lab_5_TS_Ivanova_4117
.docxГУАП
КАФЕДРА № 41
ОТЧЕТ ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
ассистент |
|
|
|
Б. К. Акопян |
должность, уч. степень, звание |
|
подпись, дата |
|
инициалы, фамилия |
ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №5 |
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ НАДЕЖНОСТИ СЛОЖНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМЫ |
по курсу: ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ |
|
|
РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ
СТУДЕНТ ГР. № |
4117 |
|
|
|
А.В.Иванова |
|
|
|
подпись, дата |
|
инициалы, фамилия |
Санкт-Петербург 2023
Цель работы:
Изучение базовых методов расчета показателей безотказности сложной технической системы и повышения ее надежности путем резервирования.
Индивидуальное задание:
Вариант 5.5 : Устройство управления
Устройство управления (УУ) обеспечивает задание и выдачу в сопряженные внешние устройства навигационных параметров:
- значение высоты принятия решения;
- значение опорного давления барометрического высотомера;
- значение заданного путевого угла;
- значение заданного курса.
Перечень составных частей УУ и параметры потока отказов для каждой из частей приведены в таблице 1.
Таблица № 1
Составные части УУ |
Параметр потока отказов составных
частей УУ
|
Плата управления |
42,55 |
Плата клавиатуры |
7,16 |
Плата энкодеров |
11,95 |
Плата подсвета |
1,76 |
Прочие изделия (соединители, кабеля и др.) |
5,43 |
Ход работы:
Построение структурной схемы расчета надежности исходной системы.
Структурная схема расчета надежности исходной системы представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Структурная схема
Расчет основных показателей надежности системы.
Параметр потока отказов системы с учетом структуры надежности СТС и заданных показателей потоков отказов отдельных элементов вычисляется по формуле:
Воспользуемся формулой:
Для нахождения средней наработки системы на отказ T необходимо использовать формулу:
Воспользуемся формулой:
Для определения средней наработки
системы на отказ и повреждение
используется формула:
,
где:
– ожидаемый средний налет за один
календарный год, 3000 ч;
– ожидаемая средняя наработка на земле
за один календарный год, 25 ч;
– календарный период, за который
произведен расчет, 8760 ч;
– параметр потока отказов подсистемы
при работе на земле,
;
– параметр потока отказов подсистемы
при хранении,
.
Определим среднюю наработку системы на отказ и повреждение:
Задавая время работы системы t в диапазоне от 5% до 100% времени средней наработки на отказ T, рассчитаем соответствующие значения вероятности безотказной работы системы p(t) и построим график. Для этого воспользуемся формулой:
Полученные результаты приведены в таблицах 2.1 и 2.2.
Таблица № 2.1
t (%) |
5% |
10% |
15% |
20% |
25% |
30% |
35% |
40% |
45% |
50% |
|
t(ЧАС) |
2081 |
4162 |
6243 |
8324 |
10405 |
12487 |
14568 |
16649 |
18730 |
20811 |
|
Составные части УУ |
Параметр потока отказов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плата управления |
0,00004255 |
0,915 |
0,838 |
0,766705863 |
0,701732697 |
0,642 |
0,588 |
0,538 |
0,492 |
0,451 |
0,413 |
Плата клавиатуры |
0,00000716 |
0,985 |
0,971 |
0,956282445 |
0,942138846 |
0,928 |
0,914 |
0,901 |
0,888 |
0,874 |
0,862 |
Плата энкодеров |
0,00001195 |
0,975 |
0,951 |
0,928107855 |
0,905311279 |
0,883 |
0,861 |
0,84 |
0,82 |
0,799 |
0,78 |
Плата подсвета |
0,00000176 |
0,996 |
0,993 |
0,989071957 |
0,985455879 |
0,982 |
0,978 |
0,975 |
0,971 |
0,968 |
0,964 |
Прочие изделия |
0,00000543 |
0,989 |
0,978 |
0,966667131 |
0,955804936 |
0,945 |
0,934 |
0,924 |
0,914 |
0,903 |
0,893 |
Система |
0,00006885 |
0,867 |
0,751 |
0,650606288 |
0,563755781 |
0,488 |
0,423 |
0,367 |
0,318 |
0,275 |
0,239 |
Таблица № 2.2
t (%) |
55% |
60% |
65% |
70% |
75% |
80% |
85% |
90% |
95% |
100% |
|
t(ЧАС) |
22892 |
24973 |
27054 |
29135 |
31216 |
33298 |
35379 |
37460 |
39541 |
41622 |
|
Составные части УУ |
Параметр потока отказов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плата управления |
0,00004255 |
0,378 |
0,346 |
0,316270049 |
0,289468289 |
0,265 |
0,242 |
0,222 |
0,203 |
0,186 |
0,17 |
Плата клавиатуры |
0,00000716 |
0,849 |
0,836 |
0,823898023 |
0,811712415 |
0,8 |
0,788 |
0,776 |
0,765 |
0,753 |
0,742 |
Плата энкодеров |
0,00001195 |
0,761 |
0,742 |
0,723757831 |
0,705980586 |
0,689 |
0,672 |
0,655 |
0,639 |
0,623 |
0,608 |
Плата подсвета |
0,00000176 |
0,961 |
0,957 |
0,953500337 |
0,95001431 |
0,947 |
0,943 |
0,94 |
0,936 |
0,933 |
0,929 |
Прочие изделия |
0,00000543 |
0,883 |
0,873 |
0,863376303 |
0,853674761 |
0,844 |
0,835 |
0,825 |
0,816 |
0,807 |
0,798 |
Система |
0,00006885 |
0,207 |
0,179 |
0,155255065 |
0,13452981 |
0,117 |
0,101 |
0,088 |
0,076 |
0,066 |
0,057 |
Рисунок 2 - График вероятности безотказной работы системы
Резервирование элементов системы, обладающих худшими показателями надежности.
