Файл: Батяев, Б. Г. Исследование надежности и точности линейных систем автоматического управления.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 112
Скачиваний: 0
Определение. функция e x i t ) , выражающая плотность вероятности времени отказа, называется частотой отказоь.
Из данного определения следует, что
|
|
а ( 0 = f n ) = f ‘( t) . |
|
( i . i s ) |
|
пункция a ( t ) нормируется таким образом, |
чтобы |
|
|||
|
|
ео |
|
|
|
|
|
aii)dt |
= / . |
|
(1 .1 4 ) |
|
|
V |
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
Из (1 .1 3 ) |
и (1 .3 ) |
вытекает следующая зависимость |
между Ot(i) и <£(*) |
||
|
|
|
|
|
f i . i s ) |
Подставляя |
сюда значение <f,(t) |
из ( 1 ,4 ) , |
получим |
|
|
|
|
a ( t ) = q ' C t ) = - p ' ( i ) . |
{1 Л 6 ) |
||
Из выражения |
( I .1 6 ) следует, что вероятность |
отказа с течением |
времени возрастает, а вероятность безотказной работы убывает. Веро
ятность отказа элемента за время |
t |
может быть определена интегри |
|||||
рованием функции a ( i ) |
в пределах |
от |
О |
до / |
|
||
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
^ ( 0 = | a ( t ) d t . |
(1 .1 7 ) |
|||||
|
|
■° |
|
|
|
|
|
Подставляя |
это значение |
^ (7 ) |
в ( 1 .4 ) , |
найдем вероятность |
безотказ |
||
ной работы |
элемента за |
время |
i |
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
©о |
|
|
|
p ( t ) = 1 - ^ a ( t ) d t ~ j a H ) o U . |
|
|||||
|
|
c |
|
|
i |
|
Дадим статистическое истолкование понятия частоты отказов. Пусть г. результате испытаний N однотипных элементов к моменту времени t осталось m U ) исправных элементов. Тогда число исправно работающих
10
элементов к моменту времени Ф+ д i |
равно m ( t |
+ a t ) |
. При этом |
||||||||||||
элементы, которые отказали в процессе испытания, не восполняются. |
|||||||||||||||
Таким образом," |
число отказавших элементов за промежуток времени a t |
||||||||||||||
равно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д / г ( 0 » m ( t ) - |
|
+ |
. |
|
|
|
|
|
(1Л Э ) |
|||
Статистическая оценка частоты |
отказов выражается следующей формулой |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
CL„ Сt) |
- |
й п U ) |
|
|
|
|
|
|
(1.20) |
|
|
|
|
|
|
N a t |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На основании теоремы Бореля установим, |
что а „ Ш |
стремится к |
a ( t ) . |
||||||||||||
Действительно, |
подставляя |
выражение |
( I .I 9 ) |
в формулу (1 .2 0 ), |
имеем |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
n a t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Переходник пределу при N — с о |
ж a |
t о |
, |
получим |
|
|
||||||||
a M( t ) |
|
m ( i ) |
- m ( t * a t ) |
|
P(t) |
- P ( t t a t ) |
|
при N- |
(1 .21) |
||||||
|
N a t |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
отсюда |
следует, |
что |
P(t) - P( - t +bt ) |
|
■-p(t) при |
a l - ~ - о |
, HO |
||||||||
|
|
|
|
|
a i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в силу |
(1 ,1 6 ), |
a ( t ) = - P ' ( t ) |
. |
Поэтому |
|
|
|
|
|
|
|||||
a |
( t ) |
= |
|
— - |
a i t ) |
|
при N ~ |
- |
и fit — 0. |
(1 .2 2 ) |
|||||
|
|
|
Nat |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Следовательно, |
OL„(t) |
стремится |
к |
< 3(0 |
и является |
ее состоя |
||||||||
тельной оценкой. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
3 . |
|
Интенсивность отказов. |
В ряде случаев возникает необходи |
|||||||||||
мость вычисления характеристик надежности с учетом предшествующего |
|||||||||||||||
