Введение
Глава 1. Анализ объекта исследования. Аналитический обзор. Постановка задачи исследования 20
1.1. Анализ проблем проектирования и реализации элементов и устройств распределенных информационно-управляющих систем 21
1.1.1. Системы управления как инструмент обеспечения качества технологических процессов 21
1.1.2. Классификация распределенных информационно-управляющих систем и их элементов 29
1.1.3. Основные универсальные требования к распределенным информационно-управляющим системам и их элементам 30
1.2. Стандартизация процедур разработки и реализации элементов распределенных информационно-управляющих систем 32
1.2.1. Общие принципы и стандарты управления и контроля элементов и устройств РИУС 32
1.2.2. Архитектура систем управления распределенными объектами 35
1.2.3. Анализ архитектуры и возможности планирования современных систем управления и мониторинга элементов и устройств РИУС 38
1.2.4. Анализ функциональности и способов реализации элементов и устройств РИУС 41
1.3. Основные качественные и эксплуатационные показатели элементов и устройств распределенных информационно-управляющих систем и способы их обеспечения 43
1.3.1. Основные качественные и эксплуатационные показатели элементов и устройств РИУС 43
1.3.2. Применение математического аппарата и методов технической диагностики для улучшения качественных и эксплуатационных характеристик элементов и устройств РИУС 46 1.3.3. Анализ и характеристики способов обеспечения достоверности передачи информации между элементами РИУС 50
1.4. Степень проработанности темы исследования. Постановка задач исследования. Обоснование структуры диссертационной работы 53
1.5. Выводы по главе 59
Глава 2. Функциональные диагностические модели элементов и устройств распределенных информационно-управляющих систем на основе комбинирования логик 60
2.1. Анализ подходов к построению диагностических моделей элементов и устройств распределенных информационно-управляющих систем 61
2.2. Построение и исследование диагностической модели для контроля технического состояния элементов и устройств распределенных информационно-управляющих систем 64
2.2.1. Представление объекта диагностирования 64
2.2.2. Формализованное описание и исследование диагностической модели контроля технического состояния 66
2.3. Построение и исследование диагностической модели для контроля функционирования элементов и устройств распределенных информационно управляющих систем 70
2.3.1. Представление объекта диагностирования 70
2.3.2. Формализованное описание и исследование диагностической модели для контроля функционирования на основе двоичной и многозначной логики 73
2.3.3. Формализованное описание и исследование диагностической модели для контроля функционирования на основе нечеткой логики 79
2.4. Выводы по главе 84
Глава 3. Методы анализа и количественной оценки результатов диагностирования элементов и устройств распределенных информационно управляющих систем 86
3.1. Классификация способов определения интегральных оценок результатов тестового диагностирования элементов систем управления 87
3.2. Анализ и обоснование выбора критерия формирования интегральной оценки состояния элементов систем управления 90
3.3. Разработка методики количественной оценки результатов тестового диагностирования элементов РИУС 95
3.3.1. Модель построения аддитивного интегро-дифференциального критерия оценивания 95
3.3.2. Разработка методики расчета весовых коэффициентов аддитивного интегро-дифференциального критерия оценивания 101
3.3.3. Анализ обобщенной структуры АИДКО объекта контроля 107
3.3.4. Формализованная оценка влияния дифференциальной составляющей (результата теста) на интегральный результат, характеризующий степень выполнения элементарных функций 112
3.3.5. Иерархическая процедура определения количественной оценки состояния элементов и устройств РИУС 117
3.4. Методика расчета обобщенных эксплуатационно-технических показателей элементов и устройств РИУС 121
3.5. Выводы по главе 127
Глава 4. Методы анализа и повышения достоверности принятия решения по результатам диагностирования элементов и устройств распределенных информационно-управляющих систем на основе комбинирования логик 129
4.1. Анализ рисков ошибочного принятия решения при оценке результатов тестового диагностирования элементов и устройств РИУС 130
4.1.1. Применение некоторых положений математической статистики для определения условий компенсации 131
4.1.2. Анализ возможности компенсации дифференциальных оценок интегральным результатом 133 4.1.3. Формализованное определение рисков возникновения компенсации 136
4.1.4. Определение и анализ рисков возникновения компенсации для недвоичных шкал оценивания 140
4.1.5. Оценка вероятности рисков возникновения компенсации 145
4.2. Применение многоуровневых шкал оценивания результатов диагностирования элементов и устройств РИУС 151
4.2.1. Анализ достоинств, недостатков и области целесообразного применения многоуровневых шкал оценивания 151
4.2.2. Выбор шкалы для оценивания результатов диагностирования 154
4.2.3. Исследование вероятностных характеристик многоуровневых шкал оценивания 157
4.2.4. Общие рекомендации и выводы по выбору шкалы оценивания 161
4.3. Применение нечеткой логики для определения интегральных оценок результатов диагностирования элементов и устройств РИУС 163
4.3.1. Аналитическая модель решения задачи при использовании методов нечеткой логики 164
4.3.2. Моделирование принятия решения для разных шкалах оценивания 165
4.3.3. Преимущества применения нечеткой логики 167
4.3.4. Программное моделирование расчета интегральной оценки 169
4.4. Выводы по главе 172
Глава 5. Контроль функционирования элементов и устройств распределенных информационно-управляющих систем на основе алгоритмов тестового диагностирования 174
5.1. Применение положений и аппарата технической диагностики к решению задач реализации и оценки результатов диагностирования элементов и устройств РИУС 174
