מבוא ל- Signal Flow Graph Analysis in Troubleshooting

מערכות בקרה מהוות את עמוד השדרה של אוטומציה מודרנית, מרובוטים תעשייתיים ועד להנחיית אווירוקל. כאשר המערכות הללו נכשלות - בין אם עקב סחף חיישן, הפעלת lag, או באגים תוכנה - מהנדסים זקוקים לשיטות קפדניות, שיטתיות כדי לזהות ולתקן תקלות בתהליך של אימות (SFG) מספק בדיוק את זה: מסגרת חזותית ומתמטיקה שאותה תפיץ דרך מערכת, גילוי מוסתרת, תלויות, לא ניתן להגדיל את הפחתת נקודות קצה של קומפקטיות, ולאפסת, ולאפסת של קומפקטיות מתקדמות.

המונחים: heart Concepts

(הופנה מהדף גרף גרף מכוון שבו כל צומת מייצג משתנה מערכת (למשל, אות שגיאה, פלט בקר, פלט הצמח) וכל קצה מכוון מייצג את הפונקציה העברה FLT:0gainiginFLT:1 בין המשתנים האלה.הגרף בנוי מהדיאגרמה של המערכת או משוואות דיפרנציאליות שונות על ידי זיהוי כל צומתי הסיכום, נקודות איסוף, העברה וחסימות, בניגוד לבלוקים מרובים; אין צורך בסימנים ברורים;

צומת, אדג's, ו-Gets

[ה]ה' [ב]'] [ב]'[ה]'[ב]'[ה]'[ב]'[ה]'[ב]][ב]][ה]]][ב[[המאה ה-20]]], ו[[המאה ה-20]], [[המאה ה-20]], [[המאה ה-20]],]], [[המאה ה[[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]], [[1966]], [[1924]]]]]], [[1966]]]]]]]], [[1966]]]], [[1966]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1966]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[19

פורמולה של מייסון

פורמולה של מייסון היא הכלי המתמטי המרכזי למניעת תפקוד ההעברה הכולל מ-SFG. הנוסחה היא:

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

יצירת האות Flow Graph מ-block Diagram

לפני פתרון בעיות, עליך לבנות SFG מדויק של המערכת הדומיניאלית.התחל עם הדיאגרמת בלוק של המערכת או מודל העברת תפקוד.

שלב אחר-שלב טרנספורמציה

  1. (ב) ויקרא: ויקרא י"ד): כל משתנה בעל פה (במחשב, פלט, טעות, פלט בקר, פלט צמחי, פלט חיישן, פלט שיבוש) הופך לצומת.
  2. (ב) ,0) ,4 , ⁇ (ב) לכל חסימה: חסימה עם העברת הפונקציה G(s) הופכת לחוד מופנה של צומת הפלט שלה לתוצרת G(s).
  3. (ב) ויקרא י"א): "הצומת המסיק אשר מוסיף מספר אותות הופך לצומת יחיד; הקצוות הנכנסים כי אין לשאת את הסימנים המתאימים (ה-1 או -1) כרווחים.
  4. (ב) ויקרא י"א): "כל מקום הוא מקבץ אשר מאיזה צומת מפרשים רבים (כל אחד בדרך כלל עם רווח 1).
  5. (ב) [ה]: אם שני בלוקים נמצאים בסדרה, ניתן לשלב אותם על ידי הכפלת רווחים, אך כדי לפתור בעיות ייתכן שתרצה לשמור אותם בנפרד כדי לבודד תקלות.

דוגמה: מערכת בקרת מיקום

(ב) [17] , [17] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

פתרון שיטות שימוש ב-SFG Analysis

כאשר מתרחשת כישלון, התגובה נמדדת מתפקוד ההעברה הצפוי. ניתוח SFG מסייע נקודת ציון היכן נמצא הדיסקרטי.

שלב 1: בנו את ה- SFG וההתנהגות הצפויה

  1. לבנות את ה-SFG ממסמכים עיצוב או פונקציות העברה ידועות.
  2. חישוב תפקוד ההעברה הכולל באמצעות שלטון מייסון עבור מספר קלטות בדיקה (צעד, רמפה).
  3. רשומות צפויות ערכי מצב יציב, קביעת זמן, שולי שלב וכו '.

שלב 2: איסוף מידע אמיתי

  1. הזרקת אות מבחן ידוע (למשל, צעד או גורף סינוסאיד) בקלט המערכת.
  2. מדד את הפלט ואת אותות ביניים (למשל, טעות, תפוקה בקר).
  3. השוואת פונקציות העברה נמדדות (על ידי חלוקת פלט / תפוקה בתדירות דומיין) עם נומינאל.

