CC BY
35
Залевський О. П., Піза Д. М., Пресняк І. С., Сіренко А. С. ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОСТОРОВО-ЧАСОВОЇ ТА ЧАСО-ПРОСТОРОВОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ СИГНАЛІВ В КОГЕРЕНТНО-ІМПУЛЬСНИХ РЛС
У статті розглянуто принципи побудови систем захисту від комбінованих завад РЛС огляду повітряного простору 36Д6 і 80К6. Проаналізовано алгоритми роботи систем завадо захищеності обох РЛС. Проведено оцінку ефективності обох систем методом моделювання з використанням реальних завадових сигналів, які були записані в полігонних умовах. Показано переваги і недоліки обох систем.
Ключові слова: радіолокація, завадозахищеність, комбіновані завади, просторово-часова обробка, часо-просторова обробка.
Zalevsky O. P., Piza D.M., Presnyak I.S., Sirenko A.S. COHERENT-PULSE RADAR SIGNALS SPACE-TIME AND TIME-SPACE FILTERING PERFORMANCE EVALUATION
The article describes the electronic counter-countermeasures of 36D6 and 80K6 air surveillance radars in jamming and clutter conditions. The algorithm of space-time processing that uses jamming signal cancelling at the first stage and Doppler filtering at the second one has been described. The algorithm of time-space processing that performs main and auxiliary channel signals Doppler filtering at the first stage has also been described. Jammer signal cancelling is performed in frequency domain at the second stage. The efficacy of both systems by simulation using actual interference signals recorded in real life conditions has been determined. The simulation results showed that the space-time filter with use of adaptation inside the coherent processing interval (CPI) is more effective than the same
filter that adapts between CPIs. Time-space filtering in jamming and clutter conditions has advantages over space-time filtering. The efficiency of time-space filtering is limited because of Doppler filter magnitude response sidelobes.
Key words: radar, electronic counter-countermeasures, clutter and jamming environment, space-time processing, time-space processing.
REFERENCES
1. Maj I.D., Kaspirovich A.G., Vinnik V.A. Radiolokacionnaya stanciya 36D6M. Ekspluataciya i texnicheskoe obsluzhivanie. Uchebnoe posobie. Zaporozh‘e, KP «NPK «Iskra», 2006, 140 p.
2. Teoreticheskie osnovi radiolokacii pod red. Shirmana Ya.D., Moscow, Sovetskoe radio, 1970, 560 p.
3. Kononovych V. Ya., Kukolnytskyi A.P., Zalevskyi O. P., Kaspyrovych O. H., Meister Yu. L.; Deneka A.A. Pat. 48705 Sposib kompensatsii aktyvnoi skladovoi kombinovanoi zavady: patent na korysnu model # 48705. Ukraina: MPK9 G01S 7/36, H04B 15/00, Zaiavnyk i patentovlasnyk: Kazenne Pidpryiemstvo «Naukovo-Vyrobnychyi Kompleks «Iskra», Zaiavl. 06.11.2009; opubl. - 25.03.2010, biul. # 6, 2010.
4. Piza D.M. Zalevskij A.P. Osobennosti adaptacii prostranstvenny’x fil‘trov pri vozdejstvii kombinirovanny’x pomex, Radioe'lektronika, informatika, upravlenie, 2005, No 1, pp. 45-48.
5. Sozdanie i issledovanie algoritmov prostranstvenno-(polyarizacionno-)vremennoj obrabotki signalov v radiotexnicheskix sistemax v usloviyax vozdejstviya kombinirovanny’x pomex: otchet o NIR (zaklyuch.), DB 05813, nauchn. ruk. Piza D.M., ZNTU, 2005, 52 p.
