20. Виды структурного резервирования и их применимость.

Введение в структуру дополнительных элементов или средств может быть выполнено различными способами. Простейшим способом структурного резервирования является дублирование, когда параллельно основному включается резервный объект.

Дублирование находит применение и в технических, и в человеко-машинных системах. Например, два оператора одновременно и независимо друг от друга преобразовывают поступающую к ним одинаковую информацию Xвх. В такую систему включаются средства, выполняющие функции сравнения реакций операторов. В случае несовпадения реакций операторов орган сравнения сигнализирует об этом, и реакция операторов блокируется. Дублирование операторов обеспечивает резкое снижение ошибочных действий. Если обозначить через Q_i вероятность ошибки i-го вида в действии оператора, то вероятность единственной ошибки, допускаемой двумя операторами одновременно, определится вероятностью совмещения событий, то есть Q_oi = Q_i². Если операторы могут допускать I видов ошибок, то вероятность их совместного ошибочного действия будет

Основным параметром резервирования является его кратность: отношение числа резервных соединений m к числу основных k

h = m / k.

По способу введения резервных соединений структурное резервирование делится на общее и раздельное (поэлементное). Общий резерв характеризуется тем, что резервируется весь объект в целом, а раздельный - резервирование отдельных звеньев или элементов.

Резервное соединение может работать одновременно с основным или включаться в работу после отказа основного. Поэтому по способу включения резервных соединений в работу резервирование делится на нагруженное, облегченное и ненагруженное.

Нагруженный резерв содержит одно или несколько резервных соединений, которые работают в режиме основного соединения.

Облегченный резерв содержит одно или несколько резервных соединений, но менее нагруженных, чем основное. Ненагруженный резерв содержит одно или несколько резервных соединений, которые не выполняют свои функции до момента их переключения в работу в качестве основного соединения.

В зависимости от способа введения резервных соединений и их включения в работу, резервные соединения могут образовывать комбинации перечисленных способов.

21. Общий нагруженный резерв, оценка его эффективности, применимость в ас. Пример.

В случае нагруженного резерва основное соединение элементов и резервные функционируют одновременно и в одинаковых режимах. Достоинства нагруженного резерва - простота его реализации, а недостаток - перераспределение нагрузки между соединениями при отказах соединений, в силу чего надежность оставшихся работающих соединений может снизиться.

Предположим, что элементы основного и резервных соединений равнонадежны. Вероятность безотказной работы одного соединения из N элементов:

где Р_i(t) - вероятность безотказной работы i-го элемента.

Вероятность отказа одного соединения Q₀(t) = 1-Р₀(t).

Отказ в резервированной системе будет иметь место, если откажут все m+1 соединения, и восстановление или замена отказавших элементов невозможны. В этом случае для вероятности отказов резервированной системы можно записать: Q_p(t)=

В случае равной надежности основного и резервных соединений:

Отсюда вероятность безотказной работы резервированной системы определяется выражением:

Если допустить, что интенсивности отказов элементов постоянные (λ_i = const), то вероятность безотказной работы резервированной системы будет:

Зависимости P_p(λ₀t) для разных значений кратности резервирования m, где λ₀t - безразмерное время:

При увеличении m (числа резервных соединений) вероятность безотказной работы резервируемой системы для одинаковых λ₀t возрастает. Средняя наработка до отказа резервируемой системы:

Для длительной эксплуатации один более надежный объект, несмотря на увеличение веса, стоимости, в длительной эксплуатации (в конечном итоге) окажется дешевле и выгоднее, чем три одновременно работающих, но недостаточно надежных. Поэтому нагруженный резерв целесообразно применять для повышения надежности при небольших сроках эксплуатации, когда T_экс <=(2/3)T₂

Вывод о применимости общего нагруженного резервирования: 1) недопустимы перерывы в работе системы на переключение на резервное соединение. 2) когда время работы резервной системы не превышает величину λ₀t<1.