שלב 3: זיהוי של דוויציות ב-SFG

תקלות בולטות כשינויים ברווחים, בלולאות נסתרות, או שבילים חסרים.

  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [ב]: [ה], [ב], [ה], [ה], [ה], [ה]], [ה], [ה],] [ה]]], [ה], [ה], [ה], [ה],], [המילה] היא פתוחה, גורמת לשגיאה יציבה או חוסר יציבות.
  • (FLT:0)Extra LusFLT:1: משוב parasitic (למשל, באמצעות הפיכה מכנית או הפרעה אלקטרומגנטית) מציג לולאות נוספות לא בעיצוב SFG. הלולאות אלה ניתן לזהות על ידי שינויים בשלב בלתי צפוי או oscillation.
  • (FLT:0) NonLisveFLT:1: ריצוף, אזורי מת, או היסטריה לשבור לינאריות. בהקשר של SFG, אלה מופיעים כרווח משתנה עם אות amplitude - אתה יכול מודל אותם עם רווחים נשגב ולבדוק אילו רמות אותות מעוררות את הלא ליניאריות.

שלב 4: השתמש בפורמולה של מייסון כדי לסווג את ה- Fault

עבור כל חשד אשם, לעדכן את ה-SFG על ידי שינוי היתרונות של קצה המתאים או הוספת / הסרת הקצוות.לטעים את הפונקציה העברה ולהשוות אותה להתנהגות נמדדת.לדוגמה, אם רווח DC נמדד הוא חצי הצפוי, חושד כי הרווח קדימה G(s) מוזנח (בשל לצבור פגם) או כי לולאה משוב חיובי נוסף עם 1 הוא נוכח (חלק של המפרק באופן שיטתי) יכול להתאים את הרכיבים הספציפיים נגד המדידה).

טכניקות לפתרון בעיות מתקדמות עם SFG

ניתוח יכולת באמצעות SFG

תקלות מערכת בקרה רבות מובילות לאי יציבות או להורדת שולי יציבות.המשוואה האופיינית של המערכת היא ה ⁇ של הנוסחה של מייסון להגדיר אפס.על ידי בניית SFG, אתה יכול לכתוב ⁇ ישירות כמו פולינומי ב s.אם המערכת הופכת לא יציבה, אתה יכול לזהות אילולאה יכולה לגרום לאי יציבות.

מספר רב של פריטים והפרעות

מערכות אמיתיות לעיתים קרובות יש יותר מאשר קלט אחד: פקודות התייחסות, הפרעות עומס, ורעש מדידה. An SFG יכול לכלול מספר רב של בלוטות מקור. בעיות לפתרון תקלות כי רק להופיע תחת עומס (למשל, ירידה בתפוקה כאשר עלייה העומס) הוא פשוט: להוסיף צומת קצה קצה קצה קצה קצה קצה ועיוות לפלט הצמח.אם ההפרעה היא גבוהה באופן בלתי צפוי (למשל, בגלל תגובה חלשה יותר מאשר סימולציה אחת) סימולציה של סימולציה של אחד phos.

שימוש בכלי תוכנה לניתוח SFG

(הופנה מהדף מייסון לגרפים גדולים הוא תוכנת עיצוב בקרה מודרנית כמו MATLAB /Simulink, Python עם ספריות שליטה, או כלי ניתוח גרף ייעודי יכול להכשיר את הבנייה והחישוב.עבור לפתרון בעיות, אתה יכול לייבא את מודל המערכת (למשל, מ-Sulink חוסם בלוק) לייצוג SFG ולאחר מכן לשנות רווחים אינטראקטיביים רבים.

ביקורת: Troubleshooting a Motor Speed Control Loop

(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) ⁇ :0) ,ProblemigmofLT:1: המנוע oscillates בתדר נמוך (approx 1 הרץ) כאשר פועל במהירות נמוכה.

  1. (ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  2. (FLT:0) ,Test מדידת FLT:1: טאטא תדירות במהירות נמוכה מראה שיא של התחדשות ליד 1 הרץ שאינו נוכח במודל נומינאל.
  3. (FLT:0)HypothesisFLT:1: לולאה משוב נוסף נוכח במהירויות נמוכות - כמעט בשל חיכוך ב נושאת המנוע המציגה אי-לינאריות מקלה שיוצרת מחזור מוגבל. לחלופין, פלט המטר עשוי להיות אזור מת אשר למעשה להפחית את קבלת משוב במהירויות נמוכות, להגדיל את הרווח ולגרום oscillation.
  4. (ב) [ה]: [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]], [ה]], [ה]][ה]]]]], [התחילה] [הת] [התחילה] [ה], ו[ה'ה']''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
  5. (FLT:0)ValidationFLT:1: עדכון ה- SFG עם מודל אזור מת וסימולציה.הסימולציה מתאימה לתדירות ההפחתה הנצפית והמצב שבו הוא נעלם (כאשר המהירות amplitude עולה על סף אזור מת).
  6. (FLT:0) SolutionFLT:1: להחליף את המטר עם אחד שיש לו אזור מת קטן יותר מאשר מהירות הפעלה מינימלית ידועה, או להוסיף אות דיטר להטית המערכת מחוץ לאזור המת.ניתוח SFG הוביל את האבחנה במהירות ללא משפט וטרור.