УДК 621.396.6.Q19.3+519.87
Мандзій Б. А.1, Волочій Б. Ю.2, Озірковський Л. Д.3, Змисний М. М.4, Муляк О. В.5
12 Д-р техн. наук, професор, Національного університету «Львівська політехніка» 3Канд. техн. наук, доцент Національного університету «Львівська політехніка 4’5 Аспірант Національного університету «Львівська політехніка»
ПОРІВНЯЛЬНА ОЦІНКА НАДІЙНОСТІ ТРЬОХ КОНФІГУРАЦІЙ ВІДМОВОСТІЙКОЇ СИСТЕМИ З МАЖОРИТАРНОЮ СТРУКТУРОЮ
В статті здійснено порівняння надійності, яку можуть забезпечувати відмовостійкі системи з мажоритарною структурою, а саме: три мажоритарні структури вкладені в мажоритарну структуру, мажоритарна структура з реконфігурацією ядра та мажоритарна структура з фіксованим правилом прийняття рішення. Розробка моделей відмовостійких систем здійснена за допомогою технології аналітичного моделювання з представленням їх у вигляді дискретно-неперервної стохастичної системи.
Ключові слова: надійність, відмовостійка система, мажоритарна структура.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ
При проектуванні програмно-апаратних радіоелектронних засобів (РЕЗ) відповідального призначення важливою задачею є вибір відмовостійкої системи (ВС), яка б забезпечила необхідний рівень її надійності протягом всього етапу експлуатації.
Надійність програмно-апаратних РЕЗ підвищують шляхом використання ВС на основі мажоритарної структури (МС) з фіксованим правилом прийняття рішення [1; 3-5]. Така ВС використана в системі аварійного захи-
сту на атомних електростанціях [3], в системі керування подачі палива в літаку Воеі^ [4], в системах централізованого контролю об’єктів метрополітену або промислових підприємств [5]. В бортовій керуючій обчислювальній системі [7] використана ВС з реконфігурацією ядра мажоритарної структури. В системах логічного управління використовують ВС з вкладенням кількох мажоритарних структур в мажоритарну структуру [1, с. 156; 8, с. 51], яку автори цих монографій називають «ВС з паралельно-гібридним резервуванням».
© Мандзій Б. А., Волочій Б. Ю., Озірковський Л. Д., Змисний М. М., Муляк О. В., 2G12
Як показав проведений огляд публікацій, в сучасних програмно-апаратних РЕЗ відповідального призначення використовуються: ВС на основі мажоритарної структури з фіксованим правилом прийняття рішення; ВС з ре-конфігурацією ядра мажоритарної структури; ВС з вкладенням кількох мажоритарних структур в мажоритарну структуру. Однак, у відомих нам публікаціях не приведено моделей для оцінки надійності, що в свою чергу не дозволяє провести порівняльний аналіз надійності з представленими вище варіантами реалізації ВС з мажоритарною структурою.
Отже, актуальною є задача порівняння надійності програмно-апаратних РЕЗ при використанні ВС з мажоритарною структурою.
1. КОНФІГУРАЦІЇ ВІДМОВОСТІЙКИХ СИСТЕМ З МАЖОРИТАРНОЮ СТРУКТУРОЮ
Для розв’язання такої задачі, для кожної конфігурації ВС з мажоритарною структурою розроблено надійнісні моделі . Розробка моделей здійснена за технологією аналітичного моделювання, поданою в [9]. До складу ВС, структурна схема якої показана на рис. 1, входять: ядро відмовостійкої' системи (ВС), яке складається з п технічних систем (ТС); т резервних ТС (холодний резерв); детектор розуз-годження (ДР); мажоритарний елемент (МЕ); комутаційний пристрій (КП); ремонтна служба (РС).
В моделі цієї ВС враховано: наявність ковзного резерву для ТС ядра; технічне обслуговування з стратегією аварійного відновлення; обмеження на кількість відновлень (кількість ремонтів регламентується кількістю запасних частин на складі); ненадійну роботу комутатора ков -зного резерву. Тривалість безвідмовної роботи ТС представлена експоненційним законом розподілу, а тривалість їх відновлення - законом розподілу Ерланга. Модель такої системи описана в статті [2].
