Лабораторна робота №5 Розрахунок надійності наземного пункту керування безпілотним літальним апаратом з урахуванням відновлення його компонентів
1. Мета роботи
1) Вивчити і застосувати методики розрахунку надійності системи з відновленням.
2) Розробити програмний комплекс розрахунку надійності системи з відновленням.
2. Постановка завдання
У загальному випадку будь-який безпілотний авіаційний комплекс включає у свій состав наступні компоненти:
безпілотний літальний апарат (БЛА);
стартовий комплекс;
наземний пункт управління (НПУ) БЛА.
Наземний пункт керування містить в собі устаткування і обслуговуючий персонал і виконує наступні основні функції:
Розробка і введення в бортове устаткування БЛА програм їхніх польотів.
Ручне керування певними режимами польоту БЛА (передача радіокоманд керування).
Прийом і обробка телеметричної та іншої інформації, що надходить від бортових систем БЛА.
Обмін даними з вищими органами керування.
До складу устаткування НПУ звичайно входять наступні основні засоби: засоби автоматизації, засоби зв'язку, засоби життєзабезпечення та електропостачання.
Структурна схема типового НПУ БЛА наведена на мал.1. Скорочення, використовувані на мал.1, розкриті в табл.1.
Потрібно: а) визначити ймовірність безвідмовного функціонування всієї апаратури НПУ в процесі виконання БЛА польотного завдання, відповідно до розрахункової схеми, представленої на мал.1; б) оцінити надійність НПУ в процесі виконання БЛА польотного завдання з урахуванням ремонту апаратури, що відмовила в процесі функціонування; в) вирішити зворотне завдання: визначити необхідну кількіть запасних елементів для того, щоб надійність НПУ була б не менш заданої величини.
3. Методика розрахунку надійності системи з відновленням
Ремонт апаратури, що відмовила, НПУ в процесі керування польотом БЛА здійснюється шляхом оперативної заміни блоків, що відмовили. В зв'язку з тим, що запасні блоки апаратури повинні перебувати на НПУ, той час ремонту (заміни) можна вважати пренебрежимо малою величиною.
Розглядаючи
випадок, коли НПУ, що складається з
m-видів
компонентів устаткування, функціонує
протягом часу τ (час виконання БЛА
польотного завдання), вважаємо відомою
інтенсивність потоку відмов λi-ої
компоненти устаткування НПУ,
,
а також відомим є число запасних зразків
Ni
i-ої
компоненти устаткування НПУ,
.
Тоді ймовірність безвідмовної роботи i-ої компоненти апаратури НПУ за час виконання польотного завдання τ обчислюється як:
|
|
(1) |
.Ймовірність безвідмовного функціонування всієї апаратури НПУ в процесі виконання польотного завдання визначається по формулі виду:
|
|
(2) |
.Підставивши вираз (1) в (2) одержимо загальну форму запису ймовірності безвідмовного функціонування всієї апаратури НПУ:
|
|
(3) |
.4. Порядок виконання роботи
1) Розробити процедуру розрахунку і визначити ймовірність безвідмовного функціонування всієї апаратури НПУ в процесі виконання БЛА польотного завдання, відповідно до розрахункової схеми, представленої на малюнку 1. Вихідні дані для розрахунку наведені в додатку.
2) Оцінити надійність НПУ в процесі виконання БЛА польотного завдання з урахуванням ремонту апаратури, що відмовила, по формулі (3). Число запасних зразків компонентів устаткування НПУ наведено в додатку.
Результат розрахунку вивести в таблицю виду:
Таблиця 1
|
Компонента апаратури НПУ |
Число запасних зразків |
Імовірність безвідмовної роботи компоненти апаратури НПУ |
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
… |
|
|
|
m |
|
|
Загальна ймовірність безвідмовної роботи PНПУ = …
3) Визначити необхідне число запасних елементів для того, щоб надійність НПУ була не менш заданої величини. Як задане значення ймовірності безвідмовної роботи НПУ вибрати значення з діапазону: 0,85…0,99 (згідно індивідуального варіанта).
Результат розрахунку вивести в таблицю виду:
Таблиця 2
Загальна ймовірність безвідмовної роботи PНПУ = …
|
Компонента апаратури НПУ |
Необхідне число запасних зразків |
Імовірність безвідмовної роботи компоненти апаратури НПУ |
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
… |
|
|
|
m |
|
|
5. Зміст звіту
1. Постановка завдання.
2. Розрахунок ймовірності безвідмовного функціонування НПУ в процесі виконання БЛА польотного завдання.
3. Результати розрахунку по п.2 у вигляді табл.1.
4. Розрахунок необхідного числа запасних елементів компонентів НПУ. Результати розрахунку у вигляді табл.2.
5. Кількісно обґрунтований висновок про результати розрахунків.
Рис.1. Структурна схема НПУ
Табл.3. Список компонентів НПУ.
|
Компонента апаратури НПУ |
Діапазон інтенсивності потоку відмов (λi), год-1 |
Кількість запасних зразків компонентів апаратури (Ni) |
|
Засоби автоматизації: | ||
|
1. Системний блок (СБ) |
1 ÷ 3 · 10-4 |
1 ÷ 3 |
|
2. Дисплей (Д) |
6 ÷ 9 · 10-6 |
1 ÷ 4 |
|
3. Клавіатура (К) |
5 ÷ 8 · 10-5 |
1 ÷ 2 |
|
4. Мишка (М) |
5 ÷ 8 · 10-5 |
1 ÷ 4 |
|
5. Джерело безперебійного живлення (ДБЖ) |
6 ÷ 9 · 10-6 |
1 ÷ 4 |
|
6. Принтер (П) |
1 ÷ 3 · 10-4 |
1 |
|
7. Сканер (СК) |
1 ÷ 3 · 10-4 |
1 |
|
Засоби зв'язку: | ||
|
8. Пульт зв'язку (ПЗ) |
5 ÷ 8 · 10-5 |
1 ÷ 4 |
|
9. Гарнітура із середньою шумоізоляцією (ГРШ) |
3 ÷ 5 · 10-5 |
1 ÷ 2 |
|
10. Радіостанція (РС) |
2 ÷ 6 · 10-3 |
1 ÷ 3 |
|
11. Телефонний апарат (ТА) |
2 ÷ 6 · 10-4 |
1 ÷ 2 |
|
Засоби життєзабезпечення: | ||
|
12. Пристрій фільтровентиляційний (ПФ) |
3 ÷ 7 · 10-3 |
1 |
|
13. Опалювальний пристрій (ОП) |
4 ÷ 8 · 10-3 |
1 |
|
14. Кондиціонер (КР) |
2 ÷ 5 · 10-3 |
1 |
|
15. Бортовий комплект спец. обр-ки (БКСО) |
5 ÷ 8 · 10-4 |
1 |
|
Засоби електропостачання: | ||
|
16. Щит живлення (ЩЖ) |
3 ÷ 7 · 10-3 |
1 |
|
17. Випрямний пристрій (ВП) |
4 ÷ 6 · 10-3 |
1 ÷ 2 |
|
18. Батарея акумуляторна (БА) |
5 ÷ 8 · 10-5 |
1 ÷ 4 |