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: 131
Скачиваний: 0
чени и |
и |
н а ч а л ь н ы х в е р о я т н о с т е й |
|
|
|
|
|
||||
( |
(0 |
= А |
1 |
Ѵо |
|
- V |
+ ( P i |
|
’ loЛ |
|
|
Р |
|
|
|
’ lo — ’ll |
|
||||||
|
|
|
’ ll — Іо |
|
|
|
|
||||
f |
(0 = а а |
1 |
___ ’ lo |
|
е |
V + ’h ^Pi- |
VoPo |
- V |
|||
’ ll — |
’ lo |
Vo - Vi |
|||||||||
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
-l. |
|
|
|
|
|
|
t o = P oVq 1 + ( A + A ) ’ ll |
|
|
|
|
|
||||||
o?= 2 > o |
(’ ll — |
2iio) , |
A (’ lo — |
’ ll) — ’ lo A ' |
|
|
|
||||
|
|
’ Зо (’ ll — |
’ lo) |
’ ІО (’ ll |
’ lo) |
|
|
|
|||
|
[Po’ iö"1 + |
(Po + |
a ) ’ i f 1]2; |
|
|
|
|
|
|||
|
Pi = ^ii |
mЧ. + У>п21— іт2(Ха — От0) |
|
+ |
|
||||||
|
|
|
2m2 |
|
|
|
А |
|
|||
|
|
|
|
|
|
’ lo’ li |
|
( 6 - 20)
( I
S 2 х*і А
*=1 is=о
( ( л ) — К> + т Л — т 2 ф |
P i ( h ) = 0, |
t = 0, 1, 2;
s |
* * i A (^ ) — (От0 + « А — От2ф |
|||
|
||||
Â=“l |
L i= o |
|
|
|
|
X* iVo |
X*a (-q1— |
2v)0) ] |
|
X |
’ lo — ’ ll |
’ ll |
— ’ lo |
|
|
**i-Q? |
(2т]о |
’ ll) |
"* Af, |
|
’ lo (’ lo — ’ ll) |
’ lo (’ lo — |
’ ll) |
|
X
( 6-21)
Af,it +
= 0,
Мл = е ~ ^ \ Мл = е ~ ^ \
|
С |
учето м |
Т О |
в устано вивш е м ся |
режиме |
|
|
||||||||||
( А |
= |
’ 1 і ( 1 |
+ |
Y , ) z - 1 , А |
= |
’ ) о 2 -1 , |
А |
= |
А |
= |
’ lo’ l i a p ( 2 z ) - 1 , |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
А |
= |
А |
= |
Yv’ lo’ liß n |
( 2 z ) - 1 ; |
|
|
|
|||
V |
= |
[ ’ lo + |
|
’ ll |
(1 |
+ |
Тѵ)] |
г ~ ‘ > h |
= |
’ lo’ liö p z - 1 , |
|
|
|||||
fen = |
Yy’lo’lA « -1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
, |
|
, |
|
|
„ |
, |
„ |
((’li — 2у)0) |
|
, |
( 6- 22) |
||||
|
|
h o + |
’ 1 . ( 1 |
+ |
Tv)] |
^ |
r |
|
- |
’ lo) |
g |
+ |
|||||
*(0 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
f A 7! ^ 1 + ( A + А ) ’ і Г 1] [’ lo + ’ ll (1 + Y v ) + |
|
||||||||||||||
|
|
A |
_ |
|
|
VoPo |
|
\ |
v |
\ |
|
|
|
|
|
||
|
+ |
’ ll |
|
’ ll |
(’ lo — ’ ll) |
|
|
r |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
+ |
’ lo’ llöp |
+ |
Yv’ lo’ ll^n] |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где |
yv= V7)f1; |
z = |
nj0 + |
к)! (1 + |
yv) + |
’io’hßp + |
Y.’lo’liAt. |
|
206
Таким образом, и при параболической аппроксимации нетрудно получить выражения для вероятностных характеристик качества
элементов, в которые вошли бы ЭСВ а0, щ, а2, %>, ап и Тѵ •
Характеристики надежности устройств можно находить стан дартными методами, например, используя произведение вероятно стей безотказной работы, сумму интенсивностей отказов элементов и т. п. Однако этот путь ведет к трудоемким расчетам, малопри годным для инженерного анализа. Поэтому используем приближен ный метод определения вероятностных характеристик качества уст ройств по вероятностным характеристикам качества элементов.
Сущность предлагаемого метода в следующем. С помощью уравнения связи выходного параметра с внутренними
У’=/(Х і, Хи) |
(6-23) |
и метода линеаризации находят математическое ожидание выход
ного параметра |
_______ |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
my= f(m l, rrin). |
|
|
(6-24) |
|||
Зная |
по |
ТУ диапазон у маКс—Умин |
допустимого изменения |
Y, |
|||||
выбирают уровни |
квантования |
у и |
г/2 |
и |
из решения |
уравнения |
|||
т у(і)— yj = 0, і= 1,2 находят средние |
продолжительности ті, д2 |
до |
|||||||
пересечения |
my (t) |
этих уровней. Приближенная оценка |
средних |
ин |
|||||
тенсивностей |
пересечения |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Цоу= х~11 , тііг/ = Т-12. |
|
|
(6-25) |
|||
Эти |
оценки интенсивностей |
и служат |
исходными |
для расчета |
характеристик качества по формулам типа (6-20) и (6-21). Как и
ранее, начальную вероятность р± выбирают из условия |
совпадения |
|
с т2 среднего времени безотказной |
работы, найденного по формуле |
|
(6 -2 0 ); оптимальные параметры у*і |
и ро определяют формулы (6 -2 1 ) |
|
где роль эталонной функции играет (6-24). |
что в слу |
|
Удобство предлагаемого метода |
заключается в том, |
чае необходимости выходной параметр легко представить как детер минированную функцию совокупности ЭСВ параметров элементов.
Для |
определения |
коэффициента готовности |
обслуживаемого |
|
устройства |
можно непосредственно |
использовать |
результаты § 2-4 |
|
и можно применить |
полученные |
выражения для интенсивностей |
отказов і-го элемента, интенсивности отказов устройства и спра
вочные данные [Л. 68 ] о среднем |
времени АР |
і-то элемента. В уста |
|||
новившемся режиме |
вероятность |
того, что |
откажет і-й |
элемент, |
|
(7і = |
мин(т)оі, "Пи) [mhh(t]oj,, т]іѵ)]_і, |
(6-26) |
|||
поэтому среднее время АР устройства |
|
|
|
||
|
п |
|
|
|
|
|
Щ — S |
УіГПи |
|
. |
(6-27) |
|
І = I |
|
|
,_ . |
|
где rrii — среднее время АР і-го |
элемента |
[Л. |
68 ]. Коэффициент го |
||
товности |
&г~Тау(Тоу+ Шр) “ С |
|
|
(6-28) |
|
|
|
|
Как видим, преимущество второго способа в том, что попутно определяется среднее время АР устройства. Аналогично нетрудно
207
определить и £т> используя в выражении (6-2 2 ) вместо х\о и г}! интенсивности т]0у и ціу.
Пример 6-4. Рассчитаем вероятностные характеристики качества /?С-генератора (рис. 6-1), используемого в тракте формирования по фазофильтровому методу однополосного сигнала связного радио передающего устройства. Выходным параметром служит генериру
емая частота F—1 800 гц, в роли |
внутренних — параметры элемен |
тов фазовращающей цепи (ФЦ) |
(на рис. 6-1 ФЦ обведена пунк |
тирной линией). Влиянием реактивных сопротивлений транзисторов и паразитных емкостей пренебрегаем.
Для определения критических значений и динамического диапа зона допустимого изменения параметров ФЦ используем известное соотношение
г- |
* |
і / |
Ri (Ci H“ Сг + |
С3) + |
R 2 (Ca + С3) + |
R 3C 3 |
(6-29> |
||||
F = |
^ V |
--------------- w |
t |
o |
, |
----------------- |
|||||
и условие обеспечения требуемого качества связи |
|
|
|||||||||
|
|
|
1 7 0 0 < Д ^ 1 |
900. |
|
|
|
|
|
(6-30) |
|
Выберем |
прогрессивную |
ФЦ |
с |
|
коэффициентом |
а= 5, |
R= |
||||
=8,22-ІО3 ом, |
|
с = 8 -ІО-10 |
ф, тогда |
Ri=R, |
R2 =BR, |
Сі = 2 5 С, |
|||||
Сг=5С, С3= С, |
Rz=25 R. С |
учетом этого |
F =l,18 • 10_2 (І?С). |
Вве |
|||||||
дем нормированные |
значения |
базовых |
|
сопротивлений |
и емкости |
||||||
Rn = R[S,22-ІО"3) -1, |
СН= С(8-10_10) _1, |
|
тогда |
нормированная |
час |
||||||
тота |
|
Fn=F(l 800)-i=(tf„C H) -i. |
|
|
|
(6-31) |
|||||
|
|
|
|
|
В соответствии с [Л. 68 ] примем следующую среднюю скорость ухудшения R и С: <miR=0,l • 10~ 3 ч-1, Отіс=—0,01 • 10~ 3 ч-1.