До складу ВС з реконфігурацією ядра мажоритарної структури, структурна схема якої представлена на рис. 2,
Рис. 1. Структурна схема відмовостійкої системи на основі мажоритарної структури з фіксованим правилом прийняття рішення
входять: ядро МС, яке складають ТС робочої конфігурації; ТС ковзного резерву; адаптивний мажоритарний елемент (АМЕ); детектор розузгодження (ДР); комутаційний пристрій (КП). В розробленій моделі враховано: зміну правила прийняття рішення і відповідну реконфі-гурацію ядра мажоритарної структури, що дозволяє зберегти мажоритарний принцип при зменшенні кількості працездатних ТС ядра; наявність ковзного резервування ТС ядра; ненадійну роботу мажоритарного елемента та комутатора ковзного резерву. Модель такої системи представлено в статті [6].
Для ВС, в конфігурацію якої включено три мажоритарні структури, вкладені в мажоритарну структуру і структурна схема якої представлена на рис. 3, розроблено дві моделі [10]. До її складу входить: три ядра, які мають по 3 технічні системи; резервні ТС, що з’являються в процесі втрати працездатності одного із ядер або двох ТС в ядрі; детектор розузгодження для виявлення несправних ТС (ДР1); детектор розузгодження для виявлення несправних ядер (ДР2); мажоритарні елементи для 1-го, 2-го, 3-го ядра (МЕ МЕ2, МЕ3); кінцевий мажоритарний елемент (КМЕ); комутаційний пристрій (КП).
Розроблені моделі для даної ВС відрізняються тим, що граничну працездатність ВС визначають два правила: перше правило визначає збереження працездатності ВС, коли залишились справними 2 ядра з 3; друге правило визначає збереження працездатності ВС, коли залишилось справним 1 ядро з 3. В моделях враховано можливість формування ковзного резерву із «зайвих» ТС та ненадійну роботу ТС і мажоритарних елементів ядер. В розроблених моделях прийнято, що надійність детекторів розузгодження (ДР1, ДР2), комутаційного пристрою та кінцевого мажоритарного елемента є значно вищою від інших складових ВС і мають тривалість безвідмовної роботи більшу ніж тривалість експлуатації РЕЗ. Тому в моделях їх відмови не враховуються.
В табл. 1 представлені розмірності моделей ВС у вигляді графа станів і переходів, для всіх досліджуваних кон-(Ьіптешій.
Ялро ВС І ТС1 1 I ТС2 {-
I ТСп Ь
ДР
П
КІІ
АМЕ
Реіеріиіі ТС.'
І тсі f-
I TCm І
Рис. 2. Структурна схема відмовостійкої системи з реконфігурацією ядра мажоритарної структури
Рис. 3. Структурна схема відмовостійкої системи з використанням трьох мажоритарних структур вкладених в мажоритарну
структуру
Таблиця 1. Розмірності графа для досліджуваних ВС з мажоритарною структурою
Конфігурація відмовостійкої системи Розмірність графа
Кількість станів Кількість переходів
ВС на основі мажоритарної структури з фіксованим правилом прийняття рішення 1) МС з фіксованим правилом прийняття рішення типу «5 з 9» 9 18
2) МС з фіксованим правилом прийняття рішення типу «4 з 7» (2 ТС в резерві) 28 68
3) МС з фіксованим правилом прийняття рішення типу «3 з 5» (4 ТС в резерві) 40 101
4) МС з фіксованим правилом прийняття рішення типу «2 з 3» (6 ТС в резерві) 36 94
ВС з реконфігурацією ядра мажоритарної структури 5) МС з реконфігурацією ядра типу «5 з 9» 61 152
6) МС з реконфігурацією типу «4 з 7» (2 ТС в резерві) 82 215
7) МС з реконфігурацією типу «3 з 5» (4 ТС в резерві) 70 187
ВС з використанням трьох мажоритарних структур вкладених в мажоритарну структуру 8) МС в МС з правилом збереження працездатності до наявності 2 ядер з 3 80 308
9) МС в МС з правилом збереження працездатності до наявності 1 ядра з 3 200 794
2. ПОРІВНЯННЯ НАДІЙНОСТІ ВЩМОВОСТШ-КИХ СИСТЕМ
