Решение задачи повышения надежности резервирования с помощью эволюционного моделирования
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
сятся в первую очередь к надежности релейной автоматики. Так как ключевой элемент имеет только два состояния, то и видов отказов может только два: короткое замыкание (КЗ) и обрыв. Ключевой элемент обычно представляет собой электромагнитное реле или полупроводниковый прибор (транзистор).
На рис.1 представлена структурная схема резервирования 1оо2 для ключевых элементов. Условные обозначения: КУ- команда дискретного управления; ИП- источник питания; К1- ключ; ОУ- объект управления.
Рис.1. Резервирование ключевых элементов по схеме 1оо2
надежность резервирование информационный управляющий
На рис.1 а ключи объединены по схеме ИЛИ. Недостатком данной схемы является то, что при возникновении отказа типа КЗ невозможно снять команду с объекта управления. Схема представленная на рис.1 б нечувствительна к отказам типа КЗ из-за наличия блока переключения на резерв. Однако данной схеме также присущи недостатки: блок переключения на резерв должен быть абсолютно надежным (а он в общем случае также состоит из ключей), требуется достаточно информативный сигнал диагностики для определения момента возникновения отказа, имеется ограничение по времени переключения на резерв. Для некоторых резервируемых элементов, такой блок переключения на резерв может просто отсутствовать.
На рис.2 а представлена классическая структурная схема резервирования 2оо3 для ключевых элементов.
Рис.2. Резервирование ключевых элементов по схеме 2оо3
Как видно из рис.2 а при классическом резервировании 2оо3 требуется в 6 раз больше ключей, чем в схеме 1оо1. Этот недостаток можно частично устранить, применив упрощенную схему рис.2 б. В схеме на рис.2 б всего 4 ключа и один вентиль (В). Назначение вентиля (В) заключается в том, чтобы разрешать подачу команды на ОУ только по направлению, указанному стрелкой. Вентиль обеспечивает совместную работу ключей К1 и К3. В качестве вентилей широкое применение нашли полупроводниковые диоды, надежность которых как минимум на порядок выше надежности ключей, поэтому анализе надежности всего ключевого элемента их можно вообще не учитывать. Тем не менее, эта схема остается самой дорогостоящей (по сравнению с 1оо1 и 1оо2).
Глава 2. Основы теории надежности
.1Теория надежности как наука, понятие надежности и отказа
Теория надежности - наука, изучающая закономерности отказов технических систем. Основными объектами ее изучения являются:
критерии надежности технических систем различного назначения;
методы анализа надежности в процессе проектирования и эксплуатации технических систем;
методы синтеза технических систем;
пути обеспечения и повышения надежности техники;
научные методы эксплуатации техники, обеспечивающие ее высокую надежность.
Надежность является важнейшим параметром любой технической системы. Она во многом определяет такие характеристики системы, как качество, эффективность, безопасность, живучесть, риск и др.
Надежностью называется свойство технического объекта сохранять свои характеристики (параметры) в определенных пределах при данных условиях эксплуатации. Из этого определения следует, что надежность - понятие объективное, не зависимое от нашего сознания. В природе все, что имеет начало, имеет и конец. В течение жизни объект расходует свои ресурсы и, наконец, погибает. Так же происходит и с надежностью. Создается техническое средство с определенным ресурсом. В процессе эксплуатации оно приносит человеку пользу за счет потери этого ресурса. Оно отказывает (болеет), его ремонтируют (лечат). Этот процесс длится до тех пор, пока эксплуатация технического средства целесообразна. Этот процесс и все, что с ним связано (применительно к техническим средствам), и изучает теория надежности.
Отказом называется событие, после возникновения которого характеристики технического объекта (параметры) выходят за допустимые пределы. Это понятие субъективно, т. к. допуск на параметры объекта устанавливает пользователь. Отказ - фундаментальное понятие теории надежности. Критерий отказа - отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым устанавливается факт возникновения отказа.
2.2Терминология теории надежности
Надежность - один из самых важных параметров техники. Ее показатели необходимы для оценки качества техники, ее эффективности, безотказности, живучести, риска. Надежность зависит от многих внешних и внутренних факторов и оценивается многими критериями и показателями. Все это привело к появлению в теории надежности большого числа различных терминов и их определений. Далее приводятся некоторые из них.
Элемент - объект (материальный, энергетический, информационный), обладающий рядом свойств, внутреннее строение (содержание) которого значения не имеет. В теории надежности под элементом понимают элемент, узел, блок, имеющий показатель надежности, самостоятельно учитываемый при расчете показателей надежности системы. Понятия элемента и системы трансформируются в зависимости от решаемой задачи.
Система - совокупность связанных между собой элементов, обладающая свойством (назначением, функцией), отличным от свойств отдельных ее элементов. Практически любой объект с определенной точки зрения может рассматриваться как система.
Структура системы - взаимосвязи и взаиморасположение составных частей системы, ее устройство. Расчленение системы на группы элементов может иметь