Файл: Теоретические основы эксплуатации средств автоматизированного управления учебник..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 214
Скачиваний: 0
ІЗІ
Для решения задачи воспользуемся аппаратом теории массово го обслуживания. Составим уравнения массового обслуживания,опи сывающие процесс переходов из состояния в состояние.
В первом состоянии в момент t + Ді рассматриваемое средство
может оказаться |
|
в одной из |
двух ситуаций: если оно в момент t |
уже находилось |
в |
этом состоянии и за Д£ не перешло ни в какое |
|
другое или если |
|
в момент t |
оно находилось во втором состоянии |
и за Д£ перешло |
в первое. |
|
|
Вероятность |
|
Uf(t + Дй)в |
силу несовместности рассмотренных |
ситуаций равна
+=Ut(t)[f4JL^)Lt]+ U2{t)]iht+ 0(bt). (8.1)
Член 0(ht) учитывает вероятность двойных и более переходов за время Д£ , например, из треть его состояния через второе в первое. При условии экспонен циального распределения време ни перехода из состояния в со стояние .обладающего свойством ординарности, 0(М) является членом высшего порядка малости по сравнению с Д£.-Рассуждая аналогично, можно записать второе и третье уравнения:
Uz{t+bt) = U2(tj[l-ßbi]+ |
Д£ +І£ЛД£+0(Д£),(8.2) |
|
U3{t + ht)= U3(t)[l - А. ht]+ |
k t + 0(Д£). |
(8.3) |
Процесс переходов из состояния в состояние наглядно может быть представлен в виде графа переходов .изображеннаго на рис.8.2.
Перенося в |
полученных уравнениях члены, не содержащие Д£ , |
||
в левую часть, |
деля |
обе части на Ді и устремляя Д t |
к нулю, |
получаем систему дифференциальных уравнений: |
|
||
dU .it) |
|
|
|
- d^ü t} |
= - ju u2(t) + Л u,(t)+ MJ3(t), j* |
(8;4) |
- f f i - = -A U3(t)+ V Ü ,(tb
132
Поскольку рассматриваемое средство управления может нахо диться только в одном из возможных состояний, то, естественно, должно выполняться условие полной группы событий:
|
Ut(t)+ U 2(t)+U3( t h J . |
(8 .5) |
Дифференциальные |
уравнения (8 .4) можно составить |
исходя и |
из графа переходов на основании следующего правила: |
|
|
Производная от |
вероятности пребывания в данном узле гра |
фа (в данном состоянии) равна алгебраической думме произвел дений интенсивностей переходов на соответствующие вероятно^ сти пребывания в узлах графа (состояниях). Слагаемые, кото рым соответствуют выходящие из данного узла стрелки графа, - берутся со знаком минус, а слагаемые, соответствующие стрел кам графа, входящим в узел, - со знаком плюс. Число слагае мых равно общему числу входящих и выходящих стрелок.
Интересующая нас вероятность Щ U) того, что рассматривае мое средство боевого управления и связи окажется подготовлен ным и работоспособным, находится из системы уравнений (8 .4) .с помощью преобразования Лапласа при следующих начальных уело- .
виях: цри t = 0 и,Ш = Uo , ü ^ t) = / - UQ , U3(t) = 0 .
Изображение по Лапласу функции Щ( t ) будем обозначать че рез i-(ffi) . Соответствие между этими функциями находится из следующих соотношений:
Jtf.(t) e 'ütd t,
о
uLU) = - ^ — j> ll(S)eatdSl.
Система дифференциальных уравнений (8 .4) в результате при менения к ней преобразования Лапласа с учетом принятых началь ных условий сводится к системе алгебраических уравнений вида:
SiLt{Q)~ UQ= - U + V) L,iSL)+ jui.2(S>),
Sl I ß ) - / + = -ju L ß ) + Л L ß ) +Л L ß ) , > |
(8 .6 ) |
SU3(SZ) = -ALß) + Vi.,152).
Решая полученную систему уравнений относительно I (Q) , по лучаем
133
|
|
L ш , , |
t g. a ^ > * |
. |
|
||
|
|
|
3 |
й(й + Л+ju)(S2+Л +у) |
|
||
Переходя от изображений по Лапласу к оригиналам, находим |
|||||||
выражение для |
вероятности |
UAt): |
|
|
|||
|
|
|
|
и |
|
|
|
u i t } - |
& |
, |
p i - w + D -fl+ w |
P - u Dm+)i) u w |
(8 .7 ) |
||
3 |
(Л+ѴХД+JU) |
(Д+ >))(V-ju) |
(/L+fiW-p)e |
||||
|
Дифференцируя выражение (8 .7 ) no t |
|||
нулю, найдем значение времени |
опт |
||
максимум вероятности |
|
||
|
|
||
In |
W + fl- J U |
|
|
опт |
UoU +Jil-Jl |
.(8.8) |
|
|
|
Оптимальный момент нача ла подготовки рассматриваемо го средства управления и свя зи находится из условия $ =
и приравнивая производную при котором достигается
^ 2 ~ ^опт"
|
Пример, зависимости |
U3(t) |
|
|
|
|||
от |
времени, |
отведенного |
на |
|
|
|
||
подготовку, |
представлен |
на |
Рис.8 .3 . Зависимость вероятно |
|||||
ри с .8 .3 . Необходимо отметить, |
||||||||
что |
значение |
tom при величи |
сти подготовки восстанавливае |
|||||
мой системы к заданному момен |
||||||||
нах |
V и р |
одного порядка |
|
ту от |
времени |
|
||
слабо зависит от U0. Однако |
|
|
|
|||||
от |
величины |
U0 зависит |
значение |
вероятности |
U3(.t) в точке |
ее |
||
максимума. |
|
|
|
позволяют оцределить значения tопт |
||||
|
Выражения (8 .7 ) |
и (8 .8 ) |
||||||
и l/3(t) также |
и в |
случае |
неремонтяруемых средств управления |
|||||
и связи. Для этого необходимо положить в этих уравнениях |
ин |
|||||||
тенсивность ремонта |
ju = |
0. |
|
|
|
|
§ 8 .2 . ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ КОНТРОЛЯ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ И СВЯЗИ В ПРОЦЕССЕ ПОДГОТОВКИ
Процесс подготовки обычно включает в себя контроль работо способности подготавливаемых средств. Однако в ряде случаев от такого контроля отказываются и средства автоматизированного
134
управления и связи используются без предварительной проверки. Это положение относится не только к средствам управления и свя зи в целом, но и к отдельным их составным частям. Поэтому при разработке вопросов подготовки в первую очередь встает вопрос об объеме и целесообразности контрольных мероприятий.
Решая вопросы целесообразности контроля средств перед их применением, необходимо учитывать целый ряд факторов. Учет этих факторов позволяет ввести несколько условий целесообразности контроля данного средства управления и связи определенной кон трольно-измерительной аппаратурой при заданных стратегиях кон троля и подготовки.
Рассмотрение начнем с необходимого условия целесообразно сти, которое выводится из анализа достоверности контроля.
Под достоверностью контроля принято понимать степень уве ренности в том, что средство управления, допущенное по резуль татам контроля к применению, действительно исправно. В ряде источников эта величина называется "уверенностью командира". За меру этой"уверенности"принимается вероятность того, что по лученный в процессе контроля положительный результат соответ ствует действительности.
Наряду с таким определением достоверности можно ввести и достоверность отрицательного результата контроля как вероят ность того, что полученный при контроле отрицательный резуль
тат соответствует действительности. |
В общем случае указанные |
|
вероятности не равны друг другу. |
|
|
Рассмотрим |
простейший случай. |
Пусть некоторое средство |
управления и |
связи контролируется |
определенным комплектом |
контрольно-измерительной аппаратуры. Средство должно обязатель но пройти цикл контроля и может быть допущено к работе толь ко при положительном результате контроля, В случае отказа кон трольно-измерительной аппаратуры применение данного средства задерживается до ее восстановления и завершения контроля.
Определим достоверность контроля такого средства управле ния и связи, считая заданными следующие величины:
-вероятность Я исправного состояния проверяемого сред ства перед контролем;
-вероятность d принятия исправного средства за неисправ
ное;
135
- вероятность fi принятия неисправного средства за исправ
ное;
-вероятность ^ повреждения проверяемого средства в про цессе контроля;
-вероятность R исправного состояния контрольно-измери тельной аппаратуры перед контролем;
-вероятность п исправного состояния контрольно-измери тельной аппаратуры в процессе контроля;
-вероятность 6 выполнения ремонта неисправной контрольно измерительной аппаратуры.
Будем полагать, что все указанные вероятности независимы. Решение задачи значительно облегчается, если рассмотреть граф
Рис.8 .4 . Граф принятия решения при контроле
принятия решений при контроле, построенный с учетом перечислен ных вероятностей (р и с.8 .4 ). Из приведенного графа следует, что вероятность допуска проверяемого средства к применению
Рд =[/? + (/-/?)(У ][л + (/-г)< У ]{(/-^{ Я (/-о () + ( / - Р ) ^ + ^ } ( 8 .9 )
Вероятность же того, что допущенное к применению средство управления и связи действительно исправно, опрделеляется вы ражением
Р =[R+(j-R)e][r+4-r)e](1-<l)4-dLK1-%) Р. (8.10)
Так как по определению достоверность контроля равна
(8 .I I )
136
то, подставляя (8 .9) |
и (8.10) в (8 .I I ) , получаем |
|
D= |
--------U-f)[PV---------------------------------ol) + V-P)p]+qp . |
(8.12) |
В тех случаях, когда контроль вообще не проводится, вероят ность исправного состояния средства управления и связи опреде ляется произведением вероятности исправного состояния в процес се предшествующего хранения и в послеподготовительный период.
Эту величину можно рассматривать как достоверность исправного состояния в случае отсутствия контроля:
D , = P ( t - p - |
(8*13) |
Контроль всегда проводится с целью повышения уверенности в исправном состоянии средств управления и связи. Введем коэффи циент целесообразности контроля
|
„ _ |
J L . |
(8.14) |
Очевидно, |
что если н > |
я, |
|
I , то применение контроля повышает |
|||
уверенность в |
исправном состоянии подготавливаемых |
средств |
управления и связи и контроль в процессе подготовки, безуслов но, полезен. При к < I контроль сникает степень уверенности в исправном состоянии, не говоря ухе о временных и экономических затратах на его проведение. В этом случае контроль нецелесооб разен.
Подставив в формулу (8.14) значения достоверностей контро ля (8.12) и (8 .1 3 ), получим
|
U _ ______(/ O Q U - q ) _______ |
/д Tg) |
|
|
- Ѵ-ц)[РѴ-*)Ці-Р)рУ9р |
|
|
График |
зависимости н от величины Р |
представлен на рис.8.5. |
|
Из графика |
видно, что для заданных d , р |
ж q , |
определяемых |
используемой контрольно-измерительной аппаратурой |
и уровнем |
подготовки обслуживающего персонала, в зависимости от вероят ности исправного состояния средства к моменту контроля сущест
вует |
две области: область I , |
где н > I и контроль целесообра |
||
зен, |
и область 2, где он нецелесообразен. Границей этих обла |
|||
стей |
является |
величина вероятности исправного состояния, при |
||
котором н = I . |
Будем называть |
эту вероятность предельной ве |
||
роятностью Рпр |
, |
Тогда условие |
целесообразности контроля может |
|
быть |
записано |
в |
виде |
|