Задача № 1. Необхідно прийняти рішення, якій ВС (ВС з використанням трьох мажоритарних структур, вкладених в мажоритарну структуру, чи ВС на основі мажоритарної структури з фіксованим правилом прийняття рішення) слід віддати перевагу, при конкретних умовах реалізації, заданих вхідними параметрами. Технічна система, на основі якої формується відмовостійка система, має такі параметри: інтенсивність відмов в робочому стані Хп=0,001 1/год.; інтенсивність відмов, якщо система перебуває в «холодному» резерві Хт=0,0001 1/год.; тривалість завантаження програмного забезпечення Т = 0,1 год. Інтервали часу, які необхідні на підключення ТС з «холодного» резерву в «гарячий», для ВС на основі мажоритарної структури з фіксованим правилом прийняття рішення, та підключення ТС з «холодного» резерву в ядро, для ВС з використанням трьох мажоритарних структур, вкладених в мажоритарну структуру, визначають тривалість завантаження програмного забезпечення. Інтенсивність відмов мажоритарного елемента X =0,0001 1/год. Результати досліджень і показники надійності відображені на рис. 4 і в табл. 2.
При порівнянні розглядаються наступні варіанти ВС: 1 - ВС з використанням трьох МС, вкладених в МС і правилом збереження працездатності до наявності 2 ядер з 3; 2 - ВС на основі МС з фіксованим правилом прийняття рішення «5 з 9»; 3 - ВС на основі МС з фіксованим правилом прийняття рішення «4 з 7» (2 ТС в резерві); 4 -ВС на основі МС з фіксованим правилом прийняття рішення типу «3 з 5» (4 ТС в резерві); 5 - ВС на основі МС
з фіксованим правилом прийняття рішення типу «2 з 3» (6 ТС в резерві); 6 - ВС з використанням трьох МС, вкладених в МС і правилом збереження працездатності до наявності 1 ядра з 3.
0,15
0,1
0,05
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Рис. 4. Залежність ймовірності безвідмовної роботи для ВС з використанням трьох мажоритарних структур вкладених в мажоритарну структуру і ВС на основі мажоритарної структури з фіксованим правилом прийняття рішення від тривалості їх експлуатації
В табл. 2 і 3 використано наступні скорочення: N -початкова кількість ТС в робочій конфігурації (ядрі); М-початкова кількість ТС в «холодному» резерві; Т - середнє значення тривалості безвідмовної роботи ВС.
Отримані результати (рис. 4 і табл. 2) при порівнянні ВС з використанням мажоритарних структур вкладених в мажоритарну структуру і ВС на основі мажоритарної структури з фіксованим правилом прийняття рішення показують, що кращі показники надійності (ймовірність безвідмовної роботи та середнє значення тривалості безвідмовної роботи) при заданому наборі вхідних параметрів дає ВС на основі МС з фіксованим правилом прийняття рішення типу «2 з 3» плюс 6 ТС в резерві. Середнє значення безвідмовної роботи ВС на основі МС з фіксованим правилом прийняття рішення типу «2 з 3» плюс 6 ТС в резерві є більшим, зокрема в порівнянні з ВС №1
Таблиця 2. Середнє значення тривалості безвідмовної роботи для різних варіантів реалізації ВС з використанням трьох мажоритарних структур, вкладених в мажоритарну структуру і ВС на основі мажоритарної структури з фіксованим
правилом прийняття рішення
■—Параметри відмовостійкої системи Тип відмовостійкої системи N Наявність ТС в «гарячому» резерві M Тс, год
1) ВС з МС в МС і правилом збереження працездатності до наявності 2 ядер з 3 9 в гарячому резерві ТС відсутня 0 6S4
2) ВС на основі МС з фіксованим правилом прийняття рішення типу «5 з 9» 9 в гарячому резерві ТС відсутня 0 745
3) ВС на основі МС з фіксованим правилом прийняття рішення типу «4 з 7» (2 ТС в резерві) 7 в гарячому резерві 1 ТС І І 009
4) ВС на основі МС з фіксованим правилом прийняття рішення типу «3 з 5» (4 ТС в резерві) 5 в гарячому резерві 1 ТС З І450
5) ВС на основі МС з фіксованим правилом прийняття рішення типу «2 з 3» (6 ТС в резерві) З в гарячому резерві 1 ТС 5 2ЗЗЗ
6) ВС з МС в МС і правилом збереження працездатності до наявності 1 ядра з 3 9 в гарячому резерві ТС відсутня 0 І8І5
(табл. 1) на 241 %; ВС № 2 на 213 %; ВС №3 на 131 %; ВС №4 на 60 %; ВС №6 на 28 %.
Такий результат обумовлений тим, що в робочій конфігурації даної ВС знаходиться 3 ТС, одна ТС перебуває в «гарячому» резерві, а решта 5 ТС перебувають в «холодному» резерві. Таким чином ресурс ВС зношується повільніше і відповідно інтенсивність відмови ТС, що перебувають «холодному» резерві нижча.
Задача № 2. Необхідно прийняти рішення, якій ВС (ВС з використанням трьох мажоритарних структур вкладених в мажоритарну структуру чи ВС з реконфігура-цією ядра мажоритарної структури) слід віддати перевагу, при конкретних умовах реалізації, заданих вхідними параметрами. Технічна система, на основі якої формується відмовостійка система, має такі параметри: інтенсивність відмов в робочому стані X =0,001 1/год.; інтенсивність відмов, якщо система перебуває в «холодному» резерві X =0,0001 1/год.; тривалість завантаження програмного забезпечення Т = 0,1 год. Для ВС тривалість підключення ТС з «холодного» резерву в «гарячий» і тривалість підключення ТС з «холодного» резерву в ядро визначає тривалість завантаження програмного забезпечення. Інтенсивність відмов мажоритарного елемента X =0,0001 1/год. Результати досліджень і показники надійності подані на рис. 5 і в табл. 3.
Для порівняння розглядаються наступні варіанти ВС: 1 -ВС з використанням трьох МС вкладених в МС і правилом збереження працездатності до наявності 1 ядра з 3; 2 - ВС з реконфігурацією ядра МС, у якого початковий стан відповідає правилу «5 з 9»; 3 - ВС з реконфігурацією ядра МС, у якого початковий стан відповідає правилу «4 з 7» (2 ТС в резерві); 4 - ВС з реконфігурацією ядра МС, у якого початковий стан відповідає правилу «3 з 5» (4 ТС в резерві); 5 - ВС
з використанням трьох МС вкладених в МС і правилом збереження працездатності до наявності 2 ядер з 3.
Рис. 5. Залежність ймовірності безвідмовної роботи для ВС з використанням трьох мажоритарних структур вкладених в мажоритарну структуру і ВС з реконфігурацією ядра мажоритарної структури від тривалості їх експлуатації
Отримані результати (рис. 5 і табл. З) при порівнянні ВС з використанням трьох мажоритарних структур вкладених в мажоритарну структуру і ВС з реконфігурацією ядра мажоритарної структури показують, що кращі показники надійності (ймовірність безвідмовної роботи та середнє значення тривалості безвідмовної роботи) при заданому наборі вхідних параметрів, дає ВС з реконфігурацією ядра мажоритарної структури типу «З з 5» плюс
4 ТС в резерві. Середнє значення безвідмовної роботи ВС з реконфігурацією ядра мажоритарної структури типу «З з 5» плюс 4 ТС в резерві є більшим, зокрема в порівнянні з ВС № 1 (табл. З) на 7 %; ВС №2 на 6 %; ВС №З на
5 %; ВС №5 на 185 %. Цей результат обумовлений тим, що 4 ТС перебувають в «холодному» резерві, таким чином зберігаючи свій робочий ресурс.
