Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран


НазваниеПод редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран
страница10/12
Дата публикации23.03.2013
Размер2.13 Mb.
ТипКнига
userdocs.ru > Экономика > Книга
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12
4.6.Анализ отказов в комплексах

технических, средств систем, управления
Обеспечение высокой достоверности информации предъявляет повышенные требования к надежности технических средств систем управления. Это требует наличия некоторой методологической базы для анализа отказов в этих системах. Многолетний опыт эксплуатации и анализ надежности функционирования различных систем управления положили основание фундаментальному принципу: наиболее вероятные отказы должны приводить к наименее опасным последствиям.

Рассмотрим простейшую схему управления сигнальным устройством (рис.4.6.1). Неисправности релейного устройства (РУ) могут приводить к двум отказам: лампа Zp ложно не горит; лампа Zp ложно горит. С точки зрения последствий эти два отказа неравноправны. Первый может привести липы, к задержке управляющего воздействия, второй отказ может вызвать аварийную ситуацию и не допускается.

Таким образом, отказы можно делить на опасные и неопасные. Опасный - это отказ, который может привести к опасным последствиям (к авариям или большим материальным потерям). Данное определение является содержательным, но не дает понимания природы опасного отказа. Опасные отказы в микропроцессорных системах могут возникать в результате дефектов аппаратных и программных средств.

Рассмотрим математическое определение этого понятия и особенности проявления опасных отказов в микропроцессорных системах управления. Предположим, что РУ (см. рис.4.6.1) есть комбинационная схема, реализующая булеву функцию f(x1, x2, ..., хn); пусть это схема управления разрешающим сигналом лампы Zp, Включение лампы Zp возможно только при одновременном выполнении пяти условий: x1=l, x2=l, х3=1, x4=1, x5=1. Тогда условия появления сигнала Zp определяются формулой

f=x1x2x3x4x5 (4.6.1)




Рис.4.6.2.

На рис.4.6.2 приведена схема, реализующая функцию f, атабл.4.6.1 является таблицей истинности.

Таблица 4.6.1

N

x

x

x

x

x

f

f

f

f

f

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

1

0

0

0

2

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

3

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

4

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

5

0

0

1

0

1

0

1

0

0

0

6

0

0

1

1

0

0

1

0

0

0

7

0

0

1

1

1

0

1

0

0

1

8

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

9

0

1

0

0

1

0

1

0

0

0

10

0

1

0

1

0

0

1

0

0

0

11

0

1

0

1

1

0

1

0

0

0

12

0

1

1

0

0

0

1

0

0

0

13

0

1

1

0

1

0

1

0

0

0

14

0

1

1

1

0

0

1

0

0

0

15

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

16

1

0

0

0

0

0

1

0

0

0

17

1

0

0

0

1

0

1

0

0

0

18

1

0

0

1

0

0

1

0

0

0

19

1

0

0

1

1

0

1

0

0

0

20

1

0

1

0

0

0

1

0

0

0

21

1

0

1

0

1

0

1

0

0

0

22

1

0

1

1

0

0

1

0

0

0

23

1

0

1

1

1

0

1

0

1

1

24

1

1

0

0

0

0

1

0

0

0

25

1

1

0

0

1

0

1

0

0

0

26

1

1

0

1

0

0

1

0

0

0

27

1

1

0

1

1

0

1

0

0

1

28

1

1

1

0

0

0

1

0

0

0

29

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

30

1

1

1

1

0

0

1

0

0

0

31

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

Двоичные наборы, на которых задается функция f, делятся на разрешенные и запрещенные. На разрешенных наборах f=l и лампа горит (в табл.4.6.1 это набор с десятичным номером 31). На запрещенных наборах f=0 и лампа не горит (наборы 0...30). Запрещенные наборы, на которых ложное горение лампы является опасным, будем называть опасными наборами. В данном примере значения 2, 3, 4 и 5 являются условиями безопасности и их нарушение недопустимо. В то же время открытие сигнала без нажатия кнопки x1 (в результате, например, неисправности кнопки, но при соблюдении остальных условий) не является опасным. Поэтому в табл.4.6.1 все запрещенные наборы являются опасными, кроме набора 15.

