MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI FEDERACJI ROSYJSKIEJ

INŻYNIERIA RADIOWA PAŃSTWA RYAZA

UNIWERSYTET

WYDZIAŁ AUTOMATYKI I TECHNOLOGII INFORMACYJNYCH

W ZARZĄDZANIU

Katedra Zautomatyzowanych Systemów Sterowania

Instrukcje metodyczne do pracy laboratoryjnej w dyscyplinie

Niezawodność systemów informatycznych

Specjalność 071900 - Systemy i technologie informacyjne

Dzienne nauczanie

Ryazan 2006

Wprowadzenie

Problem niezawodności systemów technicznych istnieje od kilkudziesięciu lat i stał się szczególnie dotkliwy wraz z powszechnym wprowadzaniem złożonych systemów. Tworzenie i używanie takiego sprzętu nie ma sensu bez specjalnych środków zapewniających jego niezawodność. Niebezpieczeństwo polega nie tylko na tym, że nowy złożony sprzęt nie będzie działał (nastąpi przestój), ale przede wszystkim w tym, że awarie w jego pracy, w tym niewłaściwa obsługa, mogą prowadzić do katastrofalnych konsekwencji. Mając to na uwadze, przy projektowaniu, produkcji i eksploatacji systemów należy podjąć odpowiednie środki w celu poprawy niezawodności tych systemów.

Instrukcje metodyczne zawierają opis czterech prac laboratoryjnych.

W pierwszej pracy laboratoryjnej badane są podstawowe pojęcia i metody ukierunkowanego obliczania niezawodności układu elektronicznego, dla którego znane są wskaźniki niezawodności elementów. Jednostka elektroniczna jest traktowana jako przedmiot, którego nie można przywrócić podczas pracy. Wyniki obliczeń niezawodności układów elektronicznych można wykorzystać do oceny niezawodności zespołu środków technicznych systemu informatycznego.

Druga praca laboratoryjna poświęcona jest badaniu niezawodności przywróconego systemu. Temat ten tradycyjnie kojarzony jest z analizą niezawodności systemów technicznych, które są przywracane w procesie eksploatacji w przypadku wystąpienia awarii. Jednak to nie tylko urządzenie techniczne, które może zawieść, ale także informacje, które są przechowywane na przykład w bazie danych. Przywrócenie bazy danych dokładnie do stanu, w jakim istniała przed awarią, przy użyciu specjalnych procedur odtwarzania.

Trzecie laboratorium bada nadmiarowy (zduplikowany) system, który można odzyskać. Metoda backupu znajduje szerokie zastosowanie w systemach informatycznych nie tylko na poziomie środków technicznych, ale także na poziomie zapewnienia bezpieczeństwa danych. Jednym z obowiązków administratora systemu informatycznego jest tworzenie kopii zapasowych danych. Obecność kopii zapasowej bazy danych umożliwia przywrócenie systemu w przypadku awarii głównych plików danych.

Przy wymianie informacji pomiędzy różnymi podsystemami redundancję można zrealizować ze względu na możliwość wykorzystania dodatkowych kanałów komunikacyjnych lub organizowanie wielokrotnej transmisji informacji itp.

Czwarta praca laboratoryjna poświęcona jest badaniu sprawności funkcjonowania odrestaurowanego układu tj. stopień jego przystosowania do wykonywania powierzonych funkcji. Ocena sprawności jest istotna w przypadkach, gdy złożony system w przypadku awarii poszczególnych podsystemów nadal funkcjonuje z pewnym pogorszeniem jakości funkcjonowania.

Instrukcje metodyczne do pracy laboratoryjnej przeznaczone są dla studentów studiów stacjonarnych i niestacjonarnych na specjalności 071900 „Systemy i technologie informacyjne”, na kierunku „Niezawodność systemów informatycznych”.

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI FEDERACJI ROSYJSKIEJ

PAŃSTWOWA INSTYTUCJA EDUKACYJNA WYŻSZEGO EDUKACJI ZAWODOWEJ

„PAŃSTWOWA AKADEMIA TECHNOLOGICZNA KOVROV”

Dział A i Y

INSTRUKCJE

„Niezawodność systemów sterowania”

RAFINOWANE OBLICZENIA

ILOŚCIOWE WSKAŹNIKI NIEZAWODNOŚCI.

Kovrov, 2007

PRACA LABORATORYJNA nr 2

RAFINOWANE OBLICZANIE ILOŚCIOWYCH WSKAŹNIKÓW NIEZAWODNOŚCI UKŁADÓW STEROWANIA.

Cel pracy: opanowanie metod obliczania ilościowych wskaźników niezawodności dopracowanych na podstawie wyników szczegółowego projektowania, wytwarzania i testowania prototypów.

1. INFORMACJE OGÓLNE

Ten rodzaj obliczeń jest przeprowadzany w celu wyjaśnienia oceny niezawodności przeprowadzanej na etapach projektu wstępnego i technicznego.

