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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рис.8 .2 . Граф переходов про­ цесса подготовки восстанавли­ ваемой системы

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