состояния элемента. Мы уже рассмотрели одну из таких задач на вы |
|||||||||||||||
числение условной вероятности безотказной работы в промежутке вре |
|||||||||||||||
мени |
( |
t |
, t + Т ) . |
Найдем теперь плотность условной |
вероятности от |
||||||||||
каза A ( i ) , исходя |
из (формулы |
( I . I 2 ) . |
Полагая |
в |
этой формуле |
T - a t , |
|||||||||
вычислим |
Л (О |
как предел отношения |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
(t, |
t +at) |
|
при |
a |
t |
—- |
о . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a t
■чмеем
Л ( г ) |
= |
lisn |
л t |
сигг |
P ( i >'.eLL+*+K |
|
|
|||||
|
|
|
л{ -*о |
д i |
о |
|
p i t ) й { |
|
|
|||
—— |
|
(с-т |
Я О -PU +at) _ - 4 Й > |
|
(Т.23) |
|||||||
|
P<t)At-0 |
й t |
|
/ Э( { ) |
|
|
|
|
||||
или с учетом |
(1 Д 6 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Л ( 0 |
= ~ |
^ у - |
|
|
|
(1-24) |
||
Величина Л ( ( ) |
является локальной |
характеристикой |
надежности, |
так |
|
|||||||
как она определяет надежность элемента в данный момент времени i |
[? ]. |
|||||||||||
Определение. |
Пункция X ( t ) , |
выражающая плотность условной ве |
||||||||||
роятности отказа |
в момент t |
при условии, |
что до |
этого момента |
|
|||||||
элемент работал исправно, называется интенсивностью отказов. |
|
|
||||||||||
Интенсивность отказов имеет размерность, равную обратной вели |
||||||||||||
чине размерности |
t . |
Установим |
связь интенсивности |
отказов' |
|
|
||||||
с введенными выше характеристиками надежности. |
|
|
|
|
||||||||
Прежде |
всего |
представши |
выражение |
(1 .2 3 ) в следующем виде |
|
|||||||
|
|
|
М О = - J J - Сп P L O . |
|
(1 .2 5 ) |
|||||||
далее, |
интегрируя |
выражение |
(1 .25) |
в пределах от |
О до |
t |
, |
|||||
получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t
t n p ( t ) - - j x ( t ) d t 7
0
откуда
-J P(0 -- C °
X ( 0 d t
(1 .2 6 )
йз выражения ( I ..26) следует, что вероятность безотказной работы
12
элемента в промежутке времени ( t , t + ъ ) равна
|
p ( * / t ) |
= |
P(t + r) |
=е |
|
|
(1 .2 7 ) |
|||||
|
pH) |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подставляя |
в выражение |
( I . I 2 ) |
вместо p ( t ( t ) ее |
знач°ние из |
(1 .2 7 ), |
|||||||
получим |
зависимость между |
|
|
и Л И ) |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t + г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- j x t O |
d i |
|
|
<l(Vt) = |
1 - P W t ) |
|
= / - |
(? |
' |
. |
( i *28) |
||||
В частности |
при i |
- |
О |
имеем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
/ |
|
|
|
$ ( ? ) |
= 1 - р ( * ) |
- |
|
1 - е |
|
° |
. |
(1.29) |
|||
наконец, |
из |
формул (1 .2 4 ) и |
(1 .2 6 ) |
получим зависимость между часто |
||||||||
той отказов |
и интенсивностью |
отказов |
t |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a i t ) = М * ) р ( 0 = 4 0 в ° |
. |
(1 .3 0 ) |
Таким об;разом видим, что по интенсивности отказов можно сравни
тельно легко вычислять друтиз характеристики надежности, вследствие
чего критерий Л ( 0 |
имеет широкое применение для оценки надежности |
|||||
элементов |
однократного использования. |
|
|
|||
Кроме |
т о г о .Л ( t ) может быть определена экспериментально по ре |
|||||
зультатам |
испытаний. |
|
t |
|
||
Пусть |
из |
/V |
испытываемых |
элементов к моменту времени |
оста |
|
лось m ( t ) |
исправных элементов, |
а в промежутке времейи ( t |
. t |
+ h t ) |
||
отказало a ri(t) |
элементов. Тогда |
статистическая оценка интенсивности |