Файл: Игнатов, В. А. Статистическая оптимизация качества функционирования электронных систем.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 146

Скачиваний: 0

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

где ß= ta—;Хо—Яі; интегральные показательные функций

[Л. 48]

 

X

 

 

X

£ *(_ *) =

К О . £ * ( * ) = j - 7 -Л . Р > 0.

 

О

 

 

—оо

Вероятность безотказной работы изделия

Р W-==(l + V ) « H U , l) , + 7

(1 + Я 2т) іѴ (£+, р, Я2х ) К ‘\

 

 

К2

 

 

 

 

 

(3-61)

плотность

этой вероятности

 

 

] (х) =

(1 ф я^) Г

(Х"+1,)Ч

 

ß, Я2, х),

интенсивность отказов

 

(3-62)

 

 

Л(х) =

А„ (1 + X ,t) + l 2M

e ~ ^ N

( £ + , (1, А ,, х)

 

 

 

(3-63)

 

(1 + AjX) +

2 0 +

^a"1) N

ß' ^s* х) е

где

УѴ(£+, р, Я2, х) = ^ -(е рт- 1 ) -

Производная Л' (х)

по-прежнему

определяется выра­

жением (3-34), где

 

 

 

f' (х) =

|^о [^і — (яо + *і) (1 + Ѵ)1 +

V+X2x ) X

• х е-

<>.+>.)х

Я2 (і + Я2х) éTv

tf

( £ + , ß, Я2, х).

Предельные значения Л(х) и А' (х)

1ітЛ(х) = Яв, 1ітЛ'(т) = 0;

і-*0

Я0 Н~ Яі,

Я0 +

Я, < ^ Я 2;

lim Л (х) = I (Х, + Х1)Х,

3 1

, ^ 0

(3-64)

К + К

Л-о-Г *1

h-

100


Прй ;.0-f- Я, :

А11(1 + А1Т) + А1 х— -j— ln (1 + X2x)])

 

Л(х) = Я2

 

 

 

A 1

Г

1

1

1 -Ь XjX-)- ^

(1 + A2x)

x— - ^ - l n ( l + A 2x)

I

(3-65)

иШпЛ(т) = Я,0, 1ітЛ(х) = Я2, 1ітА'(х) = 0.

*C-vQ

Т-ЮО

7->00

Таким образом, в данном случае интенсивность отка­ зов является ограниченной монотонно возрастающей функцией при Яо4-Лі й(Я.0+А,і>Лг, Яо<'Я2) и монотон­ но убывающей — при Яо+Лі>Х2, Я0>Л2. При Яо=Л2, КіФ ФО она является немонотонной и имеет минимум на интервале

[О, оо], lim Л(т) = Я0.

т-^О.оо

Математическое ожидание и дисперсия времени без­ отказной работы при Ко + ХіФХг

Т

=

 

 

 

1

 

Аі I Я, (Я, — Л„)

 

1 о

 

 

 

А0+ А1

Я2

л„ -(- At

 

 

 

T f е

 

 

Ak (1 “Ь х ь) N (Е*, ß, Я2, Хц)

,

(3-66)

 

2

 

ft= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Ао +

М 3

2Я0|3 -f- 6Я, (Я2— Я0) —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

___ L ,

4

 

 

 

Т \,

(3-67)

 

в

У

AkN (£ +, ß, Я2, х к)

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

*=1

 

 

 

 

 

где для а2т (3-36)

s =

3,

хк и А к (3-66) — те

же,

что и

в примере 3-5;

в выражении

(3-67)

те же, что и в при­

мере (3-4).

В заключение рассмотрим еще одну модель второго вида, в которой интенсивности являются линейными функциями времени. Такая модель справедлива для слу­ чая, когда интенсивности линейно зависят от парамет­ ров режима, а сам« параметры являются линейными функциями времени.

101


Обозначим öo(t) =floo+aiot, ai(t)

Ooi+ünt,

йг(т)

в

= ao2+ßi2t,

0 о = а о о + й о і - й 0 2 ,

6i= flio+ou—flß,

где

параметры

безразмерны

и нормированы

по

v,

am,

ßoi,

ß02> 0.

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

Если

то решение (2-85)

 

 

 

 

 

 

Р0(т) =

ехр { - ](а00+

аоі) +

0,5 (я10+

а ,О

 

 

p i (х) =

(р (т) ехр [ —

(амт: +

0,5аігт:2)] —

 

(3-68)

—^ ехр (— К0оо + аот)х + °>5 (Яю + ЯпКІ)-

 

 

öl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вероятность

безотказной

работы

 

 

 

 

 

р (х) =

^ 1 — ^ ) ехр {— [Ко +

floi)х +

 

 

 

-f 0,5 (а,о +

аи) т2]} + ? (*) ехр I -

(аоіч +

0,5а12т2)],

(3-69)

плотность распределения этой вероятности

/ (х) = I ( l + ^ - ) l(«o. + Я..) + to . + fl») X1 -

(aol _ ‘tip -'j J. exp {— [(a00+ aBi) т + 0,5 (я10-Ң О ^]} +

+ (a02 + «іа"1) ? 0е) ехР 1~ to s15+ 0,5а12т;‘)], (3-70)

где

' - • ( * ) №

? (0

а

"■{q [ К 1 ■0,5b, X

[ К — 0 .5 6 ,

х( ’ + 4г ) ] - Ч “ - А г ) } + ^ -'

Ь,< 0;

fua

Ф (л:) = -у = " j й 2 du, Q (* )= j Л и [Л. 48].

102


Интенсивность отказов изделия

1^1 — ~j^ )[(«.. 4" ®оі) + (а01 + а і і ) т]—

Л(х)

 

ё~ (Ѵ+0,56,^) +

 

(«о. —

j e ~ (6«'t+0'5f,‘,'!)+ (aos + a lsx) <? (x)

• (3-71)

 

+ ?W

 

 

Если bi= 0 (aio+ aii = ai2), характеристики надежно­ сти принимают более простой вид, например вероятность безотказной работы

Р (х) = I і -

J - J (а 01+ ^

+ аит J. ехр | — [а00+

+

аоі) х +

0,5 (аОІ+ ап) X2} +

 

+

~ (аоі +

^

е~ (ймт+0'5аізт2).

(3-72)

Предельные значения Л(т) и Ах(т)

ітЛ (т) =

а 00, lim Л (т)=Ъ о,

lim Л'(х) >

0,

ІітЛ '(х)

> 0.

- * 0

Х - К »

 

 

 

Х - > 0

Т - > 0 0

 

 

Следовательно, интенсивность отказов является

мо­

нотонно возрастающей функцией, если оад,

ан, йі2> 0.

Математическое ожидание и дисперсия времени без­

отказной работы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

А,:

 

 

ь,

ехр 1- 1(000 +

00.)^- +

 

* о

 

 

 

 

і=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 0,5 (а)0+

аи) +J) +

 

 

 

 

 

+ <р (х і ) ехр [ -

{а02Хі + 0,baItjfy \ 1 ;

(3-73)

 

Aie%t [ 1 ( 1 ~

£

>

« - ^ а°

 

 

**1 ~

-

(Ч>. - Н ~ )

} ехР і - Каоо +

+ .) xt +

 

+ 0,5 (ü10+ Яц) + ]} +

02+

al2Xi) <р(Хі) ехр [

02дгг- +

 

+

0,5а12+)]] — Т *,

 

 

(3-74)

где Хі и Аі — те же, что и в примере 3-5.

 

 

 

103


Итак, ів данном параграфе рассмотрены два основ­ ных вида моделей ухудшения качества изделий с моно­ тонными интенсивностями переходов. В них учитывается различный характер распределения времени до пересе­ чения уровней 'квантования случайным процессом изме­ нения определяющих параметров изделий при взаимо­ связанных внезапных и постепенных отказах. Результа­ ты анализа интенсивностей отказов, проведенного с помощью этих моделей, позволяют сделать следую­ щие выводы.

