第六章 分散控制系统的可靠性课件.ppt

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1、第六章分散型控制系统的可靠性《分散控制系统与现场总线控制系统》课件可靠性设计可靠性分析可靠性试验可靠性管理可靠性研究内容包含四个方面通过对有关数据的收集、分析和计算得出一些关于可靠性问题的评价和结论。可靠性研究内容可靠性设计可靠性分析按照一定的技术要求，设计和制造出可靠性高、不易损坏的产品。着眼于从管理方面提高整个系统的可靠性，例如制定合理的检修周期，配备合适的备品备件，安排适量的检修人员等等。可靠性研究内容可靠性试验可靠性管理是验证系统可靠性是否达到规定指标的手段，它能暴露系统设计中可能存在的问题。可靠度不可靠度失效密度函数失效率平均失效前时间平均失效间隔时间平均故障修复时间维修率可用率可

2、靠性指标主要有可靠性用概率表示时称为“可靠度”。可靠度的定义是：“产品在规定的时间内，在规定的使用条件下，完成规定功能的概率”。换句话说，可靠度是表示零件、设备或系统的可靠程度的。可靠性指标可靠度需要明确以下几点：(1)可靠度所指的对象是什么，例如，一个模件、一个设备、还是一个系统。(2)所谓规定功能指的是什么，例如，对于一个运行员接口，CRT画面有轻度扭曲不会影响操作，因此可以不算故障。(3)时间范围是如何定义的，与可靠性关系最密切的是关于时间的规定。可靠性指标可靠度可靠度一般用来表示，它是时间的函数，其值域为[０，１]。设Ｔ为产品寿命的随机变量，则：可靠性指标可靠度与可靠度相对应的是不可

3、靠度，即在规定的时间内，在规定的使用条件下，发生故障的概率。不可靠度用下式表示：可靠性指标不可靠度失效密度函数是不可靠度对时间的变化率，记作，它表示了产品在单位时间内失败的概率。其表达式为：可靠性指标失效密度函数失效率是工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率。记为。按照上述定义，失效率是在t时刻尚未失效的产品在t+⊿t的单位时间内发生失效的条件概率，即：可靠性指标失效率由条件概率：可靠性指标失效率(6-4)可靠性指标失效率失效率曲线失效区偶然失效区晚期失效区λt早期(t)平均失效前时间(MeanTimeToFailure,MTTF)的定义如下：设有N个不可修复的产品在

4、同样条件下进行试验，测得能够正常工作的时间，即产品的寿命分别为t1，t2，…，tN，则其平均失效前时间：可靠性指标平均失效前时间(6-5)平均失效前时间与可靠度之间的关系：假设有N个相同的、可靠度为R(t)的产品，由t0=0时刻开始进行试验，产品的可靠度随着时间的流逝在不断地下降，如下图所示：可靠性指标平均失效前时间平均失效前时间与可靠度之间的关系：我们将时间坐标分割成长度为Δt的小段，各点所对应的时间分别为t1,t2,…,ti,…，显然，在第一个时间段里失效的产品数为N[R(t0)-R(t1)]，当Δt足够小时，可以取该区间右端点的时间t1作为该时间段里失效产品的寿命，则有：可靠性指标平均

5、失效前时间平均失效前时间与可靠度之间的关系：可靠性指标平均失效前时间取极限得：(6-7)对于可维修的产品，我们引入平均失效间隔时间的概念。平均失效间隔时间MTBF是一个概率统计指标，代表两次失效之间的统计平均时间间隔。可靠性指标平均失效间隔时间式中，N为该可维修的产品的工作次数，ti为每次工作之后能够正常工作的时间。(6-8)从形式上看，(6-8)式与(6-5)式完全相同。当我们假定维修是完备的，也就是说，一个可维修的产品，在发生失效并经过维修之后，其可靠度会达到与新产品同样的可靠性水平。这样，我们可以将工作了N次的可维修的产品，看作是N个同时开始工作的新品。在这种情况下，MTBF就与MTT

6、F等价。因此，平均失效间隔时间与可靠度之间的关系为可靠性指标平均失效间隔时间由(6-4)可知可靠性指标平均失效间隔时间对上式两端积分可得因此，(6-10)可靠性指标平均失效间隔时间当时平均故障修复时间MTTR是排除故障所需要的统计平均时间，它是系统运行以后总维修时间与总维修次数之比。即可靠性指标平均故障修复时间式中，N为总维修次数，ti为第i次维修所用的时间。维修率是平均故障修复时间的倒数，即可靠性指标维修率可用率又称有效率，它是可靠度与维修度的综合指标，反映了系统的运行效率。可用率的计算公式如下可靠性指标可用率为了提高可用率，应该设法增加MTBF，减小MTTR。可靠性分析可靠性分析模型串联

7、模型并联模型矩阵模型可靠性分析可靠性分析模型串联模型在构成系统的多个设备中，只要有一个发生故障，系统就丧失预定功能，这种系统被称为串联系统，它的可靠性分析模型即为串联模型。串联模型的方框图如下。R1，R2，…，Rn，分别表示各设备的可靠度。根据概率乘法定理，系统的可靠度Rs为R1…R2R3Rn可靠性分析可靠性分析模型串联模型由于可靠度是时间的函数，各设备都具有完全相同的连续工作时间，所以上式又可以写成根据式(