Tehnici avansate de diagnoză și decizie

1. DEFECTE ÎN SISTEMELE DINAMICE

Răspândirea largă şi în domenii diverse a sistemelor automate de conducere se

datorează, în primul rând, performanţelor tehnice ale acestora, performanţe ce sunt din unele

puncte de vedere net superioare celor dezvoltate de operatorul uman. Treptat, aceste structuri

complexe, înzestrate cu posibilităţi largi de operare şi susţinute de baze de date impresionante,

au pătruns în domenii vitale pentru om, adoptând roluri decizionale. Practic, fără aportul

major al sistemelor automate, nu mai pot fi concepute astăzi ramuri ale industriei chimice,

metalurgice, extractive, producerea energiei electrice, aviaţie, transporturi feroviare de mare

viteză - TGV, activitatea spaţială, etc.

Preluarea responsabilităţilor decizionale, esenţiale în procesele de conducere

automată, s-a făcut însă nu numai pe baza performanţelor tehnice ci şi cu preţul acordării

încrederii, al siguranţei în funcţionare. Întrebarea care se pune astăzi mai pregnant ca oricând

este: răspund sistemele automate acestui deziderat? Din păcate, în ciuda unor progrese

remarcabile, răspunsul este încă departe de cel dorit. Iată motivul pentru care specialiştii

domeniului fac eforturi susţinute pentru ca aceste realizări cu adevărat remarcabile să fie

însoţite de un atribut în plus: cel al siguranţei.

Acestui scop i se dedică şi prezenta lucrare care tratează anumite aspecte ale detecţiei

defectelor în buclele de reglare precum şi metodele de limitare a efectelor acestora astfel încât

sistemele automate, în ansamblul lor, să nu-şi piardă în mod catastrofal proprietăţile

funcţionale.

1.1. Formularea problemei

Preocupările legate de realizarea unor echipamente cu ajutorul cărora să se depisteze

prezenţa defectelor şi ulterior acestea să fie localizate în structura complexă a sistemelor

automate, datează încă din perioada anilor '50 şi sunt strâns legate de progresele electronicii în

general şi ale tehnicii de calcul în special. Problema a început însă să fie pusă în mod

sistematic de abia după 1960, în corelaţie directă cu programele zborurilor spaţiale şi când

intră în discuţie asigurarea în primul rând a securităţii vieţii oamenilor. Pe plan mondial se

depun eforturi susţinute în dezvoltarea acestei noi direcţii de cercetare. Presiunea economică

exercitată de concurenţa de pe piaţa liberă solicită apariţia de sisteme inteligente, de sisteme

expert şi deci implicit, utilizarea largă a echipamentelor de calcul. Totodată, noţiunea de

control (process control) se extinde, înglobând domenii noi cum ar fi: controlul automat al

calităţii, prelucrarea datelor cu scop decizional la nivel înalt în sistemele ierarhizate (process

data management) pentru o conducere strategică, asigurarea neîntreruptă a mentenabilităţii

sistemului (just-in-time maintenance) , cu alte cuvinte asigurarea securităţii şi viabilităţii

întregului ansamblu (system safety and availability). Aceasta reprezintă ceea ce în literatura

de specialitate este cunoscut ca fiind următorul pas în dezvoltarea automaticii (the next level

up) spre realizarea structurilor robuste şi tolerante la defecte.

Desigur, siguranţa în exploatare a unui sistem este dependentă în primul rând de structura

particulară a sistemului respectiv, însă se pot stabili, principial, câteva etape în algoritmul de

realizare, etape ce sunt ilustrate în figura 1.1. După stabilirea obiectivelor urmărite de

proiectant prin asigurarea siguranţei în exploatare, urmează o analiză a sistemului ce are drept

scop definirea structurală, calitativă şi cantitativă prin identificarea acestuia. Sunt reliefate

interdependenţele dintre blocurile funcţionale ce alcătuiesc ansamblul, variabilele ce le

descriu si se stabilesc valorile normale (în condiţii de funcţionare corectă) şi anormale (în

condiţii de defect) ale acestora. Următoarea etapă constă în rularea simultană şi în timp real a

mai multor modele matematice ce reprezintă: