Определительные испытания
Определительным испытаниям могут подвергаться АСУ ТП в целом, их подсистемы, функции, технические средства и любые другие элементы АСУ ТП.
Планы испытаний.Планом испытаний называют правила, устанавливающие объем выборки, порядок проведения испытаний и критерии их прекращения. Рассмотрим наиболее распространенные планы определительных испытаний. Наименование плана принято обозначать тремя буквами (цифрами); первая из них обозначает число испытываемых систем, вторая – наличие R или отсутствие U восстановлений на время испытаний в случае отказа, третья – критерий прекращения испытаний.
План [N U ] соответствует одновременному испытанию N систем. Эти системы после отказа не восстанавливаются (или же восстанавливаются, но данные об их поведении после первого отказа в испытаниях не рассматриваются). Испытания прекращают по истечении наработки каждой отказавшей системы. На рис. 4.1,а знаком умножения обозначено наличие отказа; – наработка до отказа 1-й системы. Этот план обычно применяют для определения вероятности безотказной работы системы за время .
План [N U r] соответствует испытаниям N таких же невосстанавливаемых систем, однако в отличие от плана [N U ] испытания прекращают, когда число отказавших систем достигает r. В примере плана, данного на рис. 4.1,б, r-й отказ имеет место у 1-й системы. Если r = N, то переходим к плану [N U N], когда испытания прекращают после отказов всех систем.
Рис. 4.1 Планы испытаний
План [N U r]обычно применяют для определения средней наработки на отказ и средней наработки до отказа в случае экспоненциального распределения, а план [N U N] – в случае нормального распределения. Испытания по плану [N U N] требуют значительных времени и числа испытываемых систем, но дают возможность полностью определить эмпирическую функцию распределения. Планы [N U r] и [N U ] позволяют определить эмпирическую функцию распределения только для некоторого интервала времени, дают меньше информации, зато позволяют быстрее закончить испытания.
План [N R ] описывает испытания N систем, причем отказавшие во время испытаний системы заменяют новыми или восстанавливают. Испытания прекращают по истечении наработки Т каждой из N позиций (под позицией понимаем определенное место на стенде или объекте, применительно к которому наработка исчисляется независимо от произошедших на данной позиции замен или восстановлений – рис. 4.1,в).
Последний из рассматриваемых планов [N R r] соответствует испытаниям N систем, когда отказавшие во время испытаний системы заменяют новыми или восстанавливают. Испытания прекращают, когда суммарное по всем позициям число отказавших систем достигает r (рис. 4.1,г).
Задачами планирования является определение минимального объема наблюдений – выбор числа испытываемых систем N, а также продолжительности наблюдений для планов [N U ] и [N R ] или числа отказов r для планов [N U r] и [N R r].
Результатами определительных испытаний должны являться точечные и интервальные оценки показателей надежности.
Точечные оценки.Понятие точечная оценка в математической статистике вводится следующим образом. Пусть имеются результаты k наблюдений t1, t2 ,..., tk над некоторой случайной величиной T (например, временем безотказной работы) с функцией распределения F (t, ), причем параметр этого распределения неизвестен. Необходимо найти такую функцию =g(t1,..., tk)результатов наблюдений t1,..., tk, которую можно было бы рассматривать как оценку параметра . При таком выборе функции каждой совокупности (t1,..., tk)будет соответствовать точка на числовой оси, которую называют точечной оценкой параметра .
Точечная оценка , являющаяся функцией результатов наблюдений, – так же случайная величина со своим собственным законом распределения, зависящим от закона распределения случайной величины T, объема наблюдений k и вида функции . Для одного и того же неизвестного параметра обычно можно принять несколько функций , которые могут служить в качестве оценки. Выбор требований к таким оценкам (состоятельности, несмещенности, эффективности) и методов нахождения оценки (максимального правдоподобия, моментов, квантилей, графические) описан в книгах по теории вероятностей и математической статистике.
Статистические определения показателей надежности, рассмотренные ранее являются их точечными оценками. При этом оценка средней наработки до отказа
(4.1)
соответствует плану [N U N], так как здесь рассматриваются завершенные (не прерванные в испытаниях) наработки до отказа каждой из испытываемых систем. Это соотношение имеет место при любых законах распределения наработки до отказа.
Для экспоненциального распределения при всех других рассмотренных в п. 4.1 планах испытаний, кроме плана [N U N], точечная оценка средней наработки до отказа
,
где S – суммарная наработка всех систем за время испытаний;
– cуммарное числе отказов всех систем за время испытания. Например, при плане [N R ]
, (4.2)
где l – число систем, отказавших в интервале (0, ); ti – наработка до отказа l-й системы из числа отказавших (i = 1, 1).
При плане испытаний [N U r]
. (4.3)
Для плана [N R ]и простейшего потока, у которого время между отказами подчиняется экспоненциальному распределению, оценка средней наработки до отказа совпадает с оценкой средней наработки на отказ:
. (4.4)
Оценка интенсивности отказов при экспоненциальном распределении может быть определена через оценку средней наработки до отказа:
.
Например, при плане [N U N]
.
Оценка параметра простейшего потока совпадает с оценкой интенсивности отказов . Например, при плане [N R ]:
. (4.5)
Оценка среднего времени восстановления, определяемая аналогично (4.1), также соответствует плану [N U N]. Оценки вероятности отказа и вероятности безотказной работы до момента t1, определяемые соотношениями (1.8) и (1.9), могут быть найдены за ограниченный интервал времени t1= и соответствуют плану испытаний [N U ].
ЛЕКЦИЯ 11
Дата добавления: 2020-10-14; просмотров: 487;