Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Диагностика радиоэлектронных систем. Лабораторный практикум
.pdf
Таблица 5.1
Вариант
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
2 4 6
40 8 10
12
14
16
18
,Т часов
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
,t часов
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
0
T
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
''
0
T
50
75
100
125
150
175
200
225
250
275
1
t
100
75
65
250
245
100
400
145
100
150
2
t
200
150
130
400
425
300
600
275
250
310
K
2 3 4 5 6 2 3 4 5
6
в
t
20
20
10
40
50
20
30
10
40
50
c
P
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
N
20
10
20
10
20
20
10
20
10
20
F
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
.minпрм
P
90
80
70
60
50
40
30
20
230
250
k
N
5 7 9
11
13
15
17
19
21
23
0
T
20
30
25
15
40
35
27
26
22
23
прм
F
,кГц
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Вариант
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
,Т часов
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
,t часов
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
0
T
600
650
700
750
800
850
900
950
1000
1050
''
0
T
300
325
350
375
400
425
450
475
500
525
1
t
350
145
110
120
200
160
120
210
450
150
2
t
470
250
240
170
280
240
179
320
600
400
K
2 3 4 5 6 2 3 4 5
6
в
t
20
30
10
40
50
20
30
10
40
50
c
P
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
N
20
10
20
10
20
20
10
20
10
20
F
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
31
Окончание табл. 5.1
Вариант
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
.minпрм
P
220
150
170
160
180
190
140
120
130
100
k
N
25
27
29
31
33
35
37
39
41
42
0
T
20
30
25
15
40
35
27
26
22
23
прм
F
,кГц
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
6. Содержание отчета
В отчете в обязательном порядке в приведенной ниже последова-
тельности включаются следующие элементы:
Титульный лист (название вуза; название, номер лабораторной
работы; ФИО выполнивших лабораторную работу студентов, город
выполнения, год выполнения).
Цель работы.
1. Листинг программы для разных вариантов.
2. Итоговая таблица, содержащая полученные величины.
Заключение (вывод по лабораторной работе. Основывается на
выполненных в лабораторной работе заданиях, расчетах, таблицах,
построенных в ней графиках, полученных знаниях).
32
Лабораторная работа № 6
ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ РЭС
1. Цель работы
При помощи системы компьютерной алгебры MAXIMA провести
расчет заданных преподавателем вариантов характеристик параметров
надежности РЭС.
2. Литература
1. Байлов, В.В. Диагностика и обслуживание радиоэлектронных
систем бытового назначения: учеб. пособие / В.В. Байлов,
В.С. Плаксиенко. Ч. 1. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007. – 64 с.
2. Байлов, В.В. Диагностика и обслуживание радиоэлектронных
систем бытового назначения: учеб. пособие / В.В. Байлов,
В.С. Плаксиенко. Ч. 2. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2008. – 104 с.
3. Левин, Б.Р. Теория надежности радиотехнических систем: учеб.
пособие / Б.Р. Левин. – М.: Изд-во «Советское радио», 1978. – 264 с.
4. Давыдов, П.С. Техническая диагностика радиоэлектронных устройств и систем / П.С. Давыдов. – М.: Изд-во «Радио и связь», 1988. –
256 с.
3. Контрольные вопросы
1. Функция готовности и ее характеристики.
2. Параметр потока отказов и его характеристики.
3. Вероятностные характеристики потока отказов.
4. Среднее значение и дисперсия длительности восстановления.
5. Анализ надежности и его характеристики.
6. Системы и элементы. Последовательное и параллельное со-
единение элементов. Резервирование. Анализ надежности.
4. Содержание работы
Государственная система технического диагностирования пред-
ставляет собой источник информации о технических характеристиках объекта, на основании которых предполагается регулирование
его состояния. Способности информационных описаний ведут к
созданию особого характеристического класса типов анализа – ин-
33
формационных моделей. Методами теории информации могут быть
2
x
п
2 2 2
2
log /
x пп
I WT
22
x п
2
2 log /
x п
I WT
10
1T T p
0
1/T
t
pe
отображены ОТД (объекты технического диагностирования): датчик, измерительные приборы, преобразователи информации, средства передачи информации, а также диагностирование, а также совокупность действий по снятию неопределенности в нахождении
работоспособного состояния или нахождении точки отказа в устройстве. Необходимость применения на ранних этапах становления
диагностики как науки информационного анализа и создания информационных моделей нашли отражение в статьях и книгах
И.М. Синдеева, Е. Клетского, Р. Джонсона и др.
Главное достоинство информационных моделей анализа и диагностирования – математический аппарат, отражающий в совокупности
множество объектов и процессов и их информационную сущность.
При использовании информационной модели это обусловливает взаимосвязь самых общих разных параметров СТД (системы технического
диагностирования) и позволяет рассмотреть их взаимное совокупное
влияние друг на друга.
С информационной позиции ОТД – датчик ДП (диагностического
параметра), характеризующегося среднеквадратическим значением
. Измерительный прибор СТД (системы технического диагности-
рования) отображается среднеквадратической погрешностью
полосой пропускания W. Число информации, извлеченной при диаг-
ностировании:
При применении неравенства
Работа СТД ограничена во времени вероятностью возникновения отказа. Ее средний период работы без отказа в моменты интервала T:
где
– среднее время работы на один отказ, – характери-
стика потока отказов, а величина
отказа. Уменьшение периода работы СТД из-за возможного воз-
никновения отказа необходимо истолковывать как падение инфор-
и
. (6.1)
. (6.2)
, (6.3)
– вероятность работы без
34
мации о состоянии РЭС. Информационные потери определяются из
10
2 1 log /
x п
I I I W T T p
эп
22
2 log /
x э
I WT
э
2 2 2
2 log /
эп
I I I WT
12
II
0
22
log / 1 1 log /
э п x п
T
p
T
0
1 1 /T p T
x
эп
п
22
00
exp 1 / /2p t T T T T
0
/2TT
x
эп
п
/2 (1 / 2)TT
э x п
э
п
x
формулы
. (6.4)
Применяя принципы теории информации, потери можно обрабатывать как рост среднеквадратической погрешности устройства до
величины
. Заметим, что совокупное число информации I
зависит от точности, безотказности, полосы пропускания и рассматривается комплексной характеристикой качества СТД.
При работе СТД с равноценной погрешностью
. (6.5)
Потери информации в системе технического диагностирования с
равноценной погрешностью
:
. (6.6)
Равняя числа
, приходим к формуле
, (6.7)
из которой находится параметр
При малом значении вероятности отказа на периоде T:
и
или
. (6.9)
Из приведенных формул для погрешности
ношение погрешности прибора
параметра
, безотказности с периодом действия системы или
, среднеквадратического значения
РЭС. Принимая за определенное число или находя одну из характери-
35
. (6.8)
вытекает взаимоот-
стик системы технического диагностирования, можно найти количе-
22
1
log log
N
ii
i
H S p p N
1/iNp
HS
max
,,
kk
I U S H S H U S I
k
U
0HS
0
P
1
P
0 1 2 1 0
log /H H H P P
1
t
1
S
2
S
вн н
вн
н
ственное значение остальных.
Неясность определенного состояния устройства S отображается
формулой для деградации объекта (энтропии):
Снижение энтропии
при
в течение работы контроля техниче-
. (6.10)
ского состояния устройства отображает приращение информации о
состоянии и определяется критерием для синтеза схемы с большим
количеством выводов. Число этих выводов уменьшается, а получаемая
информация растет:
. (6.11)
Данный обзор задачи и направления ее решения позволяет просмотром элементарных проверок
тивные из них, проводя их до того времени, пока
определять наиболее информа-
. Так как в
итоге целью управления состоянием является его развитие от значения
до величины
, а степень управляемости характеризуется ин-
формацией от объекта технического диагностирования, можно показать точкой отсчета информационного напряжения:
. (6.12)
Информационное напряжение рассматривается информационной
характеристикой источника напряжения. Полученная из источника
информация передается в схему анализа, диагностики и контроля координирующей структуры, их необходимо интерпретировать как информационную нагрузку источника. Потом информация поступает
вновь в источник в виде информационной обратной связи. Временной
период от точки во времени
– получения информации о состоянии
до точки во времени возникновения состояния
ривать как информационное сопротивление цепи
– внутреннее информационное сопротивление источника информа-
ции,
– информационное сопротивление нагрузки (по своей физиче-
ской сути – интервал диагностики контроля и управления рассматриваемой РЭС).
36
можно рассмат-
, где
Таким же методом можно рассмотреть соотношение информаци-
/
н
JH
цн
I J H
00
TT
H
I Jdt dt
2
/ logI T P
н
n
вт
H h I
I
P HJ
онного тока:
. (6.13)
При одиночном достижении цели – вариации состояния РЭС через
данную систему либо устройство проходит информация, равная информационному напряжению источника:
. (6.14)
В долговременной работе РЭС поступающая информация составляет величину
(6.15)
при упрощении
,
, (6.16)
где P – вероятность бесконтрольной вариации состояния; T – период
получения информации (обзора системы, диагностирования, анализа).
Полученные формулы показывают, что на основе информационных мониторингов можно осуществить сравнительное исследование
объекта технического диагностирования как точки отсчета диагностической информации, каналов трансформации информации, систем
транскрибации информации и т.д.
При выделении информационного напряжения объекта вне взаимодействия с информационной нагрузкой h и обозначении его потенциалом информационно-командной закономерности (подобно
ЭДС) применяется формула
, (6.17)
которая показывает, что чем выше запаздывание в приемнике, т.е. чем
больший период занимает время анализа информации, тем меньше
информационное напряжение, а значит, меньше возможность системы
модифицировать вероятность значимого состояния управления.