При одном и том же типе распределений времени до пересечения интенсивность отказов изделий может быть ограниченной, неограниченной, монотонной и немонотон­ ной функцией времени в зависимости от соотношений коэффициентов «о, яь а2 и типа закона распределения. Только при ао=а2, ао+ аі>а2 законы распределения вре­ мени безотказной работы и распределения времени до пересечений имеют один и тот же тип.

При показательном распределении времени до вне­ запных отказов и гамма-распределении времени ухудше­ ния параметров изделий интенсивность отказов являет­ ся ограниченной, чаще всего монотонно возрастающей или монотонно убывающей функцией времени. При Яо= =Лг, ЪФО она является немонотонной функцией, ограни­ ченной величиной Я.О. Если интенсивности переходов яв­ ляются линейными функциями времени, то при яю, яи, Яі2>0 интенсивность отказов является монотонно возра­ стающей функцией времени.

Формула (3-36) численного интегрирования для при­ ближенного определения математического ожидания и дисперсии времени безотказной работы изделий позво­ ляет получать оценки с высокой степенью точности — максимальная погрешность не более 2%. В большинст­ ве инженерных расчетов можно ограничиться двумя-тре­ мя членами ряда.

3-5. Модели с немонотонными интенсивностями ухудшения качества систем

При периодическом изменении параметров режимов функционирования изделий интенсивности марковских моделей также являются периодическими функциями времени. Поэтому для исследования интенсивности от­ казов изделий, эксплуатируемых в периодически измеЮ4

няющйхся

режимах, целесообразно применять модели

с периодическими интенсивностями.

(2-85)

Я0(т) =

 

Пусть

коэффициенты выражения

=

ß o S ( t) ,

Г]о(т) = ß i S ( T ) ,

Яі(т) +ти(т) = s (t ) « 2

являются

периодическими функциями, в которых

а0,

аи а2> О,

s(x) = с0 + СіХ + С2 Х2, лг(-г) — b0+bsin (Q t+фо), где с0, с4, с%,

г,

Q — безразмерные

коэффициенты,

нормированные

с помощью множителя ѵ(ч_1), например х = і\, Со=с'о/ѵи

т. п. Тогда нормированная безразмерная интенсивность

S(т) = Во -\~Ві sin (Птг+фо)

+Bz cos 2 (Йт+фо),

(3-75)

где Во—С0+ 60С1+ (62о+0,5Ь2)

с2\ Bi — b 1+ 2&0С2) ;

В2=

= —0,5ЬЧ2.

 

полу­

Использование формулы (3-75) и результатов,

ченных в примере 3-4 для случая кратных интенсивно­ стей, дает возможность определить все характеристики качества изделий, функционирующих в случайных пери­ одически изменяющихся режимах. Интенсивность отка­ зов

A ( x ) = Q ( x ) s ( x

) ,

(3-76)

где

 

 

Q(x) = (а0+ а,) (а2— д0) — афге

а = а 2

а0~ а , ;

а 2 — я 0 — а1е~а‘6^'1

 

 

нормированное безразмерное оперативное время

Q ( t ) = ß o T + fi_1'[0,5ß2sin

2(П т-Ьф о)

 

Ві cos (йт + фо) 0,5^2 зіп2ф<)+ 5 1 cos фо].

Предельные значения интенсивности отказов

Ііш А (т) =

a0s (0), lim Л (х) =

мин [(а0-{- a j, а2] lim s (х).

х->0

х-^-оо

х-»со

Следовательно, интенсивность отказов является не­ монотонной ограниченной функцией. В переходном ре­ жиме она непериодическая, экстремумы ее неравномер­ но сдвинуты относительно экстремумов s(t). В устано­ вившемся режиме Л(т) является периодической функ­ цией, период которой равен периоду s (t ) .

Установление периодического режима Л(т) можно характеризовать постоянной времени то переходного про­ цесса установления ее постоянной составляющей

_ _

1

1 0.1 (Д.+Ді) (020.)

(3-77)

0

aßo

щ (аг 0,9а0)

 

105