radioelectronicsИзвестия высших учебных заведений России. РадиоэлектроникаJournal of the Russian Universities. Radioelectronics1993-89852658-4794Saint Petersburg Electrotechnical University10.32603/1993-8985-2018-21-2-12-19radioelectronics-215Research ArticleРАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПЕРЕДАЧИ, ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВRADIO ELECTRONIC FACILITIES FOR SIGNAL TRANSMISSION, RECEPTION AND PROCESSINGФункциональное диагностирование сетей из цифровых автоматов состоянийFunctional Diagnosis of Digital State Automation NetworksБыстроваИ. B.BystrovaI. V.

ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376

Irina V. Bystrova – Master’s Degree in Infocommunication Technologies and Communication systems (2015), postgraduate student of the Department of Radio Engineering Systems 

5, Professor Popov Str., 197376, St. Petersburg, Russia

irinavalentinovn@yandex.ruПодкопаевБ. П.PodkopaevB. P.

Подкопаев Борис Павлович – доктор технических наук , профессор  кафедры радиотехнических систем 

ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376

Boris P. Podkopaev – D. Sc. in Engineering (2011), Professor (2012) of the Department of Radio Equipment Systems 

5, Professor Popov Str., 197376, St. Petersburg, Russia

bpodkopaev@mail.ruСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)РоссияSaint Petersburg Electrotechnical University "LETI"Russian Federation201828042018021219Copyright © Быстрова И.B., Подкопаев Б.П., 20182018Быстрова И.B., Подкопаев Б.П.Bystrova I.V., Podkopaev B.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://re.eltech.ru/jour/article/view/215

Рассмотрена задача функционального диагностирования цифровых устройств, образующих сеть из автоматов состояний. Предполагается, что эта задача для компонентов сети решена и соответствующие средства диагностирования для них построены. Показана возможность преобразования их совокупности в средства диагностирования всей сети, причем результат преобразования при наличии ограничений на число компонентов с ошибками упрощается по сравнению с исходной совокупностью. Предложена процедура, позволяющая для наиболее вероятного случая локализации ошибок (все ошибки сосредоточены в некотором компоненте сети) найти аналитические выражения, задающие вспомогательный контрольный автомат и дискриминатор ошибок. В первой части статьи решение задачи функционального диагностирования дано для случая, когда функции соответствия всех компонентов скалярны, а класс обнаруживаемых ошибок задан единичной кратностью. Далее результат обобщается для случая векторных функций, при котором возможно появление многократных ошибок. Процедура минимизирует искомые устройства функционального диагностирования по критерию порядка при сохранении исходной обнаруживающей способности в рамках любого компонента сети. Полученные результаты иллюстрируются примером построения средств функционального диагностирования для устройства обработки дальномерного сигнала широкополосной радиотехнической системы ближней навигации.

The problem of functional diagnosis of digital devices forming a network of state automata is considered. This task for the network components is supposed to be solved, and the corresponding diagnostic devices for them are provided. The possibility of their population transformation into the tools for the entire network diagnostics is shown. The result of the transformation with the restrictions on the number of components with errors is simplified in compare with the original population. A procedure is proposed allowing to find analytical expressions defining an auxiliary control and an error discriminator for the most probable case of error localization (all errors are concentrated in a certain component of the network). The first part of the article provides a solution of the functional diagnosis problem for the case when the parity functions of all components are scalar, and the class of detectable errors is given by unit multiplicity. Next, the result generalizes for the case of vector functions, where multiple errors can occur. The procedure minimizes the sought for functional diagnosis devices with respect to the order when preserving the initial detecting ability within any network component. The obtained results are illustrated by an example of construction of functional diagnosis equipment for ranging signal processing device in broadband short-range radio engineering navigation system.

