МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРВАЦИИ

 

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТООМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

на тему:

«Прогнозирование надежности и проектирование оптимально- резервированной рэс»

 

 

Вариант №5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель: Кожичкин В.В.

Группа: ВКУ 04-01

Преподаватель: Гельфман Т.Э.

 

 

 

 

МОСКВА 2004 г.

Исходные данные.

 

1. Изделие состоит из 4-х независимых устройств (участков резервирования) с номерами 1, 2, 3, 8.

2. Требуемая вероятность безотказной работы изделия равна Ртр=0,95 за заданное время tтр=5000 ч.

3. Коэффициент эксплуатации Кэ=1,19.

4. Резервирование раздельное с замещением, резерв ненагружен (обесточены, отключены).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание на курсовую работу.

 

1. Провести ориентировочный расчет надежности нерезервированных устройств входящих в РЭС.

2. Определить оптимальные кратности резервирования устройства и построить структурную схему резервированной РЭС.

3. Найти минимальную стоимость оптимально-резервированной РЭС.

4. Построить математическую модель вероятности безотказной работы резервированного изделия.

5. Провести полный расчет надежности устройств входящих в РЭС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анализ задания и выбор метода решения.

 

С расчета интенсивности отказов устройства, каскадов, блоков начинается любой расчет надежности изделий и систем. Для этого используют статистические значения интенсивностей отказов ЭРЭ, которые получают по результатам испытаний ЭРЭ или эксплуатации РЭС и вносят в специальные справочники.

Если отказ технического устройства наступает при отказе одного из его элементов, ТОО говорят, что такое устройство имеет основное соединение элементов. При расчёте надёжности таких устройств предполагают, что отказ элемента является событием случайным и независимым. Тогда вероятность безотказной работы системы в течении t равна произведению вероятностей безотказной работы её элементов в течении этого же времени.

Различают ориентировочный и уточненный (полный) расчёты.

Ориентировочный расчет выполняется на этапе эскизного проектирования аппаратуры, когда принципиальных схем блоков ещё нет. Расчет выполняют по средним значениям интенсивностей отказов групп ЭРЭ с учетом коэффициентов эксплуатации, значения которых указываются в справочниках по надежности ЭРЭ. Ориентировочный расчет имеет цель прогнозирования надежности разрабатываемых изделий и позволяет:

- сравнивать различные варианты схемно-конструкторского построения изделий;

- выбирать оптимальный вариант построения системы;

- обосновывать требования к надежности составных частей изделия.

Расчет производится на основе следующих допущений:

- распределение времени до отказа ЭРЭ – экспоненциальное;

- отказы ЭРЭ являются событиями случайными и независимыми;

- учитываются все ЭРЭ, отказ которых ведет к отказу изделия.

Полный расчет надежности выполнят на этапе технического проектирования и разработки рабочей документации с учетом реальных электрических и тепловых режимов применения ЭРЭ. Для этого используют карты рабочих режимов ЭРЭ изделия, в которых указывают расчетные коэффициенты нагрузки ЭРЭ Кн.

В настоящей курсовой работе используется ориентировочный расчет надежности РЭР.

Для реализации поставленной задачи – обеспечения требуемой надежности – используется раздельное ненагруженное резервирование.

Резервирование – это метод обеспечения надежности системы за счет использования дополнительных элементов (изделий, устройств, узлов, блоков, ЭРЭ). Резервные элементы избыточны, поскольку на являются функционально необходимыми, а предназначены лишь для замены основных элементов в случае их отказа.

При раздельном резервировании резервируются отдельные части системы – участки резервирования.

Разновидности раздельного резервирования:

- поэлементное;

- покаскадное;

- узловое;

- блочное.

Основным параметром резервирования является его кратность. Кратность резервирования – это отношение числа резервных элементов к числу основных. В большинстве случаев кратность резервирования равна числу резервных элементов. Технически раздельно резервировать участки сложнее, чем систему в целом. Однако раздельное резервирование сложных систем обеспечивает большую надежность, чем общее резервирование.

 

Резервирование замещением – резервирование, при котором резервные элементы замещают основные после их отказа, что требует наличия переключающих устройств, системы контроля работоспособности и отыскания отказавшего блока.. (В настоящей работе вышеупомянутые устройства для упрощения задачи не учитываются). Эти дополнительные устройства понижают общую надежность системы. При включении резерва замещением резервные элементы до момента включения могут находиться в трех состояниях:

- нагруженном резерве;

- облегченном резерве;

- ненагруженном резерве.

(В настоящей работе используется последний вариант).

Ненагруженный резерв часто называют «холодным», имея в виду, что резерв отключен от источника электропитания. Резервные элементы начинают расходовать свой ресурс только с момента включения их работу в замен отказавших. Чаще всего применяют ненагруженное резервирование замещением крупных элементов (всей системы, её частей, блоков). В этих случаях снижение надежности из-за переключателей компенсируется тем, что ресурс резерва не расходуется до момента его включения.

Расчет надежности резервированной системы начинают с составления её логической (структурной) схемы надежности. Она всегда содержит участки с параллельным соединением элементов. Отказ участка и , как следствие, системы наступает только при отказе всех элементов участка, ТОО есть основного и резервных.

Структурной надежностью системы называется результирующая надежность системы при заданной её структуре и известных значениях показателей надежности всех входящих в неё элементов. Влияние отказа элементов на отказ РЭС определяется двумя основными способам и соединения элементов с точки зрения надежности: последовательным и параллельным.

Под оптимальным резервированием понимают определение оптимальных кратностей резервирования, обеспечивающих заданное требование по надежности при минимальной стоимости системы (или её массы, размеров, энергопотребления и т.п.)

Градиентный метод (метод наискорейшего спуска) заключается в том, что отыскивается значение экстремума некоторой функции путем последовательных шагов из начальной точки по направлению градиента. Процесс создания оптимально-резервированной системы является многошаговым. В начале рассматривается исходная нерезервированная система и на первом шаге отыскивается элемент, системы, добавление к которому одного резервного элемента дает наибольшее отношение прироста показателя надежности к приросту затрат. На втором шаге отыскивается следующий элемент системы (включая и тот, у которого уже есть резервный элемент), который характеризуется наибольшим отношением прироста показателей надежности к приросту затрат и так далее.