CC BY
72
УДК 62-192
Юрков Н.К.*, Затылкин А.В.*, Полесский С.Н.**, Иванов И.А.**, Лысенко А.В.*
* Пензенский государственный университет ** Высшая школа экономики
ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ МАКРОМОДЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СЛОЖНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ
Современные СЭС характеризуются высокими уровнями показателей стандартизации и унификации [1]. Расчеты характеристик надежности унифицированных ЭМ проводятся на основе известной модели в [2]:
N
ДЭМ1 — ^Дэп , (1)
и—1
где N - количество ЭКБ в СЧ; Хэп - эксплуатационная интенсивность отказов n-го электрорадиоизделия (ЭРИ) .
Для стандартных ЭМ используют характеристики надежности, приведенные в технических условиях (ТУ) [3, 4]. Как правило, в ТУ приводится значение интенсивности отказов ЭМ (постоянная величина), которая представляет собой либо верхнюю оценку интенсивности отказов, либо получена для конкретных условий применения ЭМ (режимов работы ЭРИ и уровней внешних воздействующих факторов [5]), т . е .:
Дэм1 — 1ту — const . (2)
По сути, (2) представляет собой макромодель интенсивности отказов ЭМ по отношению к полной модели (1) . Однако, (2) не позволяет оценить значения характеристик надежности СЧ при изменении
условий ее применения. Это может привести к существенной погрешности при проведении расчетов надежности СЭС, величина которой будет тем больше, чем сильнее отличаются условия применения данной ЭМ от условий, которые были приняты при расчетах характеристик надежности ЭКБ по полной модели (1) .
Поэтому для повышения достоверности расчетов СЭС разработан метод синтеза макромоделей надежности ЭМ [б, 7], в основу которого положен метод упрощения структуры полной математической модели (1). В отличие от (2), макромодель представляет собой функцию, аргументами которой являются уровень качества, внешних воздействующих факторов (климатические, механические и радиационные воздействия), электрическая нагрузка и температура среды, окружающей СЧ. Такое представление макромодели ЭМ позволило унифицировать ее с математическими моделями эксплуатационной интенсивности отказов ЭКБ, приведенными в [8]:
1 —1 ■ Кп ■ Кэ ■ Kp(T,Кн) , (3)
где Дб - базовая интенсивность отказов (интенсивность отказов ЭМ при нормальных условиях и номинальной нагрузке); Кпр - коэффициент приемки; КЭ - коэффициент эксплуатации; Кр - коэффициент режима; T - температура среды, окружающей СЧ; Кн - коэффициент нагрузки (KH — Rаб/, где Краб,
Кном - рабочая и номинальная (по ТУ) электрическая нагрузка ЭМ).
Для идентификации значений коэффициентов (3) был разработан метод [б, 7], основные этапы которого приведены ниже:
1. Проводят расчет Аэм1 по полной модели (1) при следующих условиях: величины электрических
нагрузок ЭКБ должны соответствовать номинальной электрической нагрузке ЭМ; температуры ЭРИ должны соответствовать температуре среды, окружающей ЭМ, равной 25 °С; группа эксплуатации по [5] - 1.1;
приемка - «5» и определяют значение Аб:
Аб = Аэм1 .
2. Проводят расчеты Аэм1 по полной модели (1) для всех возможных групп уровней качества [5]
при следующих условиях: величины электрических нагрузок ЭКБ должны соответствовать номинальной
электрической нагрузке ЭМ; температуры ЭКБ должны соответствовать температуре среды, окружающей ЭМ, равной 25оС; группа эксплуатации по [5] - 1.1 и определяют значения Кпр:
K
Д 1 ,
где Аэ! - интенсивность отказов ЭМ, рассчитанная для i-той группы уровня качества.
3. Проводят расчеты Аэм1 по полной модели (1) для всех возможных групп эксплуатации по [5] при следующих условиях: величины электрических нагрузок ЭКБ должны соответствовать номинальной электрической нагрузке ЭМ; температуры ЭКБ должны соответствовать температуре среды, окружающей ЭМ, равной 25оС; приемка - «5» и определяют значения Кэ аналогично Кпр.
4. Проводят расчеты Аэм1 по полной модели (1) для всех возможных сочетаний значений Кн и T при следующих условиях: группа эксплуатации по [5] - 1.1; приемка - «5»; значения Кн, выбираются из ряда 0,1, 02, ..., 1,0; значения T выбираются из ряда: 25, 30, ... Tmax (Tmax - максимально-допустимая рабочая температура по ТУ), и определяют значения Кр аналогично Кпр.
Отметим, что полученную в результате идентификации матрицу значений Кр можно рассматривать как функцию, заданную ее значениями. Для снижения числа коэффициентов макромодели (2) можно использовать известные методы аппроксимации функции Кр = f (Кн, T) . Например, для источников вторичного электропитания, как показали проведенные исследования [7], наиболее подходящей является зависимость вида:
Кр (Кн ,Т) — Кн ■ а ■ К2 Т ,
где 51, а2 - постоянные коэффициенты.
Такое представление макромодели ЭМ позволило унифицировать ее с математическими моделями эксплуатационной интенсивности отказов электронной компонентной базы (ЭКБ) . Предложенная макромодель ЭМ применена в учебном процессе кафедры «КиПРА» ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет» [9 - 11] .
ЛИТЕРАТУРА
1. Юрков, Н.К. Инструментальная среда повышения надежности РЭС / Н.К. Юрков, Б. К. Кемалов, В.П. Перевертов // Надежность и качество - 2011: труды Международного симпозиума: в 2 т. / под ред. Н.К. Юркова. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2011. - 2 т. - С. 192-194.
2. ОСТ 4Г 0.012.242-84. Аппаратура радиоэлектронная. Методика расчета показателей надежности.
3. Затылкин, А.В. Система адаптивного тестирования на основе нечеткого логического вывода /
А. В. Затылкин // Надежность и качество: тр. Междунар. симп. Том 1 / под ред. Н. К. Юркова. -
Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2013. - С. 237-239.
4. Лысенко А.В. Краткий обзор методов имитационного моделирования / А.В. Лысенко, Н.В. Горячев, И.Д. Граб, Б.К. Кемалов, Н.К. Юрков // Современные информационные технологии. 2011. № 14. С. 171-176.
5. ГОСТ Р В 20.39.304-98. КСОТТ. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Требования к стойкости внешних воздействующих факторов.
6. Жаднов, В.В. Модели характеристик надежности составных частей РЭА. / В.В. Жаднов, Д.В. Лазарев. // Надежность, № 4 (11), 2004. - с. 15 - 23.
7. Разработка методов и средств для проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры. Отчет по НИР. / В.В. Жаднов (науч. рук.), С.Н. Полесский (отв. исп.). - М.: МИЭМ, 2010. -87 л.
8. Справочник «Надежность электрорадизделий». / МО РФ, - 2006.
9. Затылкин, А. В. Опыт применения технологии ERM в разработке интеллектуальных средств обучения / Затылкин А.В., Буц В.П., Юрков Н.К. // Известия ЮФУ. Технические науки. -2011. № 2. -С. 218 -223 .
10. Затылкин, А. В. Модели и методики управления интеллектуальными компьютерными обучающими системами: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Пенза, 2009. 18 с.
11. Юрков, Н.К. Основы теории надежности электронных средств : учеб. пособие / Н.К. Юрков, А.В. Затылкин, С.Н. Полесский, И.А. Иванов, А.В. Лысенко. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2013. - 100 с.