5.2. Классификация и анализ подходов к подготовке и реализации тестового диагностирования элементов и устройств РИУС 180
5.2.1. Классификация, обзор и анализ методов тестового диагностирования 180
5.2.2. Классификация средств контроля (диагностических тестов) 183
5.2.3. Классификация и реализация способов дешифрации и оценивания результатов тестового диагностирования 188
5.2.4. Классификация алгоритмов обнаружения и поиска элементарных функций с недостаточной степенью выполнения 194
5.2.5. Классификация и формализованное представление результатов тестового диагностирования 198
5.3. Разработка и исследование алгоритмов безусловного поиска при проверке правильности функционирования элементов РИУС 201
5.4. Разработка, реализация и верификация алгоритма условного поиска проверке правильности функционирования элементов РИУС 209
5.4.1. Подход к реализации условной процедуры тестирования 209
5.4.2. Разработка и реализация алгоритма условного поиска на основе дихотомии 213
5.4.3. Применение интегро-дифференциального критерия для оценки результатов условной процедуры поиска 218
5.4.4. Реализация алгоритма условного поиска 220
5.4.5. Верификация предложенного алгоритма условного поиска с помощью программы имитационного моделирования 223
5.5. Выводы по главе 227
Глава 6. Контроль функционирования элементов и устройств распределенных информационно-управляющих систем на основе комбинирования методов двоичной и нечеткой логики 228
6.1. Разработка, верификация и применение метода контроля функционирования элементов РИУС, построенного на основе математического аппарата двоичной логики 228
6.1.1. Анализ и количественная оценка результатов реализации диагностических тестов 229
6.1.2. Разработка и применение метода анализа логических условий для дешифрации результатов диагностического теста оценки степени выполнения элементарных функций 239
6.1.3. Алгоритм дешифрации результатов диагностических тестов оценки степени выполнения элементарных функций 247
6.2. Разработка, верификация и применение метода контроля функционирования элементов РИУС, построенного на основе математического аппарата нечеткой логики 261
6.2.1. Применение аппарата нечеткой логики для контроля и оценки результатов тестового диагностирования 261
6.2.2. Разработка метода дешифрации результатов тестового диагностирования с использованием нечеткой логики 264
6.3. Выводы по главе 271
Глава 7. Методы повышения контролепригодности элементов и устройств распределенных информационно-управляющих систем 272
7.1. Общий подход к повышению контролепригодности элементов и структур распределенных информационно-управляющих систем 273
7.2. Контролепригодное проектирование диагностической модели элемента РИУС как объекта контроля 277
7.2.1. Основные подходы к проектированию контролепригодной структуры диагностической модели 277
7.2.2. Проектирование контролепригодной структуры функциональной диагностической модели 280
7.2.3. Анализ вариантов построения таблиц диагностирования элементарных функций 283
7.2.4. Разработка общей методики формирования контролепригодной структуры диагностической модели 288
7.3. Повышение контролепригодности элементов РИУС на этапах разработки, производства и эксплуатации 292
7.3.1. Реализация рекомендаций по повышению контролепригодности элементов и устройств РИУС на этапе разработки и производства 294
7.3.2. Реализация рекомендаций по повышению контролепригодности элементов и устройств РИУС на этапе эксплуатации 298
7.3.3. Повышение контролепригодности элементов и устройств РИУС на этапе внедрения и эксплуатации с использованием преобразователя протоколов 308
7.4. Выводы по главе 314
Глава 8. Научные подходы, методы и алгоритмы мягкого декодирования сигналов и сообщений в трактах передачи информации между элементами распределенных информационно-управляющих систем 316
8.1. Анализ помех и искажений сигналов в канале передачи информации .317
8.2. Классификация и анализ модели ошибок и способов принятия решения на уровне элементарного сигнала (символа) 321
8.3. Разработка математической модели и алгоритма принятия решения в ПРС с использованием аппарата и методов нечеткой логики 323
8.4. Модели и способы практической реализации предложенного алгоритма принятия решения на основе нечеткой логики в ПРС 327
8.5. Разработка математической модели и алгоритма принятия решения в ВРС с использованием методов нечеткой логики 333
8.6. Выводы по главе 342
Глава 9. Апробация и практическая реализация теоретических результатов диссертационного исследования 344
9.1. Системы управления, мониторинга и диагностирования элементов и устройств РИУС 344
9.1.1. Реализация диагностирования в процессе производства элементов и устройств систем управления 345
9.1.2. Реализация контроля и диагностирования в процессе эксплуатации элементов и устройств РИУС 348
9.2. Разработка и внедрение адаптера интерфейсов управления в двухуровневой системе мониторинга и администрирования элементов и устройств РИУС 350
9.3. Разработка и реализация методики сравнительного анализа и выбора системы управления и мониторинга элементов РИУС 352
9.4. Повышение контролепригодности элементов и устройств промышленных РИУС 354
9.5. Применение моделей и алгоритмов декодирования в приемных устройствах промышленной аппаратуры РИУС 355
9.6. Внедрение результатов исследования в образовательный процесс подготовки специалистов в области диагностики и контроля элементов и устройств РИУС 357
9.6.1. Автоматизированная система дистанционного управления и контроля лабораторного оборудования, построенного на базисных элементах РИУС 357
9.6.2. Реализация программно-аппаратных лабораторных стендов по изучению систем управления, диагностики и контроля промышленных элементов и устройств РИУС 360
9.7. Выводы по главе 363
Заключение 365
Список литературы 368
Приложение А 391
Приложение Б 400
Приложение В 403
Приложение Г 405
Приложение Д 411