Среднее время безотказной работы генератора найдем как вре мя первого достижения частотой критического значения, которое для FB принимает вид:
|
|
0,944 |
1,056. |
|
|
(6-32) |
|
Так |
как miR>\m ic\, то |
нормированная частота с |
течением |
||||
времени |
уменьшится, |
следовательно, |
Т0 необходимо |
искать |
из урав |
||
нения |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1 + |
ШщТ0) (1 —mlcT0) |
= 0,944. |
|
(6-33) |
||
Отсюда Го=656 ч. |
|
динамические диапазоны Rn и |
|||||
Зная |
То, нетрудно определить |
||||||
Св: £ н= |
(1 = 1,0656), |
Сн= (1=0,99344), |
следовательно, Аі?н=0,0328, |
||||
ДСв=0,00328. Выбор |
условия (6-33) значительно |
упрощает весь |
|||||
расчет — в этом случае интенсивность уменьшения |
частоты, интен |
||||||
сивность |
увеличения сопротивления и интенсивность уменьшения |
||||||
емкости |
совпадают: |
т]р=т)л=і'1с = ягідА1?_1н=яіісАС~1н= 3,05Х |
|||||
Х І 0 ~ 3 ч~1. Последнее является |
важным |
следствием того, что крити |
ческие значения параметров элементов ФЦ выбирались в соответст вии с местом этих элементов в схеме, уравнением связи и критиче ским значением частоты генератора. Поэтому вероятности пребы вания параметров сопротивлений, емкостей и частоты в соответст
208
вующих квантах совпадают:
Л> ( О — P t , e А ( О = ( P t +М ) <? ’1<»
Л>(0-= 1— л (О —А (0.
а характеристики надежности ЛС-генератора определяют по фор
мулам |
(6-13), откуда, |
например, |
Т0= 653 |
ч, |
o2f= (4,64 • ІО2) 2 ч2, |
||||
Vt=0,705. |
вероятности p t (t) и, |
например, |
Щц.Шщ, |
с помощью фор |
|||||
Зная |
|||||||||
мулы |
(6-17) нетрудно определить оптимальные квантованные зна |
||||||||
чения |
сопротивления, емкости, |
частоты |
и |
начальные вероятности: |
|||||
Я *он=1,0; |
Я * ін = 1,0164; |
Я *2н= 1,0984; |
С*оа = 1,0; |
С *ін= 0 , 99836; |
|||||
С *2„=0,99016; F*0я= 1 ; Р*ін = 0,986; |
Р * 2н= 0,958; |
До= 0,99; рі = 0,01. |
Моменты нормированной частоты, необходимые для построения ря
да |
Грама — Шарлье, можно |
определить как |
методом линеаризации, |
так |
и непосредственно из |
формулы (6-14). |
Например, найденное |
методом линеаризации аналитическое выражение для коэффициента асимметрии имеет вид:
|
|
і4 р = ( 1 - гЗА/?)Ли -Ь(1 + ЗДС)і4 с , |
(6-34) |
|||||
где |
|
и Ас — соответственно коэффициенты асимметрии нормирован- |
||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
ных |
сопротивления и емкости; |
дя= |
2 |
/г*«/?* (0 — 1; |
|
|||
|
2 |
|
|
|
|
і=о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ДС = |
£ |
C*tHP t ( 0 |
- 1. |
|
|
|
|
|
|
£=0 |
|
|
|
|
|
|
|
На |
рис. 6-2 представлены графики rriF(t) и Or{t), на |
рис. 6-3— |
||||||
графики AF(t) и EF(t), |
на рис. |
6-4 показан вид плотностей вероят |
||||||
ностей |
нормированной |
частоты |
для |
моментов времени |
ti=0(l), |
|||
U=326 |
(2), ^з=653 |
ч (<?). Отрицательные значения плотности при |
||||||
/= 0 |
обусловлены |
погрешностями ряда |
Грама— Шарлье. |
|||||
14—385 |
|
|
|
|
|
|
209 |