При введении сопротивления системы анализа информации, а
также диагностики и контроля можно применять понятие «информационная мощность», характеризующееся величиной
бит2/с. (6.18)
37
Информационной мощностью также описываются как источники,
2
2
/
Iи н вт н
Ph
2
22
. . .
/
Iв н в т в т вт н
P H J h
2
2
/
Iи вт н
p hJ h
2
1
, ,0 , log ,
n
j j j j
j
I П P U P U P U N dU
2
1
,0 log ,0 ;
n
j j j
j
P U P U dU
1
,0 1
n
jj
j
P U dU
, ,0 ,0 , ,0
jj
I П N P U P W П P U dW
,0 / ,0
m
j j j
P W P W U P U dU
так и приемники информации.
Информационная мощность источника:
(6.19)
– это мощность, падающая на нагрузке, а на внутреннем сопротивлении источника информации диссипируется информационная мощность:
. (6.20)
Отсюда информационный потенциал источника информации
(РЭС):
Информационные модели объекта диагностирования можно толковать как частные моменты моделей планирования эксперимента.
Определяющая задача мониторинга РЭС или устройства сводится к
получению максимума информации о состоянии РЭС при наименьших затратах во времени и информационных потерях.
При наличии n разных направлений нахождения ответа на задачу как n возможностей поиска точки отказа в устройстве при данной оптимизационной модели необходимо воспользоваться формулой
. (6.22)
. (6.21)
Среднее значение параметра, захватывающее результаты прове-
денных испытаний диагностики W, находится по формуле
,
где
38
. (6.23)
Объектом полученной информационной модели является увели-
ПN
*
, ,0 , ,0 max
jj
I П N P U I П N P U
,
j
P U N
, , max
j
I П N P U N
,1
j
P U N
i
V
A
чение средней информации за счет направления выбора подходящего
, т.е.
Из полученных выражений вырабатывается градационный про-
цесс диагностирования с использованием информационной модели: за
периодом каждой проверки рассматривается функция
. (6.24)
, по-
том выбирается функция
В месте, соответствующем полученному максимуму, производятся
замеры, рассчитывается
риодизируются. Так получаются требуемая точность, достоверность и
другие параметры информации об объекте диагностирования.
Заметим, что в СДК (системах диагностики и контроля) имеем
дело с четырьмя типами увеличения количества информации:
структурным, статистическим, семантическим и прагматическим.
В процессе диагностирования при прохождении необходимых сигналов по устройству СДК, во-первых, возникает деструкция первоначальной полезной информации при ее взаимодействии с шумами
и помехами некоторого рода, а во-вторых – увеличивается количество информации.
При увеличении количества информации возникает рекомбинация
информации в пределах общего объема
, время T, пространство N. На этом этапе могут изменяться раз-
мерности, расположение и количество диапазонов параметров, времени и пространства, что достигается установкой частотных и квантовых критериев отсчетов во времени при дискретизации, например непрерывных сообщений, скорости обслуживания источников информации (их опроса), допустимых погрешностей.
5. Методические указания к работе
1. Провести расчет характеристик, указанных в теоретической
части для своих 4-х вариантов в программе Maxima, для этого взять
варианты у преподавателя (табл. 6.1).
. (6.25)
и в дальнейшем все замеры пе-
по координатам: параметр
39
Варианты заданий
Вариант
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
,Т часов
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
,t часов
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
x
0,53
0,55
0,57
0,6
0,63
0,67
0,7
0,73
0,77
0,8
п
0,2
0,3
0,4
0,5
0,4
0,3
0,2
0,3
0,4
0,5
W
115
125
135
145
155
165
175
185
195
205
вн
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
н
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
N
20
10
20
10
20
10
20
10
20
10
0
P
0,4
0,3
0,2
0,1
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,5
1
P
0,2
0,15
0,1
0,05
0,3
0,2
0,15
0,1
0,05
0,3
n
2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
P
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,15
0,25
0,35
0,45
0,05
вт
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
h
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
.вт
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Вариант
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
2 4 6
40 8 10
12
14
16
18
,Т часов
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
,t часов
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
x
0,83
0,87
0,9
0,53
0,55
0,57
0,6
0,63
0,67
0,7
п
0,4
0,3
0,2
0,3
0,4
0,5
0,4
0,3
0,2
0,3
W
15
25
35
45
55
65
75
85
95
105
вн
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
н
10
12
14
15
16
30
45
50
55
60
N
20
10
20
10
20
10
20
10
20
10
0
P
0,4
0,3
0,3
0,2
0,1
0,3
0,4
0,2
0,2
0,1
1
P
0,2
0,2
0,1
0,1
0,05
0,15
0,2
0,1
0,1
0,05
Таблица 6.1
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]