Файл: Оптимизация процессов грузовой работы..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 281

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

ГЛАВА 3

Логарифмируя обе части равенства (2.91), получим

 

In ( а ± /Р) = — аТ ± /<й 07\

(2.92)

откуда

 

 

— а ±/со0 =

1п(а ± / Р ).

(2.93)

Логарифм комплексно-сопряженного числа расклады вается сле­ дующим образом:

In (а ± /Р) =

In (а 2 +

р2) ± / arctg

,

поэтому

 

 

 

a ± j w Q= ^ j r ln (а2+

р2) ± / -Ir a r c t g .

Отсюда следует, что

а = — -% г1п (а2+ р2);

(2.94)

ю0= у1 -a r*c tgß .

Аппроксимация любого закона распределения по рассмотренной методике приводит к сумме функций времени вида (2.84) или (2.87) в зависимости от характера изображения. Применив к аппроксими­ рующей функции преобразование Л ап ласа, получим дробно-рацио­ нальную функцию комплексной переменной для ядра и возмущ аю ­ щего воздействия. Решение интегрального уравнения осущ ествляется по методике, изложенной в § 2 .7 .

 

Глава

А Н А Л И З П О В Е Д Е Н И Я Ф У Н К Ц И И

з

Г О Т О В Н О С Т И С У Д О В Ы Х

 

С И С Т Е М У П Р А В Л Е Н И Я

 

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

§ 3.1

При рассмотрении специфики функционирования судовых

систем

управления был сделан вывод о нестационарное™ режимов работы ряда систем. Тенденция к введению в системы управления цифровых

вычислительных машин, построенных на миниатюрных

и микро­

миниатюрных элементах, а такж е появление других

устройств

75


АНАЛИЗ ПОВЕДЕНИЯ ФУНКЦИИ ГОТОВНОСТИ

на микроминиатюрных схем ах приводит к увеличению периода при­

работки.

Т ак,

многие устройства, выполненные на интегральных,

схем ах,

имеют

период приработки, равный нескольким

сотням,

а порой

и тысячам часов. Поэтому практически в течение

длитель­

ного времени эксплуатации судов поток отказов элементов является нестационарным.

Н а рис. 3.1 приведены гистограммы плотности вероятности отка­

зов оборудования 18 больших танкеров

и навалочных

судов в тече­

a[t)

ние первого

года

эксплуатации,

полученные

в результате исследований, выполненных в Н ор­

 

 

веж ском морском

институте

[39,

стр.

2 8 ]. Из

12

гистограммы видно преобладание отказов в пер­

вый месяц эксплуатации, т. е. наличие участка

 

 

приработки. В

связи с этим

оценка

готовно-

W

 

2

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

1

2

3 *

5

S

7

8

9

1 0

11

12

 

 

 

Д л и

т е л ь н о с

т ь

э к с п л у а т а ц и и ,

н е с .

 

 

 

Рис. 3.1. Гистограмма

плотности

вероятности

отказов’ обо-

 

 

 

 

рудования

некоторых

судов.

 

 

сти по

коэффициенту

готовности

kr

оказы вается

неправомерной.

Кроме

того,

в

подобных

 

случаях

является

несправедливым

утверждение

[2 2 ]

о том, что

коэффициент готовности всегда не пре­

восходит значений функции готовности и поэтому применим для

характеристики больш инства систем. Д ело в том, что на участке

приработки системы функция готовности может принимать

значе­

ния, меньшие, чем коэффициент готовности, т. е. наблюдается

«про­

вал» функции готовности, величина и продолжительность которого могут быть значительными. Т ак , например, значения функции готов­ ности Г ( t) системы, отказы которой распределены по закону супер­ позиции двух экспонент с параметрами = 0,01 ч~1, Х2 = 0,1 ч -1 , сг — с2 — 0 ,5 , а восстановление экспоненциально с интенсивностью

76


ГЛАВА 3

(X = 0 ,5 ч ' 1, в течение 50 ч будут меньше коэффициента

готовности,

равного 0 ,965, причем минимальное значение

Г (t)

равно 0,904.

Неучет провала функции готовности приводит

нередко к

грубым

погрешностям в оценке надежности системы и,

кроме

того,

может

повлиять на выбор

ЗИ П а, выбор стратегии обслуживания

и пони­

зить эффективность

использования судна.

 

 

 

Таким образом, во многих случаях важен анализ поведения функ­ ции готовности до наступления стационарного режима работы си­ стемы. В частности, изучение поведения функции готовности при нестационарном режиме важно:

а) для оценки надежности аппаратуры, не прошедшей трени­ ровки на заводе-изготовителе или прошедшей недостаточную тре­ нировку на начальном этапе ее эксплуатации;

б) для исследования возможностей устранения или уменьшения провала функции готовности;

в) для обоснования сроков тренировки аппаратуры при ее изго­ товлении;

г) для оценки надежности аппаратуры судна, поступивш его на длительное хранение;

д) для оценки надежности аппаратуры при ее старении; е) для обоснования периодичности и объема профилактических

работ; ж ) для выбора состава ЗИ П а и т. д.

ВИД ФУНКЦИИ ГОТОВНОСТИ

§ 3.2

ПРИ НАЛИЧИИ УЧАСТКА ПРИРАБОТКИ

 

Д ля законов распределения времени между отказами, свойственных нестационарным режимам, функция готовности имеет вид, пока­ занный на рис. 3 .2 . На кривой Г ( t) можно выделить три характер ­ ных участка (0, П). (^і. ^з)> (^з> °°)- Н а участке (0, функция Г (t) незначительно отличается от вероятности безотказной работы Р (t). Именно поэтому иногда считают функцию готовности в начальный период эксплуатации равной вероятности безотказной работы. Такая аппроксимация, однако, оправдана лишь при наличии возможности найти оценку границы допустимого приближения.

Д ля всех моментов времени t >> t3 функция Г ( t) практически совпадает со своим установивш имся значением kT. На участке (tly t3) значения функции готовности меньше коэффициента готовности,

достигая

минимального значения

в некоторой точке t 2.

Отклонение

значения

функции готовности Г

(t) от ее стационарного значения

можно оценивать коэффициентом G, представляющим

собой вы ра­

женное в

процентах относительное отклонение функции готовности

в точке t а от установивш егося значения kr:

 

 

G = _ V - T ^ ) _ ]00%_

(ЗЛ)

 

КГ

 

77


АНАЛИЗ ПОВЕДЕНИЯ ФУНКЦИИ ГОТОВНОСТИ

Величина провала функции готовности Д Г зависит от характера распределения времени безотказной работы системы и ее восста­ новления и может быть довольно существенной. В связи с этим важной во многих случаях является задача установления границ и глубины провала функции готовности и выявления средств, позво­

ляю щ их уменьшить

этот провал. Не лишена смысла такж е

более

общая

задача, состоящ ая

в исследовании

провала

функции

готов­

ности

для наиболее

часто

встречаю щ ихся

законов

распределения

времени безотказной

работы и времени восстановления и влияния

на этот провал параметров распределений. К сожалению , не всегда

может быть

произведена точная

оценка

границ

провала

функции

rU),P(t)

 

 

 

 

готовности,

так

как

аппроксима­

 

 

 

 

ция функции Г (t) на промежутке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(О, і3) какой-либо несложной зави ­

 

 

 

 

 

 

симостью в общем случае не пред­

 

 

 

 

 

 

ставляется

возможной,

а попытка

 

 

 

 

 

 

учета и обобщения

всего многооб­

 

 

 

 

 

 

разия

конкретных

функций

бес­

 

 

 

 

 

 

смысленна. Однако если закон рас­

 

 

 

 

 

 

пределения

 

времени

безотказной

 

 

 

 

 

 

работы системы может быть описан

 

 

 

 

 

 

суперпозицией экспонент при

э к с­

 

 

 

 

 

 

поненциальном законе распределе­

Рис. 3.2. Вид функции готовности при

ния

времени

восстановления,

то

такую

оценку

можно

произве­

нестационарных режимах

работы си­

сти

с

помощью

выражения

типа

 

 

 

стемы.

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.24).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Иногда представляет интерес определение минимального

значе­

ния функции готовности Г Ц)т1п. Д ля

указанного выше

 

распределе­

ния

эта задача решается такж е аналитически. Из

выражения

(2.24)

по правилу нахождения точки экстремума функции получаем

сна­

чала

момент времени

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In

[

р\ — (^1С2 Ч~ ^2С1 4" Iх) Р2 (^1С2 “Ь MCl) р] [2р1 “Н (^1 +

Щ "р )]

и =

 

Р\ + (^1с2 +

МС1 +

Ц) Р\ +

(Цс2 +

Мсі) Р

[2Ра + (^1 +

 

^2

р)]

 

 

 

 

 

Рі — Ра

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.2)

ä затем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вычисляем Г

(f)mln

= Г

(f 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

случае законов

распределения

времени

безотказной

работы,

отличных от суперпозиции экспонент, нахождение значения функ­ ции Г (t) для моментов времени t £ (0, ^3) сопряжено с вычисле­ ниями по формулам численного интегрирования типа (2.39). Эти вы ­

числения значительно более громоздки

и абсолютно

непригодны

для расчетов вручную . Однако с помощью Э Ц ВМ такого

рода вычис­

ления выполняю тся без труда при сколь

угодно слож ны х законах

распределения времени отказов и времени восстановления, причем оценка Г (t) возмож на как путем численного решения интегрального

78