Réamhrá
Tá buntáistí ag baint le córas hiodrálacha cumhacht mhór, méid beag, meáchan éadrom, freagairt thapa, cruinneas ard agus dolúbthacht frith-ualaigh. Is minic a bhíonn sé ag croílár an rialaithe agus an tarchuir chumhachta i ngach cineál trealaimh agus córais. Tá ráta teip ard ag an gcóras hiodrálacha Mura ndéileáiltear leis go tráthúil tar éis na teipe, beidh tionchar aige ar an táirgeadh, agus beidh caillteanais eacnamaíocha níos mó mar thoradh air. Dá bhrí sin, is minic gurb é an staidéar ar a modhanna éifeachtacha anailíse iontaofachta agus diagnóis lochtanna an eochair chun a bheith foirfe i dteicneolaíocht thionsclaíoch [1].
Is é an modh Anailíse Crann locht (FTA) ná an gaol idir na himeachtaí seo a bhunú bunaithe ar an ngaol idir na cúiseanna díreacha agus indíreacha a bhaineann le teip agus teip an chórais, agus cúis na teipe córais a chinneadh Éagsúlacht teaglaim féideartha, chun an mhinicíocht a mheas imeachtaí an chórais agus an tábhacht a bhaineann le bun-mhodh anailíse.
Go luath sna 1960idí, d’úsáid Bell Labs an modh FTA ar dtús chun teip randamach an chórais rialaithe seolta diúracán mílíste a thuar. Ó shin i leith, d’fhorbair Boeing na Stát Aontaithe clár ríomhaire FTA le haghaidh feabhsúcháin ar dhearadh aerárthaí. Go luath sna 1970idí, rinne Institiúid Teicneolaíochta Massachusetts (MIT) anailís sábháilteachta núicléiche ag úsáid FTA agus anailís ar chrainn imeachta, agus tháinig sí ar an gconclúid gur foinse fuinnimh an-sábháilte é fuinneamh núicléach. Chuir foilsiú na tuarascála seo iarmhairtí móra i réimsí éagsúla agus chuir sé an modh anailíse crainn locht ó aeraspás agus fuinneamh núicléach chun cinn chuig earnálacha tionsclaíocha na leictreonaice, an tionscail cheimiceach agus an innealra [2].
Faoi láthair, cuireadh an modh FTA i bhfeidhm i ngach réimse den gheilleagar náisiúnta, agus tá ról tábhachtach aige maidir le hiontaofacht agus sábháilteacht an chórais a fheabhsú, agus tá raon leathan ionchais forbartha aige [3]. Tá FTA anois ar cheann de na modhanna éifeachtacha chun iontaofacht, tuar agus anailís sábháilteachta, anailís lochtanna agus diagnóis an chórais hiodrálacha.
1 FTA traidisiúnta
1.1 tréithe bunúsacha
Bunaithe ar ailgéabar Boole agus teoiric na dóchúlachta, úsáideann FTA quot;" imeachtaí" chun dóchúlachtaí lochtanna agus" geataí loighic" a léiriú; le cur síos a dhéanamh ar na caidrimh idir lochtanna comhpháirteanna. Is cur síos é an ócáid ar staid an chórais agus a chomhpháirteanna. Geataí loighic a úsáidtear go coitianta agus AGUS, NÓ, doras vótála, doirse toirmiscthe agus geataí XOR.
Caithfidh an modh FTA an gearradh íosta a leagtar síos san anailís cháilíochtúil agus chainníochtúil a réiteach. De réir an teaglaim de gheataí loighic i gcrann locht an chórais, déantar feidhm an struchtúir a dhíscríobh, agus ríomhtar an dóchúlacht go dtarlóidh an teagmhas barr trí phróiseáil dhíscaoilte chun tábhacht gach imeachta a ríomh tuilleadh.
Is éard atá sna tacair ghearrtha (tacair bhóthair) bailiúchán de chuid de na himeachtaí bun sa chrann locht. Caithfidh na príomhimeachtaí tarlú (gan tarlú) nuair a tharlaíonn na bunimeachtaí seo ag an am céanna (nach dtarlaíonn siad). Má bhaintear an tacar gearrtha (tacar bóthair) atá sa teagmhas bun go treallach ó shraith ghearrtha (tacar bóthair), is é a leithéid de shraith ghearrtha (tacar bóthair) an tacar gearrtha íosta (tacar bóthair íosta).