объект диагностированиясредства функционального диагностированиясеть из автоматоввектор состоянийобнаружение ошибокконтрольный автоматдискриминатор ошибокфункция соответствиярешающая функцияdiagnostic objectdevices of functional diagnosisnetwork of automatesstate vectorerror detectioncontrol automateerror discriminatorfunction of conformitydecision functionReferencesHartmanis J., Stearns R. The Algebraic Structure Theory of Sequential Machines. New York: Prentice Hall, 1966. 211 p.Hartmanis J., Stearns R. The Algebraic Structure Theory of Sequential Machines. New York, Prentice Hall, 1966, 211 p.Пархоменко П. П., Согомонян Е. С. Основы технической диагностики: в 2 кн. Кн. 2: Оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства/ под ред. П. П. Пархоменко. М.: Энергия, 1981. 320 с.Parkhomenko P. P., Sogomonyan E. S. Osnovy tekhnicheskoy diagnostiki. V 2 kn. Kn. 2: Optimizatsiya algoritmov diagnostirovaniya, apparaturnyye sredstva [Fundamentals of Technical Diagnostics. Book 2: Optimization of Diagnostic Algorithms, Hardware Tools; ed by P. P. Parkhomenko]. Moscow, Energiya, 1981, 320 p. (In Russian)Isidori A. Nonlinear Control Systems. London: Springer, 1995. 549 p.Isidori A. Nonlinear Control Systems. London, Springer, 1995, 549 p.Patton R., Clark R., Frank P. Fault Diagnosis in Dynamic Systems: Theory and Application. Englewood Cliffs, NJ, USA: Prentice-Hall, 1989. 594 p.Patton R., Clark R., Frank P. Fault Diagnosis in Dynamic Systems: Theory and Application. Englewood Cliffs, NJ, USA, Prentice-Hall, 1989, 594 p.Zhang Y., Jiang J. Bibliographical Review on Reconfigurable Fault-Tolerant Systems // Annu. Rev. Control. 2008. Vol. 32, № 2. P. 229–252.Zhang Y., Jiang J. Bibliographical Review on Reconfigurable Fault-Tolerant Systems. Annu. Rev. Control. 2008, vol. 32, no. 2, pp. 229–252.Подкопаев Б. П. Алгебраическая теория функционального диагностирования динамических систем: в 2 ч. Ч. 2: Системные алгебры, алгебраическая модель функционального диагностирования, реализация модели функционального диагностирования. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2013. 132 с.Podkopayev B. P. Algebraicheskaya teoriya funktsional'nogo diagnostirovaniya dinamicheskikh sistem. V 2 ch. Ch. 2: Sistemnye algebry, algebraicheskaya model' funktsional'nogo diagnostirovaniya, realizatsiya modeli funktsional'nogo diagnostirovaniya [Algebraic Theory of Functional Diagnosis of Dynamic Systems. Pt. 2: System Algebras, Algebraic Model of Functional Diagnosis, Realization of the Functional Diagnosis Model]. SPb, Izd-vo SPbGETU "LETI", 2013, 132 p. (In Russian)Measurement Feedback Disturbance Decoupling in Discrete-Time Nonlinear Systems / A. Kaldmäe, Ü. Kotta, A. Shumsky, A. Zhirabok // Automatica. 2013. Vol. 49, № 9. P. 2887–2891.Kaldmäe A., Kotta Ü., Shumsky A., Zhirabok A. Measurement Feedback Disturbance Decoupling in Discrete-Time Nonlinear Systems. Automatica. 2013, vol. 49, no. 9, pp. 2887–2891.Katz R. Max-Plus (A,B)-invariant Spaces And Control of Timed Discrete-Event Systems // IEEE Trans. on Automatic Control. 2007. Vol. 52, № 2. P. 229–241.Katz R. Max-Plus (A,B)-invariant Spaces And Control of Timed Discrete-Event Systems. IEEE Trans. on Automatic Control. 2007, vol. 52, no. 2, pp. 229–241.Щербаков Н. С., Подкопаев Б. П. Структурная теория аппаратного контроля цифровых автоматов. М.: Машиностроение, 1982. 191 с.Shcherbakov N. S., Podkopayev B. P. Strukturnaya teoriya apparatnogo kontrolya tsifrovykh avtomatov [Structural Theory of Digital Automation Hardware Control] Moscow, Mashinostroyeniye, 1982, 191 p. (In Russian)Measurement Feedback Disturbance Decoupling In Discrete-Event Systems / A. Kaldmäe, Ü. Kotta, A. Shumsky, A. Zhirabok // Int. J. Robust Nonlinear Control. 2015. Vol. 25, № 17. P. 3330–3348.Kaldmäe A., Kotta Ü., Shumsky A., Zhirabok A. Measurement Feedback Disturbance Decoupling In Discrete-Event Systems. Int. J. Robust Nonlinear Control. 2015, vol. 25, no. 17, pp. 3330–3348.Миллер Р. Теория переключательных схем: в 2 т. Т. 1. М.: Наука, 1970. 416 с.Miller R. F. Switching Theory. Vol. 1. Combinatorial Circuits. N. Y., 1965, 416 p.Cheng D. Disturbance decoupling of boolean control networks // IEEE Trans. on Automatic Control. 2011. Vol. 56, № 10. P. 2–10.Cheng D. Disturbance Decoupling of Boolean Control Networks. IEEE Trans. on Automatic Control. 2011, vol. 56, no. 10, pp. 2–10.Yang M., Li R., Chu T. Controller Design for Disturbance Decoupling of Boolean Control Networks // Automatica. 2013. Vol. 49, № 1. P. 273–277.Yang M., Li R., Chu T. Controller Design for Disturbance Decoupling of Boolean Control Networks. Automatica. 2013, vol. 49, no. 1, pp. 273–277.Подкопаев Б. П. Алгебраическая теория функционального диагностирования динамических систем: в 2 ч. Ч. 1: Системы, диагностирование систем, системные алгебры. СПб.: Элмор, 2007. 132 с.Podkopayev B. P. Algebraicheskaya teoriya funktsional'nogo diagnostirovaniya dinamicheskikh sistem. CH. 1: Sistemy, diagnostirovaniye sistem, sistemnyye algebry [Algebraic Theory of Functional Diagnosis of Dynamic Systems. Part 1: Systems, Diagnostic Systems, System Algebras]. SPb, Elmor, 2007, 132 p. (In Russian)Shumsky A., Zhirabok A. Nonlinear Diagnostic Filter Design: Algebraic and Geometric Points of View // Int. J. of Applied Mathematics and Computer Science. 2006. Vol. 16, № 1. P. 101–113.Shumsky A., Zhirabok A. Nonlinear Diagnostic Filter Design: Algebraic and Geometric Points of View. Int. J. of Applied Mathematics and Computer Science. 2006, vol. 16, no. 1, pp. 101–113.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.