Файл: Теоретические основы эксплуатации средств автоматизированного управления учебник..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 179

Скачиваний: 0

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

25

т[£, t+t~\

зависит только от

% и не

зависит от t . Для стацио­

нарного потока

h(t) = h .

 

 

3 .

Свойство последействия.

Поток отказов будет без после­

действия,

если для любых неперекрывающихся интервалов времени

число отказов,

попадающих в

один из

них, не зависит от числа

отказов, попадающих в другие интервалы.

Ординарные потоки без последействия называются пуассонов­ скими потоками отказов.

Стационарный пуассоновский поток называется простейшим. Для простейшего потока вероятность появления к отказов в промежут­ ке [0, £]

(At)*

- м

— V s

(2.13)

Для простейшего потока параметр потока и интенсивность от­ каза элемента совпадают, т . е . Л = Л . Покажем это. Для потока отказов, когда можно пренебречь временем восстановления, уста­ новлена связь между параметром потока и плотностью вероятности безотказной работы через интегральное уравнение Вольтера второ­ го рода [70]

 

t

 

 

h(t) = v { t) + I h{x)

m ( t - x ) d x .

(2.14)

Если поток стационарный,

то h(t) = h и

 

 

h -

t

x)dx.

 

w(t) + h j"

(2.15)

о

Уравнение (2.14) с помощью преобразования Далласа запишем в виде

Ң г ) = й { г ) + И ( г ) w i t ) ,

откуда

ЬҢ2) =

f+Ңг)

В нашем случае

h{z)

h{t)e ztdt = - у- »

ш ( г , - Л Т Т


 

26

 

Обратное преобразование Лапласа даст

 

2Г+/00

 

I

Ш{г)егіс[2 = Ье

(2.16)

2sij У

 

а x-j°°

Выражение (2.16) есть плотность вероятности безотказной ра­ боты в случае экспоненциального распределения. Таким образом, для простейшего потока h = Л .

Теоретический анализ надежности сложных систем [2 1 ], когда временем восстановления можно пренебречь, показывает, что не­ зависимо от закона распределения отказов элементов параметр по­ тока отказов системы при неограниченном возрастании времени эксплуатации стремится к стационарному значению:

Lim

h (i)=

;

4—00

L

 

Тк

 

 

где Тн - среднее время наработки на

отказ;

- среднее время безотказной работы элемента.

При расчетах надежности сложных систем существенное значе­ ние приобретает вопрос сходимости распределения времени безот­ казной работы системы к экспоненциальному закону.

В работе [21] показано, что если поток отказов системы ста­ ционарен и выполняется неравенство

 

Г N

о ,і

*

(2.17)

 

 

 

2

 

 

 

то распределение

времени работы системы независимо от характе­

ра распределения

времени безотказной работы ее элементов явля­

ется практически

экспоненциальным.

 

 

 

Условие (2.17) физически означает

малую степень

влияния

каждого элемента

на всю систему.

 

 

 

Если временем восстановления системы пренебречь

нельзя, то


27

определение параметра потока отказов системы представляет со­ бой сложную задачу. Для случая, когда наработка на отказ явля­ ется экспоненциальной и время восстановления системы также рас­ пределено по экспоненциальному закону с параметром Т , можно показать [2 1 ], что

M t ) = -=■

i + L - e4 ‘ l ) ‘

(2.18)

 

 

Из (2.18) следует, что

при t = 0;

h{t)

=

Тн

 

 

I

при f

«

 

 

ѵ ъ

Нормированное значение h(t) по отношению к /?(0) представля­ ет собой вероятность нахождения системы в работоспособном со­ стоянии в любой момент времени и называется коэффициентом го­ товности:

 

K At) = J - =

(2.19)

 

Тк + Т*

 

Если система

эксплуатируется

в стационарном режиме, то

 

 

(2.20)

 

Л

т + т .

§

2 .5 . ФИЗИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП НАДЕЖНОСТИ

Н.М. Седякин в 1965 г . ввел понятие ресурса надежности.вы­ работанного за время t [60]:

і

 

A U ) = ^ К kt) d t .

(2.21)

Тогда вероятность безотказной работы

- Ш )

PU ) = е

 

28

Изделие может

функционировать в различных условиях 6 6 Е , ха­

рактеризуемых

интенсивностью'отказов Л U / £ ) . Физический

принцип надежности формулируется следующим образом: существует

 

 

 

множество условий Е, в котором

 

 

 

надежность элемента зависит

от

 

 

 

величины ресурса,

выработанного

 

 

 

им в прошлом,

и не

зависит

от

 

 

 

того, как выработан этот ресурс.

 

 

 

Из этого принципа следует, что

 

 

 

если элемент проработал отрезок

 

 

 

времени [0 , £,] с интенсивностью

Рис.2 .9 . Зависимости,

иллю­

Л ( £ / £ ()

, то

это

эквивалентно

тому, что этот элемент прорабо-

стрирующие равенство

(2.22)

тает на интервале

[о, t2 ] с

ин-

 

 

 

тенсивностью Л (£ / £2)

.

Соотношение между

t,

и tz

определяется

из равенства ресурсов

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

г

 

 

( 2. 22)

| л ( £ / е () d t = J л ( £ / st ) d t

 

На рис.2 .9 приведена зависимости иллюстрирующая равенство

(2.22). Эквивалентное

 

время работы в других условиях определя­

ется из равенства площадей, ограниченных кривыми

Л ( £ / £ , )

и

Л ( і / 6 2) .

 

 

 

 

 

 

 


29

Г Л А В А 3

ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ АППАРАТУРЫ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ И СВЯЗИ

§ 3 . 1 . КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ

Эксплуатационная технологичность, как совокупность свойств аппаратуры, определяющих ее приспособленность к проведению опе­ раций контроля, технического обслуживания, ремонта и перевода из состояния в состояние, количественно может быть оценена за­ тратами времени и средств на проведение указанных операций при заданной квалификации обслуживающего персонала.

Разнородность причин, обусловливающих эти затраты, не по­ зволяет ограничиться введением одного обобщающего критерия экс­ плуатационной технологичности. С одной стороны, обычно отдель­ но рассматриваются затраты на контроль, ремонт и техническое обслуживание, как на самостоятельные составляющие процесса экс­ плуатации. При этом отдельно изучаются такие свойства аппарату­ ры, как ее контролеприспособленность и ремонтопригодность. С другой стороны, затраты времени и средств на проведение указан­ ных выше операций зависят как от свойств конструкции аппарату­ ры, так и от организации и принятой технологии выполнения опе­ раций. Поэтому необходимо рассматривать техническую и органи­ зационную составляющие затрат.

Как уже отмечалось, при оценке всех эксплуатационно-техни­ ческих характеристик в качестве исходных критериев принимается время и стоимость. Основой временных и стоимостных критериев являются время и стоимость выполнения соответствующих опера­ ций.

Для характеристики процесса контроля состояния аппаратуры ■обходимо два временных критерия:


30

1)время контроля заданной группы контролируемых парамет­ ров t* ;

2)время определения состояния аппаратуры t* , представ­

ляющее собой время от начала контроля до принятия какого-либо решения о состоянии аппаратуры (исправна или неисправна).

Для характеристики процесса ремонта основным критерием яв­ ляется время ремонта Ѳ* , отсчитываемое от момента возникнове­ ния отказа до момента полного восстановления работоспособности данной аппаратуры.

Для характеристики процесса технического обслуживания основ­ ным временным критерием является время выполнения регламентных работ данного срока их проведения tpp .

Аналогично оценивается и приспособленность аппаратуры к пе­ реводу ее из состояния в состояние. Количественной мерой в этом случае является время перевода tfj из состояниям в состояние^.

Очевидно, что время контроля представляет собой длитель­ ность выполнения работы фиксированного объема, а время опреде­ ления состояния и время ремонта - длительность выполнения ра­ бот случайного объема. Регламентные работы и операции перевода из состояния в состояние в зависимости от того,включаются в них операции ремонта или нет, могут иметь как случайный, так и фик­ сированный объем.

Производительность труда обслуживающего персонала является в общем случае случайной. Это объясняется различием в умствен­ ных и физических способностях людей, уровне их квалификации, опыте работы на данной аппаратуре, а также влиянием внешних условий, морального состояния, усталости и т. д.

Таким образом, перечисленные временные критерии являются случай­

ными величинами и должны оцениваться законами их распределения или числовыми характеристиками этих законов. Наиболее простой и часто употребляемой характеристикой является среднее значение (математическое ожидание) соответствующей случайной величины. В случаях, когда одного среднего значения оказывается недоста­ точно, используются числовые характеристики более высоких по­ рядков, в первую очередь дисперсия. Иногда оказывается более удобным использовать гарантированные оценки случайной величи­ ны, представляющие собой уровень, который случайная величина не превзойдет с заданной вероятностью.

Гарантированная оценка

при заданной вероятности Р может

быть найдена из уравнения