Is feidhm Boole í feidhm struchtúir a léiríonn staid chórais. Má tá stádas imeachta barr an chórais ag baint úsáide as athróga stáit, is í an fheidhm struchtúir feidhm fheidhm athróg stáit deireadh na hócáide. Go ginearálta, nuair a thugtar an crann locht, is féidir feidhm an struchtúir a scríobh go díreach de réir an chrainn locht. Mar sin féin, tá an abairt casta agus fada. Dá bhrí sin, sa ríomh iarbhír, cuirtear feidhm an struchtúir in iúl leis an tacar gearrtha íosta nó an tacar cosáin íosta.
1.2 FTA sa chóras hiodrálacha
Is féidir an chuid is mó de na córais hiodrálacha a chatagóiriú mar chórais in éineacht. Is minic a bhíonn na crainn locht comhdhéanta de gheataí NÓ. De ghnáth bíonn teagmhas barr mar thoradh ar aon eachtra amháin [4]. Ach ní féidir leis an gcóras iarbhír tosú ó iontaofacht gach comhpháirt hiodrálach a fheabhsú, rud a fhágfaidh go gcuirfear amú ama agus acmhainní. Bíonn tionchar suntasach ag naisc laga an chórais hiodrálacha ar iontaofacht an chórais. Braitheann iontaofacht an chórais ar cibé an bhfuil suíomh na nasc lag agus méid an tionchair tuartha go cruinn. Is féidir leis an modh FTA cabhrú le modhanna teipe an chórais a fháil amach agus naisc laga an chórais a fháil amach. Soláthraítear an anailís cháilíochtúil agus chainníochtúil agus ríomh dóchúlacht teipe an chórais agus innéacsanna iontaofachta eile chun bunús a sholáthar chun iontaofacht an chórais hiodrálacha a fheabhsú agus a mheas [5].
Mar shampla, ní comhfhreagras duine le duine iad roinnt comharthaí locht agus foinsí locht, go minic leis an bhfeiniméan a bhaineann le tuirse agus forluí, agus bíonn sé níos deacra an diagnóis locht a dhéanamh. Aithníonn an modh FTA modhanna teip uile an phríomhócáide trí chúis na príomhócáide agus an teaglaim cúiseanna a lorg, rud a d’fhéadfadh cabhrú le lochtanna féideartha sa chóras hiodrálacha a aithint d’fhonn diagnóis lochtanna a threorú agus an dearadh agus an cothabháil a fheabhsú. tuaslagán [6].
Tá na heasnaimh seo a leanas ag an modh traidisiúnta FTA: Ar dtús, nuair a dhéantar anailís ar iontaofacht an chórais, measann an modh traidisiúnta FTA nach bhfuil ach dhá staid oibre nó teip sa chuid, agus ní féidir leis meastóireacht bheacht a dhéanamh ar iontaofacht an chórais. Ar an dara dul síos, úsáideann an modh traidisiúnta FTA Bunaithe ar ailgéabar Boole, is gá fios a bheith agat go beacht ar an ngaol idir an dóchúlacht go dteipfidh ar chuid agus an teagmhas teipe, agus tógann luach dóchúlachta cuid go leor sonraí staidrimh chun an dóchúlacht a fháil luach. Beidh tionchar ag débhríocht chomhshaoil agus míchruinneas sonraí ar an dóchúlacht go dtarlóidh páirteanna, agus déileálfaidh siad leis an dóchúlacht go dtarlóidh páirteanna mar luach cruinn, rud a thabharfaidh earráid mhór do ríomh cainníochtúil an chrainn locht. Mar fhocal scoir, nuair a dhéantar an crann locht a shimpliú, Tá líon mór próiseas neamh-thrasnach ann, bíonn an ríomh an-mhór, agus uaireanta bíonn sé deacair an tacar gearrtha is lú den chrann locht a fháil.
2 FTA doiléir
Córas neamhlíneach casta de chúpláil mheicniúil, leictreach agus sreabhach is ea an córas hiodrálacha. Tá na foirmeacha teipe agus na meicníochtaí teipe casta agus éagsúil. Tá sé deacair cúis na teipe agus méid na teipe a chinneadh go cruinn [7]. Ní amháin go léiríonn cur i bhfeidhm teoiric leagain doiléir ar FTA an chórais hiodrálacha, doiléire na dóchúlachta féin, ach ceadaíonn sé an sannadh dóchúlachta go pointe áirithe earráide, ach is féidir freisin an radharc agus na sonraí turgnamhacha a bhfuil taithí innealtóirí agus teicneoirí orthu le chéile, is féidir leat débhríocht agus éiginnteacht dóchúlacht locht a réiteach níos fearr, an deacracht a bhaineann le luach cruinn dóchúlacht locht a fháil a laghdú, agus tá níos mó solúbthachta agus inoiriúnaitheachta aige.
Folaíonn an modh doiléir FTA an dóchúlacht go dtarlóidh teagmhais bhunúsacha sa chrann locht, glacann sé na huimhreacha doiléire chun na luachanna dóchúlachta beachta a athsholáthar, agus úsáideann sé geataí AND agus OR an chrainn locht traidisiúnta fós, ach tugtar isteach an t-oibreoir doiléir, in ionad an oibríocht loighic thraidisiúnta, Socraigh an dóchúlacht doiléir go dtarlóidh an príomhimeacht agus dáileadh na feidhme ballraíochta, agus anailís chainníochtúil trí mhéid na tábhachta doiléire a ríomh.
Is éard atá i líon doiléir na neamhchinnteachtaí a tharlaíonn mar gheall ar an doiléire coincheapúil nó ar thionchar tosca doiléire éagsúla. Déanann na huimhreacha doiléire cur síos ar na luachanna dóchúlachta agus leagann siad béim ar ról suibiachtúil daoine san FTA. Tá go leor cineálacha uimhreacha doiléire ann, mar shampla uimhreacha doiléire triantánacha, uimhreacha doiléire traipéisóideach, uimhreacha doiléire CD, gnáthuimhreacha doiléire, uimhreacha doiléire eatramh agus luachanna teanga [8]. Sa chleachtas innealtóireachta córais hiodrálacha, nuair a bhíonn líon mór sonraí staidrimh ann, is féidir leat an dóchúlacht cruinn go dtarlóidh dóchúlacht an imeachta bun a chinneadh; nuair a bhíonn easpa sonraí staidrimh ann, de réir na staide iarbhír de réir éagsúlacht uimhreacha doiléire agus luachanna teanga chun suirbhé Saineolaithe a léiriú agus a chur le chéile chun an dóchúlacht go dtarlóidh deireadh an teagmhais a mheas [9]. D’fhonn an FTA a éascú, ba cheart cineálacha éagsúla dóchúlacht go dtarlódh an teagmhas bun a normalú. Ós rud é gur feidhm ballraíochta dáilte líneach píosa í an uimhir doiléir traipéisóideach, tá an oibríocht ailgéabrach réasúnta simplí. Tá sé iomasach agus éasca cineálacha eile uimhreacha doiléire a thiontú ina n-uimhreacha doiléire traipéisóideach [10].
Fadhb ríomhchlárúcháin matamaiticiúil is ea an próiseas chun prionsabal an fhadaithe a úsáid chun feidhm bhallraíochta na dóchúlachta doiléire is fearr a chinneadh, agus is minic a bhíonn oibríochtaí doiléire éagsúla ann, mar shampla na ceithre uimhríocht d’uimhreacha doiléire. Maidir le córais chasta, tá gné fheidhm an struchtúir An-ard, is gnách go mbíonn fadhbanna matamaitice ag an réiteach is fearr ar fhadhb cláraithe. Ansin táirgfidh sé go bhfuil na torthaí ríofa doiléire céim inchreidte agus inchreidte atá" quot&diffusible; agus feidhm na gcineálacha éagsúla ballraíochta ríomh dóchúlacht doiléir agus mar sin de. Ar an gcúis seo, ghlac [11] modh bunaithe ar oibritheoir doiléir convolution, rud a d’fhág go ndeachaigh ballraíocht imeall ar uimhir doiléir aschuir as feidhm de réir a chéile. Trí fhaillí a dhéanamh ar na heilimintí nach dócha ar an imeall, d’fhéadfaí an tacar brainse críochta a chúiteamh go héifeachtach, Is é sin," diffusivity" caolú. D’fhonn an fhadhb cúplála a bhaineann le cineálacha éagsúla dóchúlachta doiléire a réiteach, Tag. Ghlac [12] an modh chun céim bhallraíochta an sprioc-fhearainn a roinnt i ndiaidh na spriocthíre ar dtús, agus ansin rinne an prionsabal sínte an trasnú a ualú agus an t-oibreoir a chur doiléir. In [13], glactar leis an oibríocht eatramh do gach gearradh siar ar uimhreacha doiléire atá comhionann leis an bprionsabal sínte. Trí luachanna difriúla λ a thógáil, is féidir an t-eatramh dóchúlachta go dteipfidh ar an gcóras faoi leibhéil éagsúla muiníne a fháil.
Mar gheall ar na geataí loighic traidisiúnta, ní mór don mhodh doiléir FTA thuas an mheicníocht lochtanna a fháil amach agus an nasc imeachta a fháil. Go praiticiúil, is minic a bhíonn meicníocht na teipe agus nasc imeachtaí neamhchinnte. Ina theannta sin, beidh iarmhairtí difriúla ag an leibhéal difriúil teipe, ní féidir leis an FTA doiléir traidisiúnta cur síos a dhéanamh ar thionchar mhéid na teipe ar an gcóras. D’fhonn na fadhbanna seo a réiteach, thug an litríocht [14] an tsamhail doiléir TS isteach i FTA, chuir sí síos ar dhóchúlacht locht na gcomhpháirteanna mar dhóchúlacht doiléir, chuir sí síos ar an ngaol idir imeachtaí mar gheata TS, agus chuir sí síos ar an méid locht mar uimhir doiléir, faoi seach. de réir Chuid Féidearthachta Fuascailte Ceo agus Céim na Teipe Ríomh an dóchúlacht doiléir go dtarlódh teagmhas sármhaith. Chuir Litríocht [15] an modh FTA doiléir TS seo i bhfeidhm ar an gcóras hiodrálacha agus bhain sí torthaí maithe amach.
3 Anailís ar thábhacht
Is innéacs tábhachtach é an tábhacht le haghaidh anailíse cainníochtúla ar chrann locht. Ní féidir é a úsáid ní amháin chun anailís iontaofachta an chórais a dhéanamh, ach is féidir é a úsáid freisin i gcóras dearaidh agus treorach optamaithe an chórais le haghaidh cothabhála agus diagnóis. Déanann tábhacht cur síos ar an méid a chuireann leis an bpríomhimeacht i gcás go dteipfidh ar chomhpháirt. Den chuid is mó tá trí chineál tábhacht ag baint le crann locht traidisiúnta: tábhacht struchtúrach, tábhacht dóchúlachta agus tábhacht chriticiúil. Sainmhínítear tábhacht struchtúrach mar chion na bpríomh-veicteoirí' s i líon iomlán na bpríomhchomhpháirteanna sna comhpháirteanna eile a léirítear sa tábhacht a bhaineann le suíomh na hócáide i struchtúr loighciúil an chrainn locht, beag beann ar an dóchúlacht go dtarlóidh an teagmhas bunúsach. Sainmhínítear tábhacht na dóchúlachta mar dhíorthach páirteach de dhóchúlacht tarluithe barr-imeachta go dtí an dóchúlacht go dtarlóidh teagmhas bun, rud a léiríonn an méid tionchair a bhíonn ag gach stát bunócáide ar staid an chórais. Sainmhínítear an tábhacht chriticiúil mar an cóimheas idir an ráta athraithe ar dhóchúlacht teipe cuid agus an ráta athraithe ar an dóchúlacht go dteipfidh ar an teagmhas barr. Léiríonn sé freisin tionchar dóchúlacht na hócáide bun ar an bpríomhimeacht agus neamhiontaofacht an bhunócáide.
Tá an anailís thraidisiúnta ar thábhacht crainn locht bunaithe ar an toimhde dhá stát, ach is minic a léirítear an córas iarbhír mar mhodhanna éagsúla teipe agus mar leibhéil éagsúla lochtanna. D’fhonn riachtanais iontaofachta na gcóras il-stáit a chomhlíonadh, leathnaíonn litríocht [16] tábhacht chomhpháirteanna traidisiúnta an chórais dhá stát chuig córais il-stáit, agus cuireann sí córas il-stáit i láthair bunaithe ar eachtra cothrománach córais nó ar ócáid stáit Tá an sainmhíniú ginearálta ar thábhacht struchtúrach agus tábhacht dóchúlachta agus a mhodh ríofa de réir thábhacht chomhpháirteanna an chórais dhá stát.
D’fhonn tionchar stáit chomhpháirt a nochtadh ar an stát féin agus ar mhainneachtain iomlán an chórais il-stáit, litríocht [17] bunaithe ar an toimhde nach féidir comhpháirteanna an chórais a dheisiú, na modhanna teipe a roinnt ina lochtanna stáit agus lochtanna trasdula stáit, ag leathnú na céime tábhacht dóchúlachta traidisiúnta Céim agus modh anailíse tábhacht chriticiúil, roinntear an tábhacht go cothrom i dtábhacht stáit agus tábhacht aistrithe.
D’fhonn tionchar an stáit chriticiúil agus staid neamhchriticiúil na gcomhpháirteanna uile ar dhóchúlacht mhainneachtain an chórais iomláin a léiriú, mhol Litríocht [18] coincheap de dhóchúlacht teipe coibhéiseach agus a modh ríofa, ag úsáid modh dianscaoilte dóchúlachta chun anailís a dhéanamh ar gach staid comhpháirteanna agus córais atá ann, Ag baint úsáide as modh slabhra Markov agus teoiric dóchúlachta chun líon oibre ionchasach an chórais a ríomh, agus ansin an dóchúlacht teipe coibhéiseach a fháil.
D’fhonn idirghníomhaíocht dhá chomhpháirt sa chóras ar iontaofacht an chórais a léiriú, mhol litríocht [19] coincheap an chomhthábhacht, a shainmhínítear mar an cóimheas idir dhá chomhpháirt chun iontaofacht an chórais a fheabhsú. Léiríonn tábhacht an chomhstruchtúir an gaol idir dhá chomhpháirt nuair a bhíonn an iontaofacht neamhbhailí. Léiríonn tábhacht na hiontaofachta comhpháirtí an gaol idir dhá chomhpháirt nuair a bhíonn an iontaofacht bailí. Leathnaíonn tagairt [20] tábhacht chomhpháirteach dhá chomhpháirt go dtí ilchomhpháirteanna agus imscrúdaíonn sé an coincheap faoi thábhacht iontaofacht choinníollach nuair is eol riocht oibríochta' s.
Nuair a léiríonn eilimint amháin modh teipe difriúil nó mura bhfuil sí bailí, ní mór ceann a mheas gach teagmhas bun ábhartha mar theaglaim d’fhonn tábhacht na heiliminte a chinneadh. Chun an fhadhb thuas a réiteach, moltar tábhacht dhifreálach mar mhodh íogaireachta céadoird. Ag smaoineamh ar an idirghníomhaíocht idir comhpháirteanna, mhol litríocht [21] an chéim a bhaineann le tábhacht dhifreálach dara ordú trí chomhthábhacht a úsáid mar fhaisnéis fhorlíontach dara ordú.
In [22], úsáidtear dhá mhodh tábhachta atá bunaithe ar Fussell-Vesely, eadhon tábhacht comhpháirteanna agus tábhacht ghearrtha, úsáidtear tábhacht chomhpháirte chun an mhainneachtain comhpháirteanna is dóichí a shainaithint, agus léiríonn tábhacht ghearrtha go bhféadfadh teaglaim teip comhpháirteanna a bheith ina gcúis le comharthaí teipeanna córais a ghintear, agus na comhpháirteanna iad féin agus a dtionchar ar an gcóras á gcur san áireamh.