Zgodnie z wynikami poprzednich etapów projektowania i testowania prototypów powinno być:

Przeprowadzono testy prototypów wyrobu w celu określenia warunków i trybów pracy z uwzględnieniem wybranych metod ochrony przed wpływami zewnętrznymi w celu zapewnienia określonej niezawodności;

Mapy obliczeniowe trybów pracy elementów i elementów oraz termicznych trybów ich pracy (przegrzanie), dostosowane na podstawie wyników badań, z uwzględnieniem środków podjętych w celu chłodzenia bloków produktu;

Znane zależności funkcjonalne wskaźników awaryjności komponentów i komponentów od obciążenia elektrycznego, temperatury, naprężenia mechanicznego i innych warunków pracy.

2. ZADANIE W PRACY

Przeprowadzić zaktualizowane obliczenia ilościowych wskaźników niezawodności produktu w danych konkretnych rzeczywistych warunkach eksploatacji. Wstępne dane dotyczące wariantu schematu elektrycznego wyrobu i warunków jego eksploatacji, a także zestawienie obliczonych wskaźników niezawodności ustala prowadzący (warianty odpowiadają wariantom zadania laboratoryjnego nr 1).

3. MATEMATYCZNE MODELE OBLICZANIA STOPNIA AWARII

3.1. Model matematyczny do obliczania awaryjności rezystorów, kondensatorów, elementów półprzewodnikowych, transformatorów i cewek w rzeczywistych warunkach pracy:

font-size: 13.0pt; line-height: 150% "\u003e (1)

gdzie λ0 jest nominalną wartością wskaźnika awaryjności elementów elementów i KI zawartych w produkcie, odpowiadającą współczynnikowi obciążenia elektrycznego Кн \u003d 1 i temperaturze otoczenia 0С \u003d +20 0С.

Wartości λ0 są wybierane z odpowiednich tabel:

Dla rezystorów - tabela 1;

Dla kondensatorów - tabela 2;

Dla przyrządów półprzewodnikowych - tabela 3;

Dla transformatorów i produktów uzwojonych (dławiki, cewki itp.) - tabela 4.

a i \u003d f (K n , Тhttps: //pandia.ru/text/79/296/images/image003_85.gif "width \u003d" 12 "height \u003d" 23 src \u003d "\u003e. Gif" width \u003d "12 height \u003d 23" height \u003d "23" \u003e 0С w obszarze elementu. Wartości współczynników wybiera się z odpowiednich tabel (i \u003d 1, 2, 3, 4)

a1 - współczynnik korygujący do wyznaczania λe rezystorów jest wybierany z tabeli 5;

a2 - współczynnik korygujący do wyznaczania λe kondensatorów dobierany jest z tab. 6;

a3 - współczynnik korygujący do wyznaczania λe przyrządów półprzewodnikowych jest wybierany z tabeli 7;

a4 - współczynnik korygujący do wyznaczania λe transformatorów i produktów uzwojenia (dławików, cewek) dobiera się z tabeli 8;

Ki - współczynnik korygujący, który uwzględnia działanie zewnętrznych czynników wpływających i jest wybierany z odpowiednich tabel (i \u003d 1, 2, 3, 4)

K1, K2 - współczynniki korekcyjne uwzględniające wpływ drgań i obciążeń udarowych na elementy i odpowiednio KI, wartości tych współczynników dobiera się z tabeli. dziewięć;

K3 - współczynnik korygujący uwzględniający wilgotność i temperaturę otoczenia, wybierany z tabeli 10;

K4 - współczynnik korygujący uwzględniający zmianę λe w zależności od wysokości nad poziomem morza dobiera się z tabeli 11.

3.2. Model matematyczny do obliczania wskaźnika awaryjności przekaźników:

font-size: 13.0pt; line-height: 150% "\u003e gdzie, λ0 '' to podstawowa wartość wskaźnika awaryjności przekaźnika, która jest obliczana według wzoru:

Wzór (3) jest używany dla przekaźnika o średnicy drutu nawojowegod ≥ 0,35 mm;

Wzór (4) jest używany dla przekaźnika o średnicy drutu nawojowegore< 0,35 мм.

N - całkowita liczba par kontaktów;

n - liczba zaangażowanych par kontaktów;

λ0 to nominalna wartość wskaźnika awaryjności przekaźnika, wybrana z tabeli 12.

Ki - współczynnik korygujący, który uwzględnia działanie czynników zewnętrznych. Wartości współczynnikówKi (i \u003d 1, 2, 3, 4) jest wybierany odpowiednio z tabel 9, 10, 11.

KF - współczynnik uwzględniający częstotliwość przełączania przekaźnika podczas pracy w produkcie, wartości tego współczynnika dobierane są z Tabeli 13.

3.3. Model matematyczny do obliczania awaryjności układów scalonych:

font-size: 13.0pt; line-height: 150% "\u003e (5)

gdzie - wartość bazową awaryjności układów scalonych oblicza się ze wzoru:

https://pandia.ru/text/79/296/images/image009_38.gif "width \u003d" 136 "height \u003d" 44 src \u003d "\u003e (6)

gdzie EN-US "style \u003d" font-size: 13.0pt; line-height: 150% "\u003e n - liczba zewnętrznych zaangażowanych pinów mikroukładu;

Ki - (i

3.4. Model matematyczny do obliczania awaryjności elementów łączeniowych (przełączniki dźwigniowe, przełączniki, przyciski):

font-size: 13.0pt; line-height: 150% "\u003e (7)

gdzie λ0 jest nominalną wartością wskaźnika awaryjności, wybraną z tabeli 14;

K f - współczynnik w zależności od częstotliwości przełączania, wartość tego współczynnika dobierana jest z tablicy 15;

Ki - (i \u003d 1, 2, 3, 4) wybiera się odpowiednio z tabel 9, 10, 11.

3.5. Model matematyczny do obliczania awaryjności łączników:

font-size: 13.0pt; line-height: 150% "\u003e (8)

gdzie λ0 to nominalny wskaźnik awaryjności łączników wybrany z Tabeli 16;

Kcs - współczynnik w zależności od ilości złączy - rozczłonków dobiera się z tabeli 17;

Ккк - współczynnik zależny od liczby zaangażowanych styków, wartość tego współczynnika oblicza się według wzoru:

Ккк \u003d (9)

gdzie n - liczba zaangażowanych kontaktów;

Ki - (i \u003d 1, 2, 3, 4) wybiera się odpowiednio z tabel 9, 10, 11.

3.6. Model matematyczny do obliczania awaryjności kabli elektrycznych, przewodów, przewodów:

font-size: 13.0pt; line-height: 150% "\u003e (10)

gdzie λ0 to nominalna wartość wskaźnika awaryjności kabli, przewodów, linek, wybrana z tabeli 18;

L - całkowita długość kabla (drut, sznurek); dla produktów zL ≤ 3 m dozwoloneL \u003d 1 m;

Kф - współczynnik funkcjonalny, którego wartość można określić wzorem:

Kf \u003d (11)

gdzie Еа - warunkowa energia aktywacji, kJ / mol;

R g \u003d 8,3144 - uniwersalna stała gazowa, J / Grad · mol;

K t - współczynnik temperaturowy, zależny od roboczej temperatury otoczenia w urządzeniu; określony wzorem:

Kt \u003d (12)

gdzie tp - maksymalna temperatura pracy w urządzeniu (produkcie), 0С;

t b - temperatura podstawowa równa 25 ° C przy lub 100 ° C przy (według typu kabla).

Z reguły maksymalna temperatura produktu, biorąc pod uwagę przegrzanie, mieści się w zakresie 70 ° C - 80 ° C.

Wartość energii aktywacji warunkowej waha się od 40 do 120 kJ / mol (średnio) iw dość szerokim zakresie temperatur ma poziom

Еа font-size: 13.0pt; line-height: 150% "\u003e Biorąc pod uwagę określone ograniczenia praktycznych obliczeń we wzorze (10) z EN-US" style \u003d "font-size: 13.0pt; line-height: 150%" \u003e tp = 70 0C, Kf \u003d 200 attp \u003d 80 0 C i Kf \u003d 600 attp \u003d 100 0 do

Ki - (i \u003d 1, 2, 3, 4) wybiera się odpowiednio z tabel 9, 10, 11.

3.7. Model matematyczny do obliczania awaryjności połączeń (racji):

font-size: 13.0pt; line-height: 150% "\u003e (13)

gdzie λ0 jest nominalną wartością wskaźnika awaryjności racji;

λ0 \u003d 0,015 10-6 1 / godzinę

p -liczba porcji w produkcie;

Ki - (i \u003d 1, 2, 3, 4) wybiera się odpowiednio z tabel 9, 10, 11.

3.8. Model matematyczny do obliczania awaryjności bezpieczników:

font-size: 13.0pt; line-height: 150% "\u003e gdzie λ0 jest nominalną wartością wskaźnika awaryjności bezpiecznika;

λ0 \u003d 0,5 10-6 1 / godzinę

КТ - współczynnik cieplny w zależności od temperatury środowiska pracy otaczającego bezpiecznik; wartości tego współczynnika są wybrane z tabeli 19;

Ki - (i \u003d 1, 2, 3, 4) wybiera się odpowiednio z tabel 9, 10, 11.

3.9. Model matematyczny do obliczania awaryjności maszyn elektrycznych:

font-size: 13.0pt; line-height: 150% "\u003e (15)

gdzie λ0 jest nominalną wartością wskaźnika awaryjności maszyn elektrycznych, wybraną z tabeli 20;

a4 to współczynnik korygujący do wyznaczania λ maszyn elektrycznych, wybrany z tabeli 8;

Δλ - dodatkową awaryjność maszyn elektrycznych w zależności od prędkości obrotowej dobiera się z tabeli 21;

Ki - (i \u003d 1, 2, 3, 4) wybiera się odpowiednio z tabel 9, 10, 11.

4. PROCEDURA OBLICZEŃ

4.1. Schemat obwodu elektrycznego produktu analizowany jest z punktu widzenia składu pierwiastkowego i ilościowego, który jest podzielony na K grup jednakowo wiarygodnych pierwiastków, sztuk w każdej grupie.

Zakłada się, że rozpatrywany produkt ma sekwencyjny schemat połączeń do obliczania niezawodności.

Wyniki analizy zamieszczono w tabeli 22 w kolumnach 1 - 4.

4.2. Zgodnie z nomenklaturą zastosowanej bazy elementów z tabel 1, 2, 3, 4, 12, 14, 16, 18, 20 dobiera się nominalne wartości współczynników awaryjności zastosowanych w wyrobie elementów i komponentów (CI).

Wybrane nominalne wartości współczynników awaryjności CI wprowadza się w tab. 22.

4.3. Zgodnie z dostępnymi współczynnikami obciążenia KN (kolumna 6) i wartością temperatury pracy (kolumna 7) otaczającej element środowiska (z uwzględnieniem przegrzania) dla każdego elementu oraz KI z tablic 5, 6, 7, 8 wartości współczynników korekcyjnych ai \u003d f (KH, TEN-US "\u003e C)

i \u003d 1, 2, 3, 4.

4.4. Z tablic 9, 10, 11 dla każdego elementu i KI wartości współczynników Kja w zależności od określonych warunków pracy (warunki ciężkości pracy).

Wybrane wartości współczynników Kja (i \u003d 1,2,3,4) wpisuje się w kolumnach 9-12 tab. 22.

4.5..gif "width \u003d" 21 "height \u003d" 25 src \u003d "\u003e \u003dconst)

font-size: 13.0pt; line-height: 150% "\u003e Wyniki obliczeń są wprowadzane do kolumny 16 tabeli 22.

4.6. Wyznaczono całkowite wskaźniki awaryjności dla każdej grupy równie wiarygodnych elementów i CI, wyniki obliczeń (nj λ e i ) są wpisywane w kolumnie 14 tabeli 22. (gdzie jest liczba równie wiarygodnych elementów w grupie, https://pandia.ru/text/79/296/images/image029_9.gif "width \u003d" 21 "height \u003d" 24 src \u003d "\u003e \u003dkonst to wskaźnik awaryjności każdego elementu wj-ta grupa)

4.7. W przypadku przekaźnika awaryjność operacyjną oblicza się za pomocą wzoru (2). W tym przypadku wartości nominalnych wskaźników awaryjności dobiera się z Tabeli 12. W zależności od średnicy drutu nawojowego obliczane są podstawowe wartości wskaźników awaryjności przekaźnika wielkość czcionki: 13,0 pkt; wysokość linii: 150% "\u003efa wybiera się z tabeli 13. Współczynniki korygujące K1, K2, K3, K4 wybiera się z tablic 9, 10, 11.

4.8. Dla przełączników dźwigniowych, przełączników, przycisków wartości awaryjności operacyjnej obliczane są według wzoru (7). Wartości nominalnych wskaźników awaryjności dobrano z tabeli 14. Wartości współczynników Kfa wybiera się z tabeli 15. Współczynniki korygujące K1, K2, K3, K4 dobiera się z tablic 9, 10, 11.

4.9. Dla układów scalonych wartości awaryjności operacyjnej określa wzór (5). W tym przypadku wartość bazową wskaźnika awaryjności oblicza się według wzoru (6); - są wybierane z tabeli 3 (tranzystory małej mocy).

4.10. W przypadku złączy współczynnik awaryjności podczas pracy jest określony równaniem (8). W takim przypadku wartości nominalnej awaryjności dobiera się z tabeli 16,

Wartości współczynników Kc dobrano z tabeli 17. Wartości współczynników Kc oblicza się według wzoru (9).

Wartości współczynników korekcyjnych K1, K2, K3, K4 wybiera się z tablic 9, 10, 11.

4.11. Dla racji (połączeń) wartości awaryjności eksploatacyjnej określa wzór (13). W tym przypadku przyjmuje się wartość nominalnej awaryjności równej λ0 \u003d 0,015 · 10-6 1 / h.

Wartości współczynników korekcyjnych K1, K2, K3, K4 wybiera się z tablic 9, 10, 11.

4.12. Dla bezpieczników (wkładek topikowych) wartości awaryjności eksploatacyjnej określa wzór (14). W tym przypadku przyjmuje się wartość nominalnej awaryjności równej λ0 \u003d 0,5 · 10-6 1 / h.

Wartości współczynnika KT dobierane są z tabeli 19 w zależności od wartości temperatury medium roboczego otaczającego bezpiecznik.

Wartości współczynników korekcyjnych K1, K2, K3, K4 wybiera się z tablic 9, 10, 11.

4.13. W przypadku maszyn elektrycznych wartość awaryjności eksploatacyjnej określa wzór (15).

Nominalne wskaźniki awaryjności są wybrane z Tabeli 20.

Wartości współczynnika korekcji a4 wybiera się z tabeli 8 w zależności od temperatury otoczenia. Dodatkowy wskaźnik awaryjności Δλ w funkcji prędkości obrotowej jest wybierany z tabeli 21.

Wartości współczynników korekcyjnych K1, K2, K3, K4 wybiera się z tablic 9, 10, 11.

4.14. Wyniki obliczeń wartości awaryjności eksploatacyjnej elementów i CI, wykonanych zgodnie z algorytmami 3.7 - 3.12, zamieszczono w kolumnie 13 tabeli 22.

4.15. Określono całkowite wskaźniki awaryjności dla każdej grupynj elementy (3,7 - 3,12) i wyniki obliczeń (nj Λ e i ) wpisuje się w kolumnie 14 tabeli 22.

4.16. Wartości wskaźnika awaryjności produktu jako całości oblicza się poprzez zsumowanie wszystkich wartości z kolumny 14 tabeli 22:

5. RAPORTOWANIE

Wyniki udoskonalonego obliczenia wskaźników niezawodności produktu są przedstawiane w postaci zliczenia zawierającego:

5.1. Cesja: Opcja nr __. Warunki pracy: według rodzaju obiektu, na przykład „samolot”

zakres temperatury_________________________________________

obciążenia drganiami __________________________________________

obciążenia udarowe _______________________________________________

wysokość _____________________________________________________

wilgotność_____________________________________________________

Lista wskaźników niezawodności do obliczenia _______________

5.2. Schemat ideowy produktu oraz lista elementów.

5.3. Tablica 22, zawierająca dane początkowe (wyniki analizy schematu obwodu elektrycznego produktu, wartości współczynników obciążenia Kn, temperaturę otoczenia dla każdego elementu oraz CI), pośrednie wyniki obliczeń, wartości korekcji i inne współczynniki, końcowe wyniki obliczeń grupowych wskaźników awaryjności (kolumna 14).

5.4. Nazewnictwo wyznaczonych ilościowych wskaźników niezawodności (wymagane wskaźniki niezawodności λс, Т,P (t)).

Instrukcje metodyczne prowadzenia zajęć laboratoryjnych z przedmiotu „niezawodność środków technicznych” dla studentów kierunku

UZBEKSKA AGENCJA ŁĄCZNOŚCI I INFORMACJI

UNIWERSYTET TECHNOLOGII INFORMATYCZNYCH W TASZKENCIE

WYDZIAŁ TECHNOLOGII INFORMACYJNYCH

Katedra "Systemy komputerowe"

INSTRUKCJE

Wykonywanie prac laboratoryjnych zgodnie z kursem

„NIEZAWODNOŚĆ SPRZĘTU TECHNICZNEGO”

Dla studentów kierunku

5811300 - „Usługa” (technologia elektroniczna i komputerowa)

Taszkent 2008

Instrukcje metodyczne do pracy laboratoryjnej na kursie „Niezawodność środków technicznych”.

Rasulova S.S., Kakhkharov A.A. / TUIT. 54 pkt. Taszkent, 2008.

Niniejsza praca dotyczy pracy laboratoryjnej na kursie „Niezawodność środków technicznych” oraz metodologii ich realizacji. Głównym celem pracy jest praktyczne zapoznanie się z metodami oceny niezawodności, metodami tworzenia algorytmów badania operacyjności oraz poznaniem metod generowania testów dla cyfrowych urządzeń techniki komputerowej (CT). Nabycie umiejętności posługiwania się tymi algorytmami przy rozwiązywaniu odpowiednich problemów za pomocą komputerów

Przeznaczony dla studentów zapisanych na kierunek 5811300 - „Serwis” (technika elektroniczna i komputerowa) w ramach przedmiotu „Niezawodność środków technicznych”.

Katedra "Systemów Komputerowych".

Patka. 10. Rys. 17 Bibliografia: 8 tytułów.

Opublikowane decyzją Rady Naukowo-Metodycznej Uniwersytetu Technologii Informacyjnych w Taszkiencie.

Recenzenci: prof., Doktor nauk technicznych Sagatov M.M. (TSTU)

Doktor fizyki i matematyki Azamatov Z.T. (Kierownik wydziału Państwowego Komitetu Nauki i Technologii)

© Tashkent University of Information Technologies, 2008.

WYMAGANIA DOTYCZĄCE WYKONYWANIA PRAC LABORATORYJNYCH

1. 
   Przed otrzymaniem zadania student musi powtórzyć odpowiednie działy kursu „Rzetelność środków technicznych”, zapoznać się z literaturą wskazaną w pracy, przestudiować materiały dotyczące specyfiki rozwiązania zadanego problemu na komputerze, przygotować skalkulowane i teoretyczne materiały do \u200b\u200bkażdego przedmiotu „Zadanie i sposób wykonania pracy”. Przed przystąpieniem do pracy należy przedstawić nauczycielowi materiały robocze w celu sprawdzenia ich do dyskusji.
2. 
   Zadanie obliczania niezawodności zwykle zawiera schemat strukturalny obiektu badań, dla którego konieczne jest określenie wartości danego wskaźnika niezawodności, zasady funkcjonowania systemu w przypadku awarii jego elementów, a także charakterystyki niezawodnościowe elementów obiektu.
3. 
   Po przygotowaniu danych wyjściowych zgodnie ze specyfiką badanego schematu strukturalnego, wymaganą dokładnością badawczą, możliwościami uniwersalnych algorytmów, student przedstawia je w formie dogodnej do wprowadzenia do komputera.
4. 
   Po sprawdzeniu poprawności prezentacji danych wyjściowych student ustala odpowiedni model rozwiązania konkretnego problemu. W trakcie pracy w trybie dialogowym dokonuje korekt danych wyjściowych w celu uzyskania określonych wartości wskaźników niezawodności badanego obiektu.
5. 
   Zadanie testowe zwykle zawiera obwód cyfrowy, który implementuje dowolną funkcję, dla której konieczne jest znalezienie testów błędów, takich jak x/ o lub x/ 1 używając różnych sposobów budowania testów.
6. 
   Po sprawdzeniu poprawności prezentacji danych wyjściowych, student za pomocą określonej metody generowania testów rozwiązuje określony problem na komputerze.
7. 
   Po wykonaniu pracy, uzyskaniu wyników, przeanalizowaniu uzyskanych rozwiązań, każdy student zobowiązany jest do przedłożenia prowadzącemu starannie sporządzonego sprawozdania.

INFORMACJE OGÓLNE ZADANIA TESTOWANIA

Zadania testowe. Specyfika organizacji procesu przetwarzania informacji, wprowadzanie nowych technologii na etapie produkcji oraz autorskie rozwiązania obwodów pozwalają wyodrębnić nowoczesne urządzenia cyfrowe (DC) do specjalnej klasy urządzeń, które wymagają opracowania specjalnych procedur określania ich wydajności. Nie oznacza to jednak odrzucenia powszechnie stosowanych obecnie metod wykrywania i rozwiązywania problemów z centrami sterowania.

Rozsądne wydaje się podejście oparte na optymalnym wykorzystaniu wyników uzyskanych w ostatnich latach w zakresie sterowania i diagnostyki technicznej, uwzględniające specyfikę architektury i logiki działania centrum sterowania.

Testując centrum sterowania, mamy na myśli proces ustalania kondycji lub działania urządzenia za pomocą określonych działań wejściowych i analizowania odpowiednich działań wyjściowych oraz analizowania odpowiednich reakcji wyjściowych.

Testowanie jest jedną z głównych procedur diagnostycznych, których zadaniem jest określenie stanu technicznego kontrolowanego obiektu oraz wykrycie i zlokalizowanie uszkodzeń w przypadku jego niesprawności.

Suma akcji wejściowej i odpowiadającej jej odpowiedzi wyjściowej nazywana jest testem, a uporządkowana sekwencja testów nazywana jest programem testowym. Procedura sterowania systemem sterowania polega na opracowaniu programu testowego, następnie dostarczeniu działań wejściowych do sterowanego urządzenia, obserwacji sygnałów wyjściowych i analizie uzyskanych wyników w celu ustalenia przydatności produktu.

Procedura kontrolna zapewnia pełną (niepełną) kontrolę nad centrum sterowania w przypadku wykrycia (nie wykrywa co najmniej jednej) nieprawidłowości w rozpatrywanej klasie naruszeń. Kompletność sterowania jest jednym z głównych wymagań dla opracowanego programu testowego urządzenia. Drugi to czas trwania programu testowego. W zależności od tego, jakie informacje są potrzebne do stworzenia programu testowego centrum sterowania, rozróżnia się dwa elementy sterujące: funkcjonalne i strukturalne.

W toku sterowania funkcjonalnego algorytm działania centrum sterowania służy jako wstępna informacja do konstruowania testów. Konieczność kontroli funkcjonalnej wynika z braku pełnej informacji o przyczynach awarii, zwiększonej złożoności sterowanego urządzenia, zmniejszonych wymagań co do kompletności sterowania itp. Sterowanie funkcjonalne jest najczęściej używane przez użytkowników MC.

Metody konstruowania testów kontroli strukturalnej opierają się na schemacie (strukturze) badanego centrum sterowania. Wykorzystywane są na etapie produkcji. Metody te są obecnie najpełniej rozwinięte i sprawdziły się w praktyce w sterowaniu i diagnostyce urządzeń składających się z typów elementów zamiennych. Metody strukturalne zapewniają pełną kontrolę.

Praca laboratoryjna nr 1

BADANIE NIEZAWODNOŚCI SYSTEMÓW O STRUKTURZE BRANŻOWEJ

Cel - znajomość metodologii badania niezawodności systemów o budowie rozgałęzionej metodami logiczno-probabilistycznymi.

Sformułowanie problemu: Opanowanie metodologii badania niezawodności systemów komputerowych z wykorzystaniem uniwersalnego modelu programowego opartego na wykorzystaniu logiczno-probabilistycznego odwzorowania zachowania niezawodnościowego systemów, określonej w art.

Czas trwania pracy to 2 godziny.

Informacje teoretyczne

Jednym z obiecujących kierunków jest rozwój metod logiczno-probabilistycznych, których matematyczną istotą jest wykorzystanie funkcji algebry logiki (FAL) do analitycznego zapisu warunków funkcjonowania systemu oraz w opracowywaniu metod przejścia od FAL do funkcji probabilistycznych, obiektywnie wyrażających niezawodność tego układu.

Obliczanie wartości liczbowych w oparciu o analityczne wyrażenie prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy (FBR) sprowadza się do wykonywania algebraicznych operacji mnożenia i dodawania. Istnieje kilka metod obliczania niezawodności metodami logiczno-probabilistycznymi: tabelaryczna, schematyczno-logiczna, algorytm skrawania, ortogonalizacja.

Uniwersalny model oprogramowania to implementacja programowa algorytmu obliczeniowego, który wykonuje sekwencję działań na danych wejściowych, które charakteryzują badany system. Efektem takich działań jest uzyskanie wartości liczbowej takiego wskaźnika niezawodności, jakim jest system FBG rdla danego przedziału czasu T... Korzystając z rozważanego algorytmu, można zbadać niezawodność nieodwracalnych redundantnych systemów o strukturze rozgałęzionej.

Dane wejściowe algorytmu to: liczba elementów systemu - n, wartości elementów FBG dla badanego przedziału czasu P ja a także wektory binarne X l najkrótsze ścieżki do pomyślnego funkcjonowania systemu (KPUF), których zasada uzyskiwania zostanie opisana poniżej. Ograniczenia nałożone na badane systemy przy zastosowaniu algorytmu obliczeniowego są następujące.

System może znajdować się tylko w dwóch stanach: w stanie pełnej sprawności ( Mieć \u003d I) iw stanie całkowitej awarii ( Y \u003d 0). Zakłada się, że działanie systemu jest deterministycznie zależne od działania jego elementów, tj. jest funkcją X 1 , X 2 ,..., X ja ,..., X n , które z kolei można znaleźć tylko w dwóch niespójnych stanach: pełnej zdolności do pracy ( X ja = 1) i całkowita awaria ( X ja = 0). Określone wartości zmiennych binarnych X ja określić stan układu, czyli tzw. wektor stanów układu X = (X 1 , X 2 ,..., X ja ,..., X n), który jest głównym parametrem, z którym działa algorytm obliczeniowy.

Aby wyznaczyć funkcję operacyjności niezbędną do obliczenia wskaźnika niezawodności, konieczne jest skonstruowanie funkcji algebry logicznej łączącej stan elementów ze stanem układu. Aby go uzyskać, należy skorzystać z koncepcji KPUF, która jest połączeniem jego elementów, z których żadnego z elementów nie da się usunąć bez zakłócania funkcjonowania systemu. To połączenie jest zapisane jako następujący FAL: R l = Λ X ja , Gdzie ja należy do wielu liczb KR l odpowiadające temu l-m sposób.

Innymi słowy, KPUF systemu opisuje jeden z jego możliwych stanów operacyjnych (PC), który jest określony przez minimalny zestaw elementów operacyjnych, które są absolutnie niezbędne do wykonywania funkcji określonych dla systemu. Dlatego w przypadku badanego systemu konieczne jest określenie wszystkich re możliwy KPUF, a następnie funkcja wydajności systemu jest zapisywana w następujący sposób:

te. jako dysjunkcja wszystkich dostępnych KPUF.

Wyznaczając wyżej wymieniony wskaźnik rzetelności, należy obliczyć funkcję prawdopodobieństwa postaci

P. [Mieć(X 1 , ..., X n) = 1] \u003d R do

w tym przypadku główne trudności wynikają z powtarzającej się formy FAL, ponieważ te same stany operacyjne będą liczone tyle razy, ile KPUF są z nimi powiązane.

Rozważ dwa algorytmy obliczeniowe oparte na metodzie logiczno-probabilistycznej i wybierz najbardziej efektywny dla danej wersji systemu.

Procedura obliczania według pierwszego algorytmu

Dla danej wersji systemu określany jest zbiór wszystkich KPUF, które są reprezentowane w postaci słów binarnych. Liczba bitów w słowie jest równa liczbie elementów w systemie. Wartość rozładowania równa 1 oznacza, że \u200b\u200belement działa, a 0 odpowiada awarii elementu.

Algorytm oparty na KPUF tworzy wszystkie możliwe słowa binarne, które definiują wszystkie możliwe stany systemu, wybiera nie powtarzające się i oblicza odpowiednie prawdopodobieństwo dla każdego z nich. Na przykład, powiedzmy, że istnieje obwód mostkowy pokazany na ryc. 1, składający się z 5 elementów, prawdopodobieństwo znalezienia ja -elementem w stanie roboczym jest P. ja , prawdopodobieństwo znalezienia elementu w stanie uszkodzonym wynosi I - P ja \u003d Q ja .

Dla tego mostu najkrótsze ścieżki to: 11000, 00110, 10011 , 01101.

Postać: 1. Obwód mostkowy

Każda najkrótsza ścieżka jest powiązana ze stanami operacyjnymi przedstawionymi w tabeli 1. Pierwszy bit po lewej stronie odpowiada elementowi numer jeden.

