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: 83

Скачиваний: 0

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

18

Используя свойство дисперсии и формул (1Лб)»' преобразуем выраже­ ние (1.52) к следующему виду

£)(т) = Jt*a(t)dt - (f ) ^ - ] t zP‘^ d t

-

(т) =

о

- °

 

 

. с*>

_ ' /2-

,

~-ijoCt)j~+ z ppt.t)dt -(т)

(1.63)

О

 

 

 

отсюда

 

 

 

 

 

 

jZHT) = z\tp(t)dt

~(т}2

 

(1.54)

о

 

 

 

юш с учетом (1.4) и (1.5)

оо

 

 

 

 

 

iZ>(T)»zJt[i-^t)]dt

 

 

(1.55)

О

О

 

 

Для наглядной характеристики рассеивания удобнее пользоваться величиной, размерность которой совпадает с размерностью случайной величины Т . С этой целью, извлекая квадратный корень из диспер­ сии, получаем величину & (Т ) , называемую средним квадратическим отклонением. Математическое ожидание и дисперсия случайной величины

Т могут быть вычислены лишь в том случае, если соответствующие интегралы абсолютно сходятся.

6 . Основные законы надежности. Бремя безотказной работы эле­ мента до наступления отказа есть непрерывная случайная величина Т, Наиболее удобной характеристикой случайной величины Т является плотность вероятности j ( t ) , потому что она непосредственно опре­ деляет частоту отказов. В зависимости от характера возникновения отказа закон надежности получает конкретное воплощение. Перечислим основные законы надежности элементов, работающих до первого отказа.

Экспоненциальный закон надежности Характерным свойством этого закона является постоянство интен­

сивности отказов А (£)=Д для периода нормальной работы элемента.

На основании указанного свойства определим характеристики надежности


19

при экспоненциальном распределении времени безотказной работы.

В соответствии с формулой (1 .26) при Л ( 0 - X найдем функцию надежности

 

-

J XH)clt

 

 

- x t

 

 

 

р с о = е

о

 

 

 

 

= е

 

 

 

а . * )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вероятность отказа при экспоненциальном законе надежности вы­

ражается формулой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y e t )

= i - p i t )

=

/ -

e ~ x t .

 

 

(I *57)

Дифференцируя выражение

( 1 . 5 7 )

 

по

t

,

полупим частоту

отказов

a(t)

=<£'(()

= л е ~ л1 .

 

 

 

 

(1 *58)

Подставляя в выражение

(1 .35)

вместо

u ( t )

и

Q,(t)

их значения, по­

лучим функцию ресурса надежности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a ( t )

 

X t

 

-x t

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 .5 9 )

JH 0--

 

i -

e

- x t

 

 

 

 

 

$ ( t )

 

 

 

e x t -

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На основании форгдулы (1 .4 9 ),

подставляя

вместо

p i t )

ее

значе­

ние, вычислим математическое

ожидание времени безотказной

работы

 

 

At

 

 

 

 

 

-xt

± _

 

 

т =j p(t)dt = JV dt = - ± е

 

 

(1 .6 0 )

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учитывая, что Ж О - X

, преобразуем выражение СХ.4 1 ) к следующему

виду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_1_________ =

_ _ /

 

 

 

 

 

(i.6i)

a i t )

jb ( t )

 

 

 

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для вычисления дисперсии времени исправной работы воспользуемся



20

формулой (1.54)

©о ^ Jti й

£>(Т)=2 Jtp(Ofl/f-(f) =J2Jt е" dt -(-£) =(f)2. (1.62)

 

о

 

 

 

с

 

 

|

Принимая во внимание формулу

( I . 6 I ) ,

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.63)

Для экспоненциального закона надежности справедливо следующее

характеристическое

 

свойство

 

 

 

 

 

 

 

 

p ( t + 6 )

е

- x ( i + 6)

(1.64)

 

 

 

 

 

 

 

 

Приведем еще

оцно

замечательное

свойство

этого закона. Из выражения

( I . 6 I ) следует", что для любого t

 

справедливо равенство

—L____ (_ - —— ----i—-

- .—t----------- (1.65)

ait)

fi(t)

ait,)

pit,)

''‘

a(tn)

pita)

Покажем, что

если разность

t_______.— -

с > o

есть постоянная

 

 

 

 

act)

fid)

 

 

величина, то закон надежности обязательно будет экспоненциальным. Это свойство представляет собой необходимый и достаточный признак экспоненциального закона.

Действительно, пусть разность

act) pet)

есть-некоторая постоянная величина. Тогда

a i t ) = с a i t ) p e t ) .


21

Учитывая ( 1 . 3 5 ) , будем иметь

a(t)

(, ) _

с а а(*)

 

иди

рСО = Сo.(t) .

 

 

q,(t)

 

 

 

 

 

 

 

Откуда, используя

( I . I 6 )

и равенство

i- =

С

, подучим

 

d i

 

~

Л ’

 

(1 . 66)

 

 

 

 

Интегрируя полученное уравнение

от С

до

t ,

найдем

 

 

t

 

 

 

 

in p ( t ) ^ - \ x d t * - X t .

 

 

 

с

 

 

 

 

Таким образом,

 

 

 

 

 

 

 

p i t ) =

- A t

 

 

 

 

£

 

 

 

Закон надежности на основе гамма-распределеная Найдем характеристики надежности для случая, когда время воз­

никновения отказа имеет гамма-распределение. Для этого закона на­

дежности частота отказов выражается'формулой [2 8]

 

a W

= ~

r

W

“ ~

e ~ * ‘ >

 

(1 -67)

где cL

и А - параметры гамма-распределения,

принимающие положи­

тельные

значения.

элемента при целом числе d

 

 

Вероятность отказа

будет равна

 

 

 

 

 

л tI

о£ •

- A t

d i .

 

 

$ ( * ) - U

m

t

=J*

Г ( х )

е

 

После замены переменной

At - %

ж вычисления последнего

интеграла

получим

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

( t ) - T7T\ J 2

e

d z = i - e

Ц

l !

(1 . 68)

 

ЛЧ)

 

 

 

 

 

i ~o