книги из ГПНТБ / Михайлов Б.А. Авиационные радиоэлектронные комплексы и их эксплуатация
.pdf5 ) ~ { с 3 - с ^ |
= -^■(62-Юе-4-9-Ю 3- 4 0 7 - 3 - 4 0 7 2) = |
L |
of |
=75966646 ;
Ь) ^ \ ( М Г 1)С3 - С ^ Ь - М 3] = ^ - [(407 -1)62 • 106~4-103-407-9 -
-4073\| =94819143.
3. |
Записываем уравнение для 7^ |
и проводим его анализ |
|
|
£*+ 1,4'Юг Т * -7 ,5 -1 0 7Тп + 9,5-107 = 0 . |
||
Легко видеть, что существует единственное положитель |
|||
ное решение данного уравнения |
7П^ |
которое может быть |
|
определено графически или аналитически. |
|||
4. |
Вычисляем Tn0pt = 8600 |
часов. |
|
5. |
Определяем оптимальные трудозатраты на профилак |
||
тику РЭК |
|
|
|
|
MKopt = 8600-9 =76400 |
чел. часов . |
|
Расчет показывает, что в случае оптимизации по кри терию боеготовности приходится увеличить время на профи лактику РЖ и, следовательно, при некотором снижении го товности, на земле добиться повышения надежности в воздухе
ибоеготовности в целом.
Взаключение параграфа отметим, что при наличии в составе РЖ резервированных элементов порядок расчета системы профилактики не изменяется. Наличие резерва следует учитывать при определении функций Aj(t) элементов РЖ .
2. Принцип построения_систеш_профилактики при использовании профилактического _контроля
В этом случае профилактические работы на отдельных системах РЖ проводятся не через определенное календарное время или время налета летательного аппарата, а исходя из
140
текущего состояния систем, параметры которых подвергаются периодическому профилактическому контролю.
На основании априорной информации о поведении пара метров системы и апостериорной информации, полученной в результате профилактического контроля, определяется апос
териорная вероятность безотказной работы системы |
P gS(tK) |
до очередного момента профилактического контроля, |
иными |
словами, через среднее время работы системы tH , именуе мое шагом контроля, производится измерение прогнозирующих параметров и делается прогноз поведения системы в течение
последующего шага наработки |
(фиг. 2 .9 ). |
|
|||
| |
I______________ L . . . J ______________ I_______________ I______________ I - - |
»- |
|||
О |
tK |
2tx |
(in-1)tK |
ntK |
tH |
|
|
Ф и г . 2.9 |
|
|
|
Падение |
ps |
ниже некоторого |
|
||
вероятности Pn |
(tH) 4 P0 |
|
|||
значения |
на очередном шаге |
контроля |
указывает на необходи |
||
мость проведения профилактики.
В зависимости от критерия, по которому осуществляется оптимизация системы профилактического обслуживания, значе ние Р0 , определяющее момент остановки системы для профи лактики, будет различным.
Таким образом, построение системы профилактики при использовании профилактического контроля сводится к вы бору метода прогнозирования и определению решающего прави ла, связывающего Р0 с параметрами системы профилактики. Покажем решение этой задачи на примере системы, обладающей
одним |
обобщенным |
прогнозирующим |
параметром, |
монотон |
|||||
но |
стремящимся |
при |
эксплуатации |
к |
границе |
допуска. |
Это |
||
может |
быть, например, коэффициент |
усиления радио |
|
||||||
приемника, |
мощность |
излучения передатчика и др. По ме |
|||||||
ре |
наработки |
значение |
прогнозирующего параметра системы |
у |
|||||
141
изменяется вследствие постепенного отклонения парамет ров элементов и режимов их работы от номинальных значений. При этом величина приращения прогнозирующего параметра £п будет характеризовать степень происшедших изменений в ра
диосистеме. Следовательно, в общем случае, приращения прог
нозирующего параметра &п |
представляют собой |
совокупность |
||
зависимых случайных величин. Иными словами, |
приращение |
|||
прогнозирующего параметра |
&п на п -ом шаге |
наработки сис |
||
темы будет |
зависеть от того, какое значение |
получили |
прира |
|
щения этого |
параметра на предыдущих шагах наработки |
( I , 2 ,. |
||
. . . , / 7 - 1 ) . |
Таким образом, |
случайный процесс, |
описывающий |
|
поведение прогнозирующего параметра во времени, является достаточно сложным. Его количественная характеристика ока
зывается не полной, если при |
определении P%S(tK) |
не учи |
|
тывается предыстория процесса, т .е . |
состояние прогнозирую |
||
щего параметра во всех предшествующих точках контроля |
|||
( I , 2 ,...,/7 - 1 ) . Определение |
(tK) |
с учетом истории и пред |
|
ыстории случайного процесса, |
характеризующего поведение |
||
прогнозирующего параметра (параметров), составляет |
основ |
||
ную задачу теории статистического прогнозирования состоя ния систем.
