两单元冗余系统的可靠性预计
发布时间：2021-10-23 15:44
比较了采用等效失效率和概率法计算两单元组成的冗余系统（包括热备和冷备）可靠度预计结果,两种方法得到的可靠度预计结果有明显差异,用等效失效率按指数分布计算得到的冗余系统可靠度偏低,指出冗余系统的可靠度不宜用等效失效率按指数分布模型进行计算。本文为大型系统的可靠性预计方法提供了一些参考。
【文章来源】：中国电子科学研究院学报. 2017,12(04)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
浴盆曲线
、λB，两个单元的寿命分布均符合指数模型r=e－λt。图2串联系统(无备份)可靠性框图根据概率法，串联系统的可靠度Ｒs为各单元可靠度的连乘，此时系统的可靠度计算为Ｒs=rArB=e－λAte－λBt=e－(λA+λ(B)t(2)可以看到，在无备份的情况下，整个系统仍然满足指数分布，系统等效失效率为λs=λA+λB(3)2备份系统的可靠度2．1热备系统可靠度计算设有一个由两相同单元组成的热备系统，其中至少一个单元工作时，系统就能正常工作，其可靠性框图如图3所示。设每个单元的可靠度和失效率均为r和λ，每个单元的寿命分布符合指数模型r=e－λt。图3两单元热备系统可靠性框图根据概率法和表决模型，可以求得系统可靠度Ｒs1为Ｒs1=∑2i=12()iri(1－r)2－i=2r－r2=e－λt(2－e－λt)(4)显然，此时系统可靠度已不满足指数分布。
4302017年第4期对于此热备系统，系统的平均无故障工作时间(MTBF)为MTBF=∫∞0Ｒs1dt=∫∞0e－λt(2－e－λt)dt=1λ∑2i=11i(5)系统的等效失效率λs定义为系统的平均无故障工作时间(MTBF)的倒数［12］，即λs=1MTBF(6)因此，此热备系统的等效失效率为λs1=λ∑2i=11i=23λ(7)如果仍然用指数模型(即公式(1))来计算，则系统可靠度Ｒ's1，为Ｒ's1=e－λs1t=e－23λt(8)图4两单元冷备系统可靠性框图2．2冷备系统可靠度计算设有一个由两相同单元组成的冷备系统，其可靠性框图如图4所示。设每个单元的可靠度和失效率均为r和λ，每个单元的寿命分布符合指数模型r=e－λt，考虑检测装置和转换开关完全可靠的情况，系统的可靠度Ｒs2为［9］Ｒs2=e－λt－∫t0e－λ(t－τ)d(e－λτ)=e－λt(1+λt)(9)显然，和热备系统一样，此时冷备系统可靠度也不再满足指数分布。对于此冷备系统，系统的平均无故障工作时间(MTBF)为MTBF=∫∞0Ｒs2dt=∫∞0=e－λt(1+λt)dt=2λ(10)因此，系统的等效失效率为λs2=1MTBF=λ2(11)如果仍然用指数模型(即公式(1))来计算，则系统可靠度Ｒ's2为Ｒ's2=e－λs2t=e－12λt(12)3计算结果分析热备系统可靠度计算公式(4)和公式(8)的函数图形见图5所示，两者的差函数见图6所示。采用单元备份的系统一般可靠度较高，对应的产品单元失效率与工作时长的乘积λt通常小于1。因此，本文只考虑λt＜1的情况，从图上可以看出，Ｒs1＞Ｒ's1;在λt=0．5时，可靠度误差
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型电子系统可靠性分析及评估方法研究[J]. 张友兰,王杰. 中国电子科学研究院学报. 2013(05)
[2]无线通信产品的可靠性预计与实现[J]. 郭青,宁磊. 现代电子技术. 2013(18)
[3]电子装备可靠性预计方法概述[J]. 陈亚兰,罗俊,李晓红. 微电子学. 2013(02)
[4]电子式电能表可靠性预计及验证分析[J]. 李亦非,王文静,丁潇雪,胡薇薇,孙宇锋,邓晓波. 现代电子技术. 2011(22)
[5]转换开关不完全可靠的热贮备系统可靠性模型[J]. 章治本. 中国电子科学研究院学报. 2006(01)
[6]可靠性预计方法及思考[J]. 曾利伟,吕川. 电子质量. 2005(09)
[7]系统可靠性预计的方法[J]. 胡映. 现代电子技术. 2003(01)
[8]可靠性预计中的置信度问题研究[J]. 郭维长. 中国空间科学技术. 2002(06)
硕士论文
[1]表决系统及其相关问题的可靠性分析[D]. 莫兰英.长沙理工大学 2009
[2]两部件冷备系统可靠性的统计分析[D]. 李玲.华东师范大学 2009
本文编号：3453456
【文章来源】：中国电子科学研究院学报. 2017,12(04)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
浴盆曲线
、λB，两个单元的寿命分布均符合指数模型r=e－λt。图2串联系统(无备份)可靠性框图根据概率法，串联系统的可靠度Ｒs为各单元可靠度的连乘，此时系统的可靠度计算为Ｒs=rArB=e－λAte－λBt=e－(λA+λ(B)t(2)可以看到，在无备份的情况下，整个系统仍然满足指数分布，系统等效失效率为λs=λA+λB(3)2备份系统的可靠度2．1热备系统可靠度计算设有一个由两相同单元组成的热备系统，其中至少一个单元工作时，系统就能正常工作，其可靠性框图如图3所示。设每个单元的可靠度和失效率均为r和λ，每个单元的寿命分布符合指数模型r=e－λt。图3两单元热备系统可靠性框图根据概率法和表决模型，可以求得系统可靠度Ｒs1为Ｒs1=∑2i=12()iri(1－r)2－i=2r－r2=e－λt(2－e－λt)(4)显然，此时系统可靠度已不满足指数分布。
4302017年第4期对于此热备系统，系统的平均无故障工作时间(MTBF)为MTBF=∫∞0Ｒs1dt=∫∞0e－λt(2－e－λt)dt=1λ∑2i=11i(5)系统的等效失效率λs定义为系统的平均无故障工作时间(MTBF)的倒数［12］，即λs=1MTBF(6)因此，此热备系统的等效失效率为λs1=λ∑2i=11i=23λ(7)如果仍然用指数模型(即公式(1))来计算，则系统可靠度Ｒ's1，为Ｒ's1=e－λs1t=e－23λt(8)图4两单元冷备系统可靠性框图2．2冷备系统可靠度计算设有一个由两相同单元组成的冷备系统，其可靠性框图如图4所示。设每个单元的可靠度和失效率均为r和λ，每个单元的寿命分布符合指数模型r=e－λt，考虑检测装置和转换开关完全可靠的情况，系统的可靠度Ｒs2为［9］Ｒs2=e－λt－∫t0e－λ(t－τ)d(e－λτ)=e－λt(1+λt)(9)显然，和热备系统一样，此时冷备系统可靠度也不再满足指数分布。对于此冷备系统，系统的平均无故障工作时间(MTBF)为MTBF=∫∞0Ｒs2dt=∫∞0=e－λt(1+λt)dt=2λ(10)因此，系统的等效失效率为λs2=1MTBF=λ2(11)如果仍然用指数模型(即公式(1))来计算，则系统可靠度Ｒ's2为Ｒ's2=e－λs2t=e－12λt(12)3计算结果分析热备系统可靠度计算公式(4)和公式(8)的函数图形见图5所示，两者的差函数见图6所示。采用单元备份的系统一般可靠度较高，对应的产品单元失效率与工作时长的乘积λt通常小于1。因此，本文只考虑λt＜1的情况，从图上可以看出，Ｒs1＞Ｒ's1;在λt=0．5时，可靠度误差
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型电子系统可靠性分析及评估方法研究[J]. 张友兰,王杰. 中国电子科学研究院学报. 2013(05)
[2]无线通信产品的可靠性预计与实现[J]. 郭青,宁磊. 现代电子技术. 2013(18)
[3]电子装备可靠性预计方法概述[J]. 陈亚兰,罗俊,李晓红. 微电子学. 2013(02)
[4]电子式电能表可靠性预计及验证分析[J]. 李亦非,王文静,丁潇雪,胡薇薇,孙宇锋,邓晓波. 现代电子技术. 2011(22)
[5]转换开关不完全可靠的热贮备系统可靠性模型[J]. 章治本. 中国电子科学研究院学报. 2006(01)
[6]可靠性预计方法及思考[J]. 曾利伟,吕川. 电子质量. 2005(09)
[7]系统可靠性预计的方法[J]. 胡映. 现代电子技术. 2003(01)
[8]可靠性预计中的置信度问题研究[J]. 郭维长. 中国空间科学技术. 2002(06)
硕士论文
[1]表决系统及其相关问题的可靠性分析[D]. 莫兰英.长沙理工大学 2009
[2]两部件冷备系统可靠性的统计分析[D]. 李玲.华东师范大学 2009
本文编号：3453456
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