Stół. 1

KPUF nr БРС	1	2	3	4
1	+11000	+00110	+10011	+01101
2	+11001	+00111	10111	01111
3	+11010	+1110	11011	11101
4	+11011	+01111	11111	11111
5	+11100	+10110
6	+11101	+10111
7	+11110	11110
8	+11111	1111

W ten sposób uzyskano 24 kody odpowiadające stanom operacyjnym systemu. Jednak widzimy, że niektóre z nich są powtarzane w kolumnach tabeli. Ze wszystkich 24 kodów wyłączamy powtarzające się, pozostanie 16 kodów zaznaczonych w tabeli. 1 z +. Otrzymanych 16 kodów odpowiada wszystkim możliwym stanom pracy rozpatrywanego obwodu. W związku z tym system będzie działał, gdy znajdzie się w jednym z 16 wymienionych niespójnych stanów. Jeśli obliczymy prawdopodobieństwo znalezienia systemu w każdym z 16 stanów i zsumujemy te prawdopodobieństwa, otrzymamy prawdopodobieństwo, że system jest w stanie roboczym.

Jeśli prawdopodobieństwo znalezienia ja-ty element nieodnawialny w stanie roboczym P. ja jest funkcją czasu, wtedy otrzymujemy FBG systemu dla danego czasu. Jest to jeden z głównych wskaźników niezawodności systemu.

Tak więc, aby otrzymać wartość prawdopodobieństwa znalezienia układu w jednym ze stanów operacyjnych, konieczne jest zastąpienie go w odpowiednim słowie binarnym prawdopodobieństwem P. ja , i zero dla prawdopodobieństwa I - P ja i pomnóż te prawdopodobieństwa. Na przykład dla kodu 11000 będzie to produkt

Prawdopodobieństwo znalezienia naszego systemu w stanie roboczym jest wtedy określane jako

Pomimo prostoty wykonania tego procesu na komputerze ma on szereg wad. Najważniejsze z nich to wymóg dużej ilości pamięci RAM do przechowywania zestawu słów binarnych, a także szybki wzrost liczby wyliczeń przy porównywaniu słów binarnych i utrata dokładności obliczeniowej wraz ze wzrostem liczby elementów systemu, ponieważ wartość 1 - P. ja jest zwykle mały.

Procedura obliczania według drugiego algorytmu

W przeciwieństwie do pierwszego algorytmu, w drugim niezawodność systemów o strukturze rozgałęzionej oblicza się metodą tabelaryczną. Tabelaryczna metoda obliczania niezawodności systemu opiera się na wykorzystaniu twierdzenia o dodawaniu prawdopodobieństw zdarzeń połączonych, które są elementarnymi spójnikami warunków eksploatacji (lub niesprawności) układów opisanych w DNF przy pomocy KPUF.

Zgodnie z tym twierdzeniem i wyrażeniem (1.1), FBG układu oblicza się według wzoru:

gdzie ρ l & ρ jot oznacza wspólne wystąpienie zdarzeń związanych z KPUF ρ l i ρ jot czyli elementy należące do zestawu minimum są w stanie roboczym ρ jot .

Pomimo kłopotliwego pisania formuł, algorytm obliczania z nich wskaźnika niezawodności okazuje się prosty i łatwy do zaprogramowania. Tabelaryczna metoda obliczania jest wygodna z dwóch powodów:

• 
  zmienne boolowskie są automatycznie mnożone przez siebie zgodnie z tożsamością

• 
  wiele identycznych koniunkcji, których prawdopodobieństwa mają różne znaki, są wzajemnie anulowane.

Sekwencja kroków w algorytmie jest następująca:

1. Stwórz specjalny stół do umieszczenia n wiersze (wg ilości elementów w systemie), w wierszach tabeli wskazujemy FBG elementów, aw nazwach kolumn zapisujemy wszystkie możliwe kombinacje ρ ja podejmowane pojedynczo, ale dwa, trzy itd.

2. Miećpokazać znaki prawdopodobieństwa koniunkcji na przemian zgodnie ze wzorem 1.2.

3. Wypełnij tabelę krzyżykami i myślnikami, wykreślając identyczne spójniki, które weszły do \u200b\u200bniej różnymi znakami.

4. Obliczyć prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy systemu mnożąc w każdej kolumnie te prawdopodobieństwa ρ ja oznaczone krzyżykami.

Rozważmy przykład obliczenia FBG dla obwodu - rys. 1.

Oznaczamy:

Wpis tego lub innego elementu w skład odpowiednich koniunkcji jest zaznaczony krzyżykiem w tabeli. Prawdopodobieństwa koniunkcji - ρ 1 -ρ 4 i ρ 11 - ρ 14 są brane ze znakiem (+), reszta ze znakiem
(-). Tak więc FBG dla rozważanego schematu jest równe

Opcje pracy

Tabela 2

Opcje VBR (P2)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р1	0,96	0,95	0,96	0,94	0,93	0,98	0,95	0,85	0,9	0,97
P2	0,94	0,945	0,97	0,96	0,95	0,85	0,99	0,9	0,92	0,95
P3	0,95	0,95	0,98	0,99	0,94	0,96	0,98	0,92	0,95	0,98
P4	0,98	0,96	0,95	0,98	0,96	0,93	0,96	0,93	0,92	0,96
P5	0,96	0,95	0,96	0,95	0,98	0,98	0,97	0,9	0,91	0,95