Общие положения. Расчет надежности ТС при структурном резервировании

Расчет надежности ТС при структурном резервировании

Как известно, при проектировании ТС разработчик реализует возможность выполнения проектируемой системой набора функций, предусмотренных техническим заданием (ТЗ). При этом очевидно, что реализация этих функций ограничена значениями основных критериев (точность, производительность, надежность, стоимость и т.д., заложенных в ТЗ). Таким образом, на каждом этапе проектирования ТС необходим расчет значений этих критериев на предмет их соответствия заданным значениям в ТЗ.

В частности, для расчета надежности проектируемых ТС при использовании структурного резервирования обычно составляется расчетно-логическая схема резервированной системы. В большинстве случаев элементы ТС в этой схеме имеют параллельно-последовательное соединение. В цепочке последовательно соединенных элементов отказ хотя бы одного из них приводит к выходу из строя всей цепочки. В резервированной группе параллельно соединенных элементов допускается выход из строя определенного числа элементов (в зависимости от кратности резервирования) без нарушения функционирования группы в целом. Примером расчетно- логической схемы могут служить структуры, представленные на рис. 2.14.

Перед тем как переходить к рассмотрению методов расчета показателей надежности (ПН) ТС со структурным резервированием необходимо сделать ряд замечаний.

1. Расчет надежности для схем общего резервирования (рис. 2.14.а) можно осуществлять по расчетно-логической схеме одного резервированного элемента путем замены последовательно соединенных элементов (блоков, устройств, узлов) эквивалентными элементами, ПН которых находятся по известным формулам:

K

R (t) = ∏ Ri (t),

i =1

K

λ (t) = ∑ λi (t),

i =1

где Ri(t), λi(t) – соответственно, вероятность безотказной работы и интенсивность отказов i -го элемента;

K – число последовательно соединенных элементов.

2. Для получения ПН ТС в целом при раздельном резервировании достаточно определить показатели надежности резервируемого элемента (блока, устройства, узла). В этом случае ПН всей ТС получают путем применения расчетных формул для основного соединения, в котором в качестве элементов выступают резервированные группы элементов.

3. Расчетные формулы получены в предположении, что случайное время до отказа элемента распределено по экспоненциальному закону. Это предположение многократно подтверждалось экспериментальным путем в аппаратуре автоматики, построенной на элементах электроники и электротехники. В тех же случаях, когда фактическое распределение времени до отказа отличается от экспоненциального закона, его использование дает обычно заниженные оценки, т.е. нижние границы надежности аппаратуры.

4. Надежность резервированных ТС, особенно восстанавливаемых, в большой степени зависит от надежности аппаратуры встроенного контроля. Действительно, аппаратура контроля предназначена для определения факта отказа основной аппаратуры и выдачи команды устройству переключения на переход на резервную аппаратуру. Кроме того, аппаратура контроля служит также для локализации места неисправности. При расчетах надежности резервированиях ТС надежность аппаратуры встроенного контроля может быть приближенно учтена путем включения в расчетно-логическую схему последовательно с резервированной группой элемента, соответствующего аппаратуре встроенного контроля.

Как отмечалось выше, одним из путей повышения надежности системы является введение в нее резервных (дублирующих) элементов. Резервные элементы включаются в систему как бы «параллельно» там, надежность которых недостаточна.

Дата добавления: 2014-01-04