Легкий Н. М., Гельфман Т. Э., Семёнова О. В.
Излагаются основные положения теории надежности, математические основы оценки надежности радиоэлектронных систем, в частности, систем спутниковой связи. Рассматриваются методы обеспечения надежности РЭС. Основное внимание уделяется анализу и сравнению методов и способов резервирования, оценке их эффективности, построению оптимально резервированных систем. Описаны методы прогнозирования и статистического моделирования надежности. Приведены примеры решения типовых задач. Для студентов всех форм обучения специальностей 11.03.01 «Радиотехника» и 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы». Рекомендуется также в качестве информационно-справочного материала специалистам по разработке и производству радиоэлектронной аппаратуры.
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ НАДЁЖНОСТИ 9
1.1. Основные термины и определения 9
1.2. Методологические основы исследования надежности и эффективности 12
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 15
2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КАК ОСНОВА СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РЭС 16
2.1. Источники информации для построения математических моделей 16
2.2. Определение вероятности правдоподобия гипотезы о выборе теоретического распределения 23
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 23
3. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РЭС ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПАССИВНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА 25
3.1. Основные задачи и методы исследования 25
3.2. Повреждения и отказы. Классификация отказов 32
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 35
4. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ НЕВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ СИСТЕМ 36
4.1. Статистические оценки параметров РЭС 36
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 43
5. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ И СИСТЕМ 44
5.1. Основные математические модели внезапных отказов 44
5.2. Структурная надежность 49
5.3. Примеры решения задач 52
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 55
6. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ РЭС 56
6.1. Методы резервирования 56
6.2. Рекомендации по выбору функции распределения наработки до отказа изделия, не содержащего резервных элементов 64
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 65
7. МЕТОДЫ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ 66
7.1. Мажоритарное резервирование 66
7.2. Смешанное резервирование 68
7.3. Резервирование ЭРЭ с двумя типами отказов (поэлементное резервирование) 69
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 77
8. МЕТОДЫ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ РЭС 78
8.1. Расчет показателей надежности невосстанавливаемых систем при основном соединении элементов 78
8.2. Порядок расчета надежности 78
8.3. Определение норм надежности 81
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 88
9. ЭФФЕКТИВНОСТЬ СКОЛЬЗЯЩЕГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ 89
9.1. Расчет надежности спутниковых систем 89
9.2. Особенности показателей надежности спутниковых систем 97
9.3. Методы восполнения ИСЗ 99
9.4. Расчет надежности ССС 100
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 101
10. ОПТИМАЛЬНОЕ РЕЗЕРВИРОВАНИЕ 102
10.1. Метод неопределенных множителей лагранжа 102
10.2. Градиентный метод 103
10.3. Расчет оптимального резервирования ретранслятора спутника 109
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 115
11. СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ РЭС 116
11.1. Нагруженный и ненагруженный резерв 116
11.2. Сравнение мажоритарного резервирования с другими методами резервирования 124
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 127
12. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ СИСТЕМ 128
12.1. Восстанавливаемые системы при скользящем резервировании с одним резервным элементом 132
12.2. Восстанавливаемые системы с раздельным резервированием 135
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 139
13. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ НАДЕЖНОСТЬ 140
13.1. Анализ погрешностей параметров РЭС и их элементов 140
13.2. Определение поля допуска 141
13.3. Методы анализа точности выходных параметров РЭС 143
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 149
14. СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ РЭС 150
14.1. Метод статистических испытаний – метод Монте-Карло 150
14.2. Способы получения случайных чисел 151
14.3. Преобразование случайных величин во входные параметры системы 152
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 161
15. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ РЭС 162
15.1. Методы аналитического прогнозирования 166
15.2. Прогнозирование одномерных временных рядов 167
15.3. Математические модели для прогнозирования изменения параметров систем 169
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 174
16. ВЕРОЯТНОСТНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ 175
16.1. Прогнозирование на основе теории распознавания образов 179
16.2. Выбор решающего правила 180
16.3. Последовательность действий при применении методов распознавания образов 182
16.4. Метод потенциальных функций 183
16.5. Показатели качества прогнозирования 184
16.6. Выбор прогнозирующих параметров 186
16.7. Экспериментальные методы прогнозирования надежности 187
16.8. Классификация испытаний на надежность 188
16.9. Прогнозирование надежности по характеру изменения параметров при ускоренных испытаниях 188
Вопросы для самоконтроля (самопроверки) 190
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 191