Таблиця З. Середнє значення тривалості безвідмовної роботи для різних варіантів реалізації ВС з використанням трьох мажоритарних структур, вкладених в мажоритарну структуру і ВС з реконфігурацією ядра мажоритарної структури
Параметри відмовостійкої системи Тип відмовостійкої системи N Наявність ТС в «гарячому» резерві M Тс, год
1) ВС з МС в МС і правилом збереження працездатності до наявності 1 ядра з З 9 в гарячому резерві ТС відсутня 0 1S15
2) ВС з реконфігурацією ядра МС початковий стан відповідає правилу «5 з 9» 9 в гарячому резерві ТС відсутня 0 1S27
З) ВС з реконфігурацією ядра МС початковий стан відповідає правилу «4 з 7» (2 ТС в резерві) 7 в гарячому резерві 1 ТС 1 1S42
4) ВС з реконфігурацією ядра МС початковий стан відповідає правилу «З з 5» (4 ТС в резерві) 5 в гарячому резерві 1 ТС З 1949
5) ВС з МС в МС і правилом збереження працездатності до наявності 2 ядер з З 9 в гарячому резерві ТС відсутня 0 6S4
ВИСНОВКИ
Результати порівняння ВС з використанням трьох мажоритарних структур вкладених в мажоритарну структуру, ВС з мажоритарною структурою і фіксованим правилом прийняття рішення та ВС з реконфігурацією ядра мажоритарної структури, реалізованих з однакової кількості технічних систем (9 ТС) продемонстрували, що кращі показники надійності при заданих вхідних параметрах та умовах (ймовірність безвідмовної роботи на інтервалі експлуатації та середнє значення тривалості безвідмовної роботи) забезпечує ВС з МС і фіксованим правилом прийняття рішення типу «2 з 3» плюс 6 ТС в резерві. Зокрема, середнє значення тривалості безвідмовної роботи ВС з МС і фіксованим правилом прийняття рішення тину «2 з 3» плюс 6 ТС в резерві на 28 % є більшим в порівнянні з аналогічним показником для ВС з використанням трьох мажоритарних структур, вкладених в мажоритарну структуру, яка зберігає працездатність коли залишилось справним 1 ядро з 3, і на 7 % є більшим в порівнянні з показником, отриманим для ВС з реконфігурацією ядра мажоритарної структури тину «З з 5» плюс
4 ТС в резерві.
Розроблені моделі відмовостійких систем призначені для розв’язання задач надійнісного проектування радіоелектронних засобів довготривалої експлуатації. Тому, в залежності від умов експлуатації радіоелектронних засобів, для підвищення точності визначення показників надійності, актуальною задачею є розробка моделей з врахуванням ефекту їх старіння.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Арсеньев, Ю. Н. Проектирование систем логического уп-равления на микропроцессорных средствах / Ю. Н. Арсеньев, В. М. Журавлев. - М. : Высшая школа, 1991. - 319 с.
2. Мандзій, Б. А. Оцінювання показників надійності відмо-востійкої системи на основі мажоритарної структури з врахуванням параметрів стратегії аварійного відновлення / Б. А. Мандзій, Б. Ю. Волочій, Л. Д. Озірковський [та ін.] // Вісник НУ «Львівська політехніка». Радіотехніка та телекомунікації. - 2011. - № 705. - С. 216-224.
3. Sklyar, V. Reliability and Availability Analysis of FPGA-based Instrumentation and Control Systems, 2011 / Sklyar V., Kharchenko V., Siora A. [and other] // The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics (CADSM) : proceedings of the 11th International Conference CADSM’2011, (February 23-25, 2011). - Pp. 27-33.
4. Lala, J. H. A Design Approach for