Статистическое_п£огнозирование_состояния £адаоэлект£онной_систем&_
ps
Отыскание Рп (tK) с учетом всей предыстории процесса требует, как правило, наличия и большей информации относи тельно его истории. Накопление последней, при отсутствии автоматизированных систем контроля и регистрации параметров систем, сопряжено с большими трудностями. Алгоритмы опреде ления Pn (tK) с учетом всей предыстории случайного процес са и реализующие их автоматизированные системы контроля оказываются очень сложными. Поэтому там, где с предысторией процесса связана относительно малая информация о состоянии системы в будущем, в интересах упрощения.прогнозаторов, история и предыстория случайного процесса используются час-
142
тично. В этом случае для количественной характеристики до ведения прогнозирующего параметра используется более простой случайный процесс, лишь приближенно описывающий его поведе ние во времени. Эффективность прогноза и з-за этого будет в определенной степени снижена.
В ряде случаев с достаточным для практики приближением при количественной характеристике поведения прогнозирующего параметра может быть использован случайный процесс с незави симыми приращениями. Это может иметь место, например, когда допуск на прогнозирующий параметр ум мал и изменению прог нозирующего параметра в его пределах соответствуют относитель но небольшие отклонения режимов элементов системы. В этом случае в первом приближении можно считать приращения в каж дой точке контроля независимыми случайными величинами с плотностью вероятности f (d) и функцией распределения вероят ности приращений F(&)
F(<?) = Р \_ДУ < d ] ;
функция у (&) определяется в результате обработки ста тистических данных о прогнозирующем параметре. Зная у ($ ) , легко определить апостериорные вероятности безотказной ра боты для любого шага работы системы (фиг. 2 .1 0 ). Найдем эту
143
вероятность |
дня |
п -го шага, зная, что на |
(п-1) -ом шаге |
|
прогнозирующий параметр получил приращение |
&п_ 1 . Послед |
|||
нее стало известно |
в результате контроля выходното параметра |
|||
в момент времени |
tK (n - 1) |
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
- суммарное |
приращение прогнозирующего па |
||
|
|
раметра за |
время наработки |
(n -1 )tK . |
Чтобы принять решение относительно необходимости про филактики после проведения контроля параметра в момент вре
мени tK (п -1) |
, необходимо, |
как будет показано далее, |
кроме |
|||
p £ s |
, знать |
апостериорную вероятность |
безотказной ра |
|||
боты и |
на (п+1) шаге, не производя измерения параметра в |
|||||
точке |
п |
(оставаясь в точке |
п -1 ) . Для определения |
ин |
||
тервал |
возможных приращений |
прогнозирующего параметра ра |
||||
зобьем |
на |
к |
элементарных отрезков, длительностью Д1 |
каждый. |
||
Попадание |
значения приращения на любой из |
этих интервалов |
||||
составляет полную группу единственно возможных и несовмест ных событий. Примем эти события за' гипотезы h- . Вероятность каждой из этих гипотез может быть определена по известной плотности вероятности f(<?)
отказной работы |
системы на (п + 1) шаге работы |
при условии, |
|
что на п -ом шаге приращение примет значение, |
совпадающее |
с |
|
элементарным интервалом A h1 . |
— |
i |
|
Теперь апостериорную вероятность безотказной работы Рп |
|||
можно определить |
по формуле полной вероятности |
|
|
144
Заметим, что |
те |
из слагаемых суммы (2 .5 2 ), |
дая |
которых |
||||||
Pn+f (tK / A k) |
» |
Равны нулю. |
Это соответствует событиям-, |
|||||||
когда |
приращение |
на |
|
(п + 1) шаге |
получает значение, при ко |
|||||
тором |
уп > |
ум . |
Следовательно, |
среди |
всех возможных |
$ |
||||
представляют |
интерес |
только те, |
при которых |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
*( У м - У п ч ) |
• |
|
|
(2-52) |
|
Таким образом, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
по |
|
Ум Упч |
л? |
|
|
|
(2.54) |
|
|
* * + < - & № № |
& < Ъ / A k ). |
|
|
|||||
Осуществив предельный переход при Д1-+-0 , |
из |
(2.52) |
||||||||
получим интегральное |
выражение |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Ум~Уп-1 |
|
|
|
|
|
|
|
С |
, |
= |
|
> |
|
|
и л » |
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
где |
0 4 <?„ |
А ( у м ~ у п _<) . |
|
|
|
|
|
|||
Найдем условную вероятность |
(£к / $ п ) |
. |
Посколь |
|||||||
ку рассматривается процесс с независимыми приращениями, то
на основании |
(2.50) |
|
|
|
|
|
Ум~Уп~^п |
|
|
|
& & / * , ) = ! № * * ■ |
и - 5 « |
||
|
|
о |
|
|
Окончательно для вероятности безотказной работы на |
||||
(п + 1) шаге |
получаем |
|
|
|
|
Ум-Уп-1 |
Ум |
Уп-i ki |
|
|
|
J f ( $ ) d t • d#n |
(2.57) |
|
Произведя интегрирование, окончательно имеем |
|
|||
|
p p s = |
- L |
p p sZ |
(2.58) |
|
rn+i |
2 |
п |
|
10.Изд. /1-4884 |
145 |
|
|
Рещаю1дее_П£авило |
|
|
|
|
|
|
Воспользуемся методом штрафа. |
Будем полагать, |
что |
на |
|||
профилактику системы, в ходе которой она приводится |
в |
исход |
|||||
ное |
состояние, затрачивается среднее время |
Тп . |
На ремонт сис |
||||
темы при |
ее отказе затрачивается среднее время |
Трм |
|
|
|||
|
|
Трм = Тп +Тш |
, |
|
|
(2.59) |
|
где |
Тш - |
потери времени, связанные |
с тем, |
что в |
случае от |
||
каза системы в воздухе будет сорвано выполнение боевого за дания и для ремонта и подготовки к решению новой боевой за дачи летательный аппарат требуется вернуть на аэродром.
Время и материальные средства оказываются израсходованными напрасно. При некоторых отказах возникает риск потери экипа
жа и летательного |
аппарата. Все это оправдывает название |
||||||||
данной величины - |
"штрафная стоимость" или "штрафное время". |
||||||||
Находясь в точке (n -f) tK , |
оценив выигрыш во |
времени |
|||||||
вынужденного |
простоя системы |
АТ |
, если профилактика будет |
||||||
проведена в |
момент времени |
n tK |
|
|
|
|
|||
= тр » 0 - г % ) - и * - Р > Г ) - Т ’>р? ‘ -Тр»в< ’ |
|
(г м ) |
|||||||
—~ps |
- математическое ожидание времени вынужден |
||||||||
где Трм(1 -Р п ^ } |
|||||||||
|
|
ного простоя на ремонт системы при ее |
|||||||
|
|
отказах |
в интервале работы \/itK ,(n+1)tH~\ ; |
||||||
TpM (i~ P p ) |
- математическое ожидание времени вынужден |
||||||||
|
|
ного простоя на ремонт системы при ее |
|||||||
|
|
отказе |
в |
интервале работы [( n-1)tK , nt^\ ; |
|||||
Тп -Рп |
- математическое |
ожидание |
времени |
простоя |
|||||
|
|
системы на |
профилактике, |
если |
ее |
выпол |
|||
|
|
нять на |
п -ом |
шаге, то |
есть в |
момент вре |
|||
|
|
мени |
n tK ; |
|
|
|
|
||
Qj |
|
- вероятность отказа системы-на первом шаге |
|||||||
|
|
работы. |
|
|
|
|
|
|
|
1 4 6
Учитывая (2 .5 8 ), для среднего выигрыша во времени вы нужденного простоя АТ окончательно получаем
w r f ) = |
. |
(2.6о |
Из (2.61) видно, что АТ является функцией апостери орной вероятности P ps и при некотором ее значении имеет единственный максимум (фиг. 2 .I I ) .
|
Действительно, Рпps |
с ростом п |
убывает |
от |
I до 0. |
||||||
При PpS= / |
выигрыш оказывается равным: |
|
|||||||||
|
|
т - |
— т — Т — - г |
- |
Тш 2 |
тш- |
JT„ (2.62) |
||||
|
|
'ш 2 Рм ш 2 п |
|
||||||||
Если |
Тш < тп |
то выигрыш АТ |
оказывается |
отрицательным. |
|||||||
По мере сн и ж ен и я ^0 |
член ^Трм (PpS) Z |
убывает |
быстрее, чем |
||||||||
г P ps |
и при некотором |
Рр |
достигает |
максимума. |
|||||||
'ш -^п |
|
||||||||||
Найдем значение |
PpS , |
обеспечивающее |
наибольший выиг |
||||||||
рыш |
АТ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
маке |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PS АТ — Тш |
|
ps |
= О |
|
(2.63) |
|||
|
|
|
ТрмРр |
|
|||||||
|
|
dP„ |
|
|
Т, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P PS = |
|
ш |
|
|
|
|
||
|
|
|
Тп + тш |
|
|
|
|
||||
|
|
|
гп |
|
|
|
|
|
|||
Момент перехода через максимум фиксируется при выпол |
|||||||||||
нении неравенства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
ps |
|
Гп |
|
|
|
(2.64) |
|
|
|
|
1 - Р , |
|
Тп + ТШ |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
10 |
147 |
Пусть п |
будет такое |
наименьшее п |
, при котором |
|
|
, - i |
f > |
Т„ |
(2.65) |
|
|
|||
Тп + Гш
Таким образом, п , при котором выполняется неравенст во (2 .6 5 ), определяет оптимальный момент. tK n * остановки системы для профилактики.
Случай_с_переменным штрафом
Пусть значение среднего времени на ремонт системы при ее отказах нарастает по линейному закону
Трм ~ |
7 |
^н > |
~ |
• |
(2.66) |
Среднее время выигрыша АТ. |
к |
|
с (2 .6 1 ), |
||
в соответствии |
|||||
для этого случая, |
определится из |
выражения |
|
||
|
PSN |
,ps |
N = V H( i - C < ) - W i - pD - V n |
||
После преобразований получаем |
|
|
—TjPSfT Т - т\ — - |
ps |
|
Испытаем функцию А Т на |
|
ps |
экстремум по Рп |
||
Дт = (тшгн-тп)-тш^ рпр5= о .
дР,P S
ps
Разрешая (2.69) относительно Рп , имеем
ps _ |
Тп |
Fn |
г 7 |
|
'шсн |
(2.61)
( 2. 68)
(2.69)
(2.70)
Выражение (2.70) можно путем вычитания левой и правой частей из единицы представить в виде
1 - p T s = |
Тп |
(2.71) |
- - - . П . |
1~Ш
148
Как было показано ранее, решение относительно профилак тики принимаем, оценивая апостериорную вероятность P% s , когда последнее измерение выходного параметра системы было произведено в точке (n-1)tK . С учетом этого обстоятельства (2.71) перепишется в следующем виде:
• У- |
|
Т,7 |
(2.72) |
|
ТШ(П Ч ) |
||
|
|
|
|
Таким образом, решающее правило для этого случая будет |
|||
иметь вид: |
|
|
|
1 - Р . ps |
> |
(2.73) |
|
|
|
Тш(п -1 ) |
|
§ 2 . 3 . Автоматизация контроля РЭК |
л етател ьн ы х |
||
|
аппаратов |
|
|
Автоматическое или |
полуавтоматическое определение |
||
степени работоспособности бортовых систем в момент контроля, прогнозирование их поведения в будущем и поиск неисправ ностей при их возникновении являются основными задачами ав томатизации контроля оборудования летательного аппарата. При этом прогнозирование состояния РЭК может производиться либо с целью более эффективного боевого применения лета тельного аппарата, либо в интересах улучшения системы его профилактического обслуживания.
Таким образом, под контролем РЭК понимается установ ление соответствия фактического его состояния предъявляе мым требованиям с целью принятия решения на его боевое при менение или выдачу управляющих воздействий для возвращения параметров системы в пределы допуска.
Система, позволяющая осуществлять контроль без непо средственного участия человека (кроме функций ее включения и выключения), называется автоматической системой контроля, а при частичном участии человека - автоматизированной сис темой контроля. В настоящее время получают развитие как
149