Функцией опасного отказа fОП назовем функцию (см. табл.4.6.1), равную единице на всех опасных наборах. Из табл.4.6.1 после минимизации имеем

, (4.6.2)
Отказы в комбинационной схеме приводят к тому, что неисправная схема реализует некоторую функцию f' вида, отличную от функции f. Например, при отказе в схеме (см. рис.4.6.2) "ложное замыкание контакта х4" имеем (см. табл.4.6.1) f' =x1x2x3x5.

Определение. Отказ в комбинационной схеме называ­ется опасным, если f’fОП ≠ 0

Из условия (4.6.2) видно, что функция, реализуемая неисправной схемой, равна единице хотя бы на одном опасном наборе. В данном примере
f'fОП = x1x2x3x5 () = x1x2x3x4x5 0.
Отказ опасен, так как лампа загорается на опасном наборе 29.

Теперь можно сформулировать задачу синтеза безопасной комбинационной схемы: необходимо построить схему так, чтобы при всех отказах ее элементов, с вероятностью возникновения которых необходимо считаться, на выходе схемы на опасных наборах не появлялся логический сигнал "1" вместо сигнала"0".

Например, на рис.4.6.2 (в схеме электрической цен­трализации) опасные отказы исключаются за счет того, что в качестве контактов x2, х3, x4 и x5 используются фронтовые контакты реле первого класса надежности, которые практи­чески не свариваются.

Примем релейное устройство (см. рис.4.6.1) как схему с памятью (конечный автомат). Для простоты рассмотрим конечный автомат (КА), имеющий один вход и один выход (рис.4.6.3). Алгоритм работы автомата: лампа Z загорается при втором нажатии кнопки X и затем горит независимо от состояния кнопки. Алгоритм работы безопасного автомата должен быть дополнен формулировкой условий возникнове­ния опасных ситуаций. Пусть опасным является преждевременное включение лампы (до второго нажатия).


Рис.4.6.3.

Предположим, имеется схема, построенная на элемен­тах И, ИЛИ, НЕ и линиях задержки, описываемая уравнениями

(4.6.3)

(4.6.3)
В табл. 4.6.2 приведены переходы автомата, а на рис.4.6.4 - граф его переходов. При этом буквами а и b обо­значены соответственно значения входа х=0 и х=1, а состоя ние 4, при котором загорается лампа Z (Z=l), отмечено циф­рой 1 внутри кружка.

Для формальной записи алгоритмов КА используется язык регулярных событий. Рассмотрим основные понятия этого языка. Входной и выходной буквами обозначим, со­стояния входов и выходов. Схема на рис.4.6.5 имеет две входные буквы a, b и две выходные цифры 0, 1. Измерению во времени значений входов и выходов соответствуют вход­ные и выходные слова - последовательность букв. Например, слово ababa имеет смысл «кнопка нажата и отпущена два раза». Как реакция на это слово на выходе КА появляется обозначение 00011 (время считается дискретным и делится на такты τ; смена букв происходит со сменой тактов). Говорят, что входное слово представлено в КА, если после его поступления на выходе появляется сигнал Z=l (лампа горит). Такие слова будем называть разрешенными. Например, слово ababa является разрешенным, а слово aba - запрещенным, так как оно не представлено в автомате.



Рис. 4.6,5.

Событием Е называется любое множество входных слов. Событие представлено в автомате, если все его сло­ва являются разрешенными. Например, событие E1=(abab, ababa, ababab) представлено в КА, а событие E2=(ab, abab) - нет, поскольку содержит запрещенное слово ab.

Для того чтобы записать алгоритм работы КА, надо найти событие, содержащее все разрешенные слова. С этой целью вводятся три операции над событиями. Дизъюнк­ция двух событий E1E2 образуется путем объединения из множества слов:

E1E2 = (abab,ababa,ababab,ab).


S

X YY

0

1

Z

1

00

(00)

01

0

2

01

11

(01)

0

3

11

(11)

10

0

4

10

(10)

(10)

1


Произведение двух событий Е1Е2 образуется путем при­писывания справа к каждому слову из Е1 каждого слова из Е2: Е1Е2=(аЬаЬаЬ, abababab, ababaab, ababaabab, abababab, ababababab).

Итерация {Е} события Е вычисляется по формуле {E} = eEEEEEE...,где e - пустая буква, соответствую­щая случаю, когда на вход автомата не подается ни одно входное слово. Например,

{E}2 = {ababab} = eababab (ababab)(ababab)v (ababab)(ababab)(ababab) ...

Итерация служит для записи бесконечных событий. Это необходимо, так как работа КА во времени не ограничена. Событие называется регулярным, если оно может быть записано с помощью операций дизъюнкции, произведения и итерации. Доказано, что любой КА представляет регулярное событие и, наоборот, любое регулярное событие может быть представлено в КА,

Алгоритм работы схемы записывается с помощью регулярного события следующим образом:

E={a}b {b}a{a}b{ab}.
Найдем регулярное событие, определяющее условия воз­никновения опасных ситуаций (ЕОП). ^ Можно выделить три слу­чая преждевременного включения лампы:

лампа загорается без нажатия кнопки (в состоянии 1) — Е1={а};

лампа загорается при первом нажатии кнопки (в состоянии 2) - Е2={а} b {b};

лампа загорается при первом нажатии и отпускании кноп-ки-Е3={а}b{b}а{а}.
Тогда

ЕОП =EEE={a}{a}b{b}{a}b{b}a{a} .(4.6.4)
Итак, безопасный автомат задается двумя событиями Е и ЕоП подобно тому, как безопасная комбинационная схема задается функциями f и fОП. Событие Ее задает все опасные запрещенные слова.

Отказы в схеме автомата приводят к тому, что неисправ­ный КА представляет некоторое событие Е’ отличное от собы­тия Е. Рассмотрим, например, в схеме отказ входного инвертора типа "фиксация логического сигнала 1 на выходе". Возникает во­прос: является ли этот отказ опасным, т.е. приведет ли он к преж­девременному включению лампы? Наличие отказа искажает ло­гические функции (4.6.3) схемы. Теперь они имеют вид
(4.6.5)
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12

Похожие:

Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconПод редакцией доктора юридических наук, профессора
Воротилин Е. А., канд юрид наук, доцент — гл. 2, 3, 4 (§ 1, 2), гл. 14 (§ 1—4, § 6 в соавторстве с О. Э. Лейстом), гл. 17 (§ 1—3),...
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconКонспект lit Список литературы page
Под редакцией доктора юридических наук, профессора, члена-корреспондента Академии естественных наук Российской Федерации, лауреата...
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconО. И. Чистякова Издательство бек москва, 1998
Под редакцией доктора юридических наук, профессора, члена-корреспондента Академии естественных наук Российской Федерации, лауреата...
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconПособие для общеобразовательных учебных заведений Под редакцией доктора...
Рекомендовано Департаментом общего среднего образования Министерства образования Российской Федерации
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconРоссийской федерации московский государственный университет природообустройства
Авторы: Голованов А. И., профессор, доктор технических наук, заслуженный деятель науки РФ (Главы 1, 2, 3), Зимин Ф. М., доцент, кандидат...
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconМинистерством образования Российской Федерации в качестве учебного...
Под редакцией Заслуженного работника высшей школы рф, доктора экономических наук, профессора
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconЕждународных отношений ран перспективы социально-экономического развития...
Учреждение российской академии наук институт мировой экономики и международных отношений ран
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconУчебно-методическое пособие подготовили: доцент кафедры философии...
Этические аспекты функционирования государственной службы как социального института
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconУчебник для вузов
Д 61 Под редакцией члена-корр. Ран, профессора В. С. Нерсе-сянца. — М.: Издательская группа инфра • М—норма, 1996. — 704 с
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconПрофессора Фрунзель и Дерибасов
...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница