Особенности автоматизированных испытания

В предыдущем разделе было рассмотрено техническое обеспечение АСИ, иллюстрирующее главные особенности автоматизированных испытаний. Кратко опишем их остальные особенности по сравнению с испытаниями, в которых стенд управляется оператором и параметры регистрируются на основе визуальных наблюдений. Для этого воспользуемся представленным на рис. 9.3 обобщенным алгоритмом автоматизированных испытаний двигателя. Любое испытание двигателя в АСИ содержит указанные основные типы испытательных работ.

Как обычно, программы автоматизированных испытаний ГТД зависят от целей и условий испытаний на различных стадиях жизненного цикла двигателей: при проектировании и доводке, в процессе производства, на стадии эксплуатации и после ремонта.

Информативность испытаний (решаемое число задач программы испытаний) для ГТД различна в зависимости от разных стадий его существования. Например, при заводских испытаниях хорошо освоенных серийных ГТД определяются только основные параметры дроссельной характеристики и некоторые параметры функционирования систем ГТД: давления топлива, масла и

Рис. 9.3. Обобщенный алгоритм автоматизированных испытаний

гидросмесей, температура масла, виброперегрузка и т.д. При доводочных или научно-исследовательских испытаниях число измеряемых параметров возрастает до 200...1000, что должен обеспечивать ИВК.

Современная тенденция развития автоматизированных испытаний заключается в сближении объемов информации, получаемой при серийных и доводочных испытаниях ГТД. Это необходимо из-за перехода к эксплуатации ГТД по его техническому состоянию, что требует диагностирования двигателя и прогнозирования его состояния по результатам испытаний. Поэтому объемы и качество экспериментальной информации должны быть в принципе одинаковыми для разных стадий жизненного цикла двигателя и видов испытаний.

Планирование эксперимента подробно разобрано в гл. 3. Основные теории планирования экспериментов, реализованные в АСИ, позволяют ориентировать ее на решение возможно большего числа задач испытаний с высокой доверительной вероятностью оценки и регулировки характеристик ГТД. Методы планирования экспериментов предлагают для этого устойчивый и технически реализуемый алгоритм решения задачи.

При подготовке двигателя к испытаниям необходимо учитывать постоянное возрастание объема измерительной информации. Это предполагает оснащение ГТД стандартными первичными измерительными преобразователями в сечениях, определяемых используемой при доводке и диагностике математической моделью, учитывающей все значащие факторы. Таким образом, при автоматизированных испытаниях необходимо предусматривать в конструкции элементов ГТД возможность установки в них постоянно увеличивающегося количества первичных измерительных преобразователей.

Проведение эксперимента при автоматизированных испытаниях двигателя характеризуется тем, что время работы ГТД на одном режиме определяется инерцией двигателя, а не только быстродействием ИВК, который затрачивает на измерение от долей до нескольких десятков секунд. Это обеспечивает работу в «темпе эксперимента». Минимально необходимое время работы ГТД на одном режиме лимитируется не столько временем, затрачиваемым на измерение, сколько суммой времени, необходимого для перевода РУДа в новое положение, и для установления теплового, механического, газодинамического и другого равновесия. Наибольшее время занимает тепловая инерция. Время установления равновесного теплового состояния деталей ГТД при изменении режима его работы достигает сотен секунд. Инерционные механические процессы характеризуются временем приемистости ГТД, которое для разных типов ГТД находится в пределах 1...20 с. Остальные времена установления на порядок меньше последних.

При измерениях параметров двигателя ИВК должен обеспечивать непрерывную интегральную (осредненную) оценку каждого параметра или дискретную многократную его регистрацию. Это связано с тем, что для любых величин, а особенно для таких, флуктуация которых явно выражена, однократное измерение имеет существенную неопределенность результата. Неопределенность однократного измерения вызывается малым периодом наблюдения, требуемым для измерения в ИВК. При визуальном наблюдении однократной регистрации подвергается уже осредненное значение параметра из-за значительного (по сравнению с ИВК) времени наблюдения.

Высокое быстродействие ИВК позволяет проводить многократные измерения и их обработку в темпе эксперимента. Обработка эксперимента основана на методах оценки параметров двигателя и его узлов по результатам массовых измерений. Многократными градуировками типовых измерительно-командных каналов АСИ подтвержден нормальный закон распределения погрешностей автоматизированных измерений. Поэтому в ИВК используются стандартные методы проверки статистических гипотез. Еще одна особенность обработки результатов заключается в более точном определении средних значений величин, являющихся результатом многократных измерений, а также более точной регулировкой параметров, из-за учета большего числа факторов, влияющих на точность оценки или регулировки.

Остальные этапы обобщенного алгоритма автоматизированных испытаний двигателя: анализ достижения цели испытаний, диагностика двигателя и стенда, определение и исполнение корректирующих воздействий - зависят от конкретной цели и принципиально не отличаются от неавтоматизированных испытаний.

Опишем главные особенности общих для всех выше перечисленных этапов работ по управлению автоматизированными испытаниями и обработке информации.

Управление автоматизированными испытаниями основывается на современной методологии научных исследований, заключающейся в последовательном выполнении трех этапов: разработка модели - формулировка алгоритма - составление программы. Таким образом, необходимо наличие моделей - для АСИ это аналитические и статистические математические модели двигателя, стенда и их узлов.

При управлении испытаниями особенно важно автоматизировать процессы. выполняемые наиболее часто, например смену режимов работы ГТД. При сдаточных испытаниях двигатель переводится с режима на режим около 150 раз. При 100-часовых испытаниях режимы изменяются В 700 раз.

Для примера приведем алгоритм управления режимами работы ГТД:

1) указать значение величины, задающей режим (частота вращения, В температура, тяга, расход топлива и т.д.) или положение РУДа, соответствующее режиму работы, на который следует вывести ГТД, а также скорость вывода, например, в виде кода скоростного режима исполнительного механизма;

2) определить режим работы ГТД в момент указаний п. 1;

3) определить направление и величину перемещения РУДа;

4) включить исполнительный механизм перемещения РУДа с заданной скоростью в вычисленном направлении;

5) следить за координатами РУДа и при достижении вычисленного заданного положения отключить механизм его перемещения;

6) следить за режимными параметрами;

7) при выходе на стационарное состояние режимных параметров считать смену режима завершенной.

Программное обеспечение АСИ состоит из программ, обеспечивающих управление автоматизированной системой испытаний. Помимо общего программного обеспечения, реализующего математические модели двигателя и стенда, существует и специальное - связанное с решением задач испытаний двигателей и представляющее совокупность программ, реализующих алгоритмы работы АСИ. Специальное программное обеспечение должно обеспечивать АСИ работу в режиме реального времени для всех ЭВМ одного ряда. Примеры типовых операций специального программного обеспечения приведены в разд. 9.3.

Обработка информации на всех этапах автоматизированного испытания двигателей поддерживается специальным информационным обеспечением. Оно состоит из технологической, нормативно-справочной и оперативной баз данных. Технологическая информационная база содержит сведения о технологии испытаний, характеристиках оборудования стенда, кадры диалога (фреймы), словари и грамматики языков. В нормативно-справочной базе содержатся сведения о метрологической аттестации АСИ и характеристиках испытательных работ. В оперативной информационной базе хранятся данные об измеренных значениях величин, характеристиках испытаний, статистике аварий и отказов. Все перечисленные базы удобны для массового использования, если они снабжены развитой системой управления базами данных (СУБД), например, такой, как (для ПЭВМ типа ЮМ PC) dBASE III Plus или Knowledge Men. Современные СУБД позволяют на любой стадии испытаний зарегистрировать любую информацию, отобразить ее на выбранном средстве отображения и в выбранной форме, задокументировать ее согласно ГОСТам ЕСКД. Такая СУБД, как Knowledge Men, имеет программы обработки электронных таблиц, развитую графику, множество математических функций (итеративное решение систем уравнений, стандартную статистическую обработку и др.).

Важно и организационно-методическое обеспечение, которое позволяет правильно и эффективно эксплуатировать весь комплекс средств автоматизации испытаний. В состав организационно-методической документации входят общие описания АСИ и его подсистем, инструкции по их эксплуатации, описание входного языка АСИ, методы и средства поверки и др.