השוואה עם שיטות לפתרון בעיות אחרות

ניתוח אותות (Galph) אינו הכלי היחיד, אך הוא מציע יתרונות ייחודיים.הורדת בלוק מסורתי עובדת אך הופך לבולגן עבור מערכות עם מספר מסלולי משוב.ניתוח המרחבי המדינה הוא רב עוצמה, אך דורש ידע מלא של המדינה ויכול לטשטש את הקשר הישיר בין שינויים בתפקוד ורכיבים פיזיים. SFG יושב באמצע: הוא גרפי, מתמטי, קשור ישירות לאות, את היכולת לבודד ולצמצם את ה-Fight) באופן מדויק, במיוחד, כאשר הוא כולל "שיטות בקרה"ד"ד" (DLTFlastic) באופן מדויק,"מפרק" (DVal ReLT) הוא בעל השפעה"מפרק "DValancet) הוא בעל השפעה" (DVal ReLTFlasticial) של אבטחה" (DVal) של טיפול יעיל במיוחד, כלומר, "DVal ReLT) של שיטות בקרה" (DV) של אבטחה" (DVal ReLT) הוא בעל גישה יעילה במיוחד, כלומר, שימוש ב-Fin-Fin-Flasticial) של שיטות בקרה" (DV) של אבטחה, כלומר, כלומר, כלומר, שימוש ב-Flasticial ReLT2, שימוש ב-Flin"DVal ReLT

טיפים מעשיים ליישום SFG בשדה

  • (ב) ,0) ראו את ה-SFG ביד ראשונה, למערכות בגודל בינוני (עד - 15 נקודות) כוחות אלה, כדי להבין כל דרך אות.
  • (ב) ויקרא י"א): "כל צומת וקצה" (ב) ו"ה' (ב)" (ב)"ב)" (ב"ה)"ב)"ב[[1924]], [[1924]],]], [[1924]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]
  • (ב) ,0) תמיד למקם את הפונקציה העברת המוחות של ה-Nminal 1 לפני המעבר לנתוני מבחן.טעות בגרף נומינאל תבזבז זמן.
  • (ב) כאשר בדיקת הפגמים של ה-FLT:1, השוו את מזימה הבודה נמדדת לאחד המקוטב בכל צומת.לדוגמה, אם האות מראה רווח נמוך יותר, רווח האינטגראלי של בקר עשוי להיות גבוה מדי.
  • (FLT:0)Use the SFG כדי לחזות אילו צמתים הם רגישים ביותר FLT:1 לפרמטר וריאציות.ה נגזר החלקי של תפקוד ההעברה ביחס לרווח קצה ניתן לסווג מנוסחת מייסון (ניתוח רגישות) להתמקד בפתרון הבעיות שלך על נקודות הרגישות ביותר קודם.
  • (FLT:0) עבור תקלות לא לינאריות FLT:1, SFGs או תיאור ניתוח תפקוד ניתן להשתמש כדי להרחיב את הטכניקה כדי להגביל מחזורים ושחיקה.
  • (ב) [ה]התחילה [ה] את ההאשמה ואת ה- SFGIRLT המתוקן (הראשונה ל"ה) כך שתחזוקה עתידית יכולה לסמוך על אותה גישה אבחון.

מסקנה

ניתוח אותות Graph הוא שיטה יעילה ומדויקת מתמטית לפתרון מערכות בקרה.על ידי תרגום מערכת לתוך גרף מכוון של נקודות קצה ו הקצוות, מהנדסים יכולים לבחון באופן שיטתי מסלולים קדימה, לולאות משוב, ולקבל מערכות יחסים בשילוב עם Get Formula של מייסון, זה מאפשר חישוב מדויק של איך שינוי - בין אם חוט שבור, רכיב סחף, או הפיכה בלתי מובנת - משפיע על שיטות ניתוח חזותיים לעתים קרובות, אפילו לתקן את גודלומים של מערכת ההפעלה הפשוטה של זמן קצר מדי יום אחד, או לא ניתן לתקן את זה לא ניתן לתקן את זה.