Thar aon rud eile sainítear an tábhacht ag leibhéal na comhpháirte, maidir le crann locht is é an bunleibhéal teagmhais, agus maidir le leibhéal na hócáide dorais, féadfar na himeachtaí bunúsacha in imeachtaí dorais éagsúla a athdhéanamh, rud a fhágann go bhfuil ábharthacht áirithe ag dóchúlacht teip gach imeachta. , faigheann an litríocht [23] tábhacht imeacht an dorais ó thábhacht an imeachta bhunúsaigh.
Tá an modh anailíse céime tábhacht crainn locht traidisiúnta bunaithe ar hipitéis dóchúlachta, is minic a bhíonn doiléir agus randamacht i gcórais phraiticiúla, cuirtear hipitéis dóchúlachta in ionad hipitéis dóchúlachta de réir a chéile, agus tagann modh anailíse céime le tábhacht doiléir i bhfeidhm. Mar shampla, le cabhair ón sainmhíniú ar choincheap tábhacht thraidisiúnta, is é sin, ionchas matamaiticiúil na difríochta idir dóchúlacht doiléir an phríomhócáide agus staid theip na hócáide bun [24] An difríocht idir luach airmheánach an teagmhas doiléir agus uimhir airmheánach imeachta na príomhócáide sa ghnáthstaid [25]; an modh achair Hamming, is é sin an difríocht idir cosúlachtaí an mhodha teip iarbhír agus an modh teip idéalach [26].
Bunaithe ar thábhacht an chrainn locht traidisiúnta, mhol litríocht [27] an algartam tábhacht a bhaineann le crann locht doiléir TS agus sainmhínigh sé céim tábhacht dóchúlachta TS, céim le tábhacht chriticiúil TS agus céim le tábhacht doiléir TS, agus d’fhíoraigh sí indéantacht an algartam seo Gnéas. Is féidir an modh seo a mheas mar mhodh simplí iontaofa nuair nach bhfuil an ráta teip éiginnte nó anaithnid.
Optamú diagnóis locht bunaithe ar FTA
Braitheann an t-eolas atá riachtanach chun an córas hiodrálacha a dhiagnóisiú go pointe áirithe ar eispéireas praiticiúil saineolaithe sa réimse. Dá bhrí sin, tá ról tábhachtach ag an modh diagnóis locht locht ar an gcóras sa chóras hiodrálacha. Aithnítear éadáil eolais mar an" tranglam" fadhb chóras na saineolaithe. Déantar éadáil an eolais a bhaint amach trí chrann locht a úsáid. Tá an caidreamh loighic idir gach locht soiléir agus tá na rialacha diagnóiseacha iomasach, rud a laghdaíonn an deacracht a bhaineann le heolas a fháil ar chóras saineolaithe. Freagraíonn príomhimeacht an chrainn lochtanna don tasc atá le hanailísiú agus le réiteach ag an gcóras saineolaithe. Is toradh deiridh é tacar gearrtha íosta. Freagraíonn caidreamh loighciúil an chrainn locht ó bhun go barr le próiseas réasúnaíochta an chórais shaineolaithe. Freagraíonn na brainsí leis na rialacha sa bhonn eolais, Tá líon na mbrainsí cothrom le líon na rialacha, tagann an t-eolas i mbonn an eolais ón gcrann locht.
Mar sin féin, ní chuidíonn an crann locht traidisiúnta le stóráil agus aisghabháil ríomhaire, go háirithe nuair a bhíonn an córas hiodrálacha níos casta, tógann an stóráil a úsáidtear go coitianta níos mó spáis stórais, tá an próiseas aisghabhála casta, ní féidir an diagnóis a thátal go tapa, agus ní chabhródh le cothabháil an chórais. Tá struchtúr dénártha stórála crann agus próiseas aisghabhála réasúnta simplí, éasca le léiriú agus próiseáil ríomhaire, is féidir an crann locht a athrú go crann dénártha chun na fadhbanna thuas a réiteach
