V. Metody i programmnye sredstva povysheniya nadezhnosti setevyh informacionno-upravlyayushchih sistem na osnove rekonfiguracii resursov vychislitel'nyh ustrojstv: dis... d-ra tekhn. nauk. – Taganrog: NII MVS i YUFU, 2014. (In Russian)]
  14. Патeнт RU 2629454 C2. Способ формирования отказоустойчивой комплексной системы управления (КСУ) и отказоустойчивая КСУ: № 2016105578: заявл. 18.02.2016: опубл. 29.08.2017 Бюл. № 25 / Заец. В.Ф., Абдулин Р.Р., Кулабузов В.С. и др. [Patent RU 2629454 C2. Sposob formirovaniya otkazo-ustoichivoi kompleksnoi sistemy upravleniya (KSU) i ot-kazoustoichivaya KSU: № 2016105578: zayavl. 18.02.2016: opubl. 29.08.2017 Byul. № 25 / Zaets. V.F., Abdulin R.R., Kulabuzov V.S. i dr. (In Russian)]
  15. Буков В.Н., Агеев А.М., Евгенов А.В., Шурман В.А. Управление избыточностью технических систем. Супервизорный способ управления конфигурациями. – М.: ИНФРА-М, 2023. [Bukov, V.N., Ageev, A.M., Evgenov, A.V., Shurman, V.A. Upravlenie izbytochnost'yu tekhnicheskih sistem. Supervizornyj sposob uprav-leniya konfiguraciyami. – M.: INFRA-M, 2023. (In Russian)]
  16. ГОСТ Р 55255–2012. Воздушный транспорт. Система технического обслуживания и ремонта авиационной техники. Организация работ по диагностике технического состояния авиационной техники. Основные положения (переизд.). – М: Стандартинформ, 2020. [GOST R 55255–2012. Vozdushnyj transport. Sistema tekhnicheskogo obsluzhivaniya i remonta aviacionnoj tekhniki. Organizaciya rabot po diagnostike tekhnicheskogo sostoyaniya aviacionnoj tekhniki. Osnovnye polozheniya (pereizd.). – M: Standartinform, 2020. (In Russian)]
  17. Болелов Э.А., Матюхин К.Н., Прохоров А.В., Прокофьев И.О. Технические средства контроля при эксплуатации радиоэлектронного оборудования воздушного транспорта. – М.: ИД Акад. им. Н.Е. Жуковского, 2018. [Bolelov, E.A., Matyuhin, K.N., Prohorov, A.V., Prokof'ev, I.O. Tekhnicheskie sredstva kontrolya pri ekspluatacii radioelektronnogo oborudovaniya vozdushnogo transporta. – M.: ID Akad. im. N.E. Zhukovskogo, 2018. (In Russian)]
  18. Буков В.Н., Озеров Е.В., Шурман В.А. Парный мониторинг избыточных технических систем // Автоматика и телемеханика. – 2020. – № 1. – С. 93–116. [Bukov, V.N., Ozerov, E.V., Shurman, V.A. Pair Monitoring of Redundant Technical System // Automation and Remote Control. – 2020. –Vol. 81, no. 1. – P. 74–93.]
  19. Буков В.Н., Броников А.М., Сельвесюк Н.И. Алгоритм локализации отказов бортового комплекса на основе смешанных направленных графов // Проблемы безопасности полетов. – 2010. – № 2. – С. 57–71. [Bukov, V.N., Bronikov, A.M., Sel'vesyuk, N.I. Algoritm lokalizacii otkazov bortovogo kompleksa na osnove smeshannyh napravlennyh grafov // Problemy bezopasnosti poletov. – 2010. – No. 2. – P. 57–71. (In Russian)]
  20. Диагностирование и прогнозирование технического состояния авиационного оборудования: Учеб. пособие для вузов гражд. авиации / Под ред. И.М. Синдеева. – М.: Транспорт, 1984. [Diagnostirovanie i prognozirovanie tekhnicheskogo sostoyaniya aviacionnogo oborudovaniya: Ucheb. posobie dlya vuzov grazhd. avia-cii / Pod red. I.M. Sindeeva. – M.: Transport, 1984. (In Russian)]
  21. Джанджгава Г.И., Дядищев А.В., Гарифов Р.Ш. О концепции мониторинга технического состояния изделий авионики на основе применения средств и методов физической диагностики // Идеи и новации. – 2018. – Т. 6. – № 3. – С. 64–68. [Dzhandzhgava, G.I., Dyadishchev, A.V., Garifov, R.Sh. O koncepcii monitoringa tekhnicheskogo sostoyaniya izdelij avioniki na osnove primeneniya sredstv i metodov fizicheskoj diagnostiki // Idei i novacii. – 2018. – Vol. 6, – no. 3. – P. 64–68. (In Russian)]
  22. Мозгалевский А.В., Калявин В.П. Системы диагностирования судового оборудования. Уч. пос. – Л.: Судостроение, 1987. [Mozgalevskij, A.V., Kalyavin, V.P. Sistemy diagnostirovaniya sudovogo oborudovaniya. Uch. pos. – L.: Sudostroenie, 1987. (In Russian)]
  23. Соколов Н.Л. Основные принципы диагностики работоспособности бортовой аппаратуры автоматических КА и выработки рекомендаций по устранению нештатных ситуаций // Успехи современного естествознания. – 2007. – № 6. – С. 16–20. [Sokolov, N.L. Osnovnye principy diagnostiki rabotosposobnosti bortovoj apparatury avtomaticheskih KA i vyrabotki reko-mendacij po ustraneniyu neshtatnyh situacij // Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. – 2007. – No. 6. – P. 16–20. (In Russian)]
  24. Барановский А.М., Привалов А.Е. Системы контроля и диагностирования бортового оборудования малого космического аппарата // Изв. ВУЗов. Приборостроение. – 2009. – Т. 52, № 4. – С. 51–56. [Baranovsky, A.M., Privalov, A.E. Onboard Monitoring and Diagnostic System of Small Space Vehicles // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Priborostroenie. – 2009. – Vol. 52, no. 4. – P. 51–65. (In Russian)]
  25. Буков В.Н., Озеров Е.В., Шурман В.А. Логический парный мониторинг с учетом серой зоны // Автоматика и телемеханика. – 2020. – № 6. – С. 88–104. [Bukov, V.N., Ozerov, E.V., Shurman, V.A. Logical Pair Monitoring That Accounts for the Grey Zone // Automation and Remote Control. – 2020. – Vol. 81, no. 6. – P. 1037–1050.]
  26. Патент RU 2557441 C2 Циклический способ локализации неконтролируемых множественных отказов технических систем в процессе их функционирования и устройство для его реализации: № 2012149034/08: заявл. 19.11.2012: опубл. 20.07.2015, Бюл. № 20 / Буков В.Н., Аверьянов И.Н., Бронников А.М. и др. [Patent RU 2557441 C2 Tsiklicheskii sposob lokalizatsii nekontroliruemykh mnozhestvennykh otkazov tekhnicheskikh sistem v protsesse ikh funktsionirovaniya i ustroistvo dlya ego realizatsii: № 2012149034/08: zayavl. 19.11.2012: opubl. 20.07.2015, Byul. № 20 / Bukov V.N., Aver'yanov I.N., Bron-nikov A.M., i dr. (In Russian)]
  27. ГОСТ Р 27.606-2013. Надежность в технике. Управление надежностью. Техническое обслуживание, ориентированное на безопасность. – М.: Стандартинформ, 2014. [GOST R 27.606-2013. Nadezhnost' v tekhnike. Upravlenie nadezhnost'yu. Tekhnicheskoe obsluzhivanie, orientirovannoe na bezopasnost'. – M.: Stanfartinform, 2014. (In Russian)]
  28. Буков В.Н. Вложение систем. Аналитический подход к анализу и синтезу матричных систем. – Калуга: Изд-во Н.Ф. Бочкаревой, 2006. [Bukov, V.N. Vlozhenie sistem. Analiticheskij podhod k analizu i sintezu matrichnyh sistem. – Kaluga: Izd-vo N.F. Bochkarevoj, 2006. (In Russian)]
  29. Буков В.Н., Бронников А.М., Сельвесюк Н.И. Модель распространения отказов для канала высотно-скоростных параметров вертолета // Проблемы безопасности полетов. – 2010. – № 10. – С. 39–51. [Bukov, V.N., Bronnikov, A.M., Sel'vesyuk, N.I. Model' rasprostraneniya otkazov dlya kanala vysotno-skorostnyh parametrov vertoeta // Problemy bezopasnosti poletov. – 2010. – No. 10. – P. 39–51. (In Russia)]
  30. Бронников А.М., Морозов Д.В. Локализация непосредственно не наблюдаемых отказов бортовых систем на основе смешанных направленных графов // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2013. – № 1. – С. 62–66. [Bronnikov, A.M., Morozov, D.V. Troubleshooting of Directly not Observable Refusals of Airborne Systems Based on Mixed Directed Graph // Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. – 2013. – No. 1. – P. 62–66. (In Russian)]

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载


Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».