Смешанное резервирование заключается в добавлении некоторых запасных элементов в исходную систему. Для повышения надежности зарезервируем элементы, показатели которых наиболее низкие. К таким показателям относятся плата управления и плата энкодеров. Схема смешанного резервирования представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Смешанное резервирование
Время безотказной работы вычисляется на основе показателей исходных элементов и резервных. Для этого используется следующий алгоритм:
Найти вероятность отказа каждой ветки резервирования, используя формулу:
Вычислить произведение вероятностей отказа по формуле:
Найти вероятность безотказной работы по формуле:
Перемножить все ВБР компонентов, используя формулу:
В таблицах 3.1 и 3.2 представлен результат вычислений.
Таблица № 3.1
t (%) |
5% |
10% |
15% |
20% |
25% |
30% |
35% |
40% |
45% |
50% |
||
t(ЧАС) |
2081 |
4162 |
6243 |
8324 |
10405 |
12487 |
14568 |
16649 |
18730 |
20811 |
||
Составные части УУ |
Поток отказа |
Операция |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плата управления |
0,00004255 |
Вычисление ВБР исправных элементов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плата клавиатуры |
0,00000716 |
0,985 |
0,971 |
0,956 |
0,942 |
0,928 |
0,914 |
0,901 |
0,888 |
0,874 |
0,862 |
|
Плата энкодеров |
0,00001195 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плата подсвета |
0,00000176 |
0,996 |
0,993 |
0,989 |
0,985 |
0,982 |
0,978 |
0,975 |
0,971 |
0,968 |
0,964 |
|
Прочие изделия |
0,00000543 |
0,989 |
0,978 |
0,967 |
0,956 |
0,945 |
0,934 |
0,924 |
0,914 |
0,903 |
0,893 |
|
Резервирование платы управления и энкодеров |
Отказ 1 |
0,107224197 |
0,202951366 |
0,2884 |
0,3647 |
0,4328 |
0,4936 |
0,5479 |
0,5964 |
0,6397 |
0,6783 |
|
Отказ 2 |
0,107224197 |
0,202951366 |
0,2884 |
0,3647 |
0,4328 |
0,4936 |
0,5479 |
0,5964 |
0,6397 |
0,6783 |
||
Общий отказ |
0,011497028 |
0,041189257 |
0,0832 |
0,133 |
0,1873 |
0,2437 |
0,3002 |
0,3557 |
0,4092 |
0,4601 |
||
ВБР резервирования |
0,988502972 |
0,958810743 |
0,9168 |
0,867 |
0,8127 |
0,7563 |
0,6998 |
0,6443 |
0,5908 |
0,5399 |
||
ВБР Системы |
0,959419012 |
0,903220059 |
0,8383 |
0,7694 |
0,6999 |
0,6322 |
0,5678 |
0,5074 |
0,4516 |
0,4005 |
||
Таблица 3.2
t (%) |
55% |
60% |
65% |
70% |
75% |
80% |
85% |
90% |
95% |
100% |
||
t(ЧАС) |
22892 |
24973 |
27054 |
29135 |
31216 |
33298 |
35379 |
37460 |
39541 |
41622 |
||
Составные части УУ |
Поток отказа |
Операция |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плата управления |
0,00004255 |
Вычисление ВБР исправных элементов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плата клавиатуры |
0,00000716 |
0,849 |
0,836 |
0,824 |
0,812 |
0,800 |
0,788 |
0,776 |
0,765 |
0,753 |
0,742 |
|
Плата энкодеров |
0,00001195 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плата подсвета |
0,00000176 |
0,961 |
0,957 |
0,954 |
0,950 |
0,947 |
0,943 |
0,940 |
0,936 |
0,933 |
0,929 |
|
Прочие изделия |
0,00000543 |
0,883 |
0,873 |
0,863 |
0,854 |
0,844 |
0,835 |
0,825 |
0,816 |
0,807 |
0,798 |
|
Резервирование платы управления и энкодеров |
Отказ 1 |
0,712811848 |
0,743605367 |
0,7711 |
0,7956 |
0,8176 |
0,8371 |
0,8546 |
0,8702 |
0,8841 |
0,8965 |
|
Отказ 2 |
0,712811848 |
0,743605367 |
0,7711 |
0,7956 |
0,8176 |
0,8371 |
0,8546 |
0,8702 |
0,8841 |
0,8965 |
||
Общий отказ |
0,50810073 |
0,552948941 |
0,5946 |
0,633 |
0,6684 |
0,7008 |
0,7303 |
0,7572 |
0,7816 |
0,8038 |
||
ВБР резервирования |
0,49189927 |
0,447051059 |
0,4054 |
0,367 |
0,3316 |
0,2992 |
0,2697 |
0,2428 |
0,2184 |
0,1962 |
||
ВБР Системы |
0,354168499 |
0,312407335 |
0,275 |
0,2416 |
0,2119 |
0,1856 |
0,1623 |
0,1418 |
0,1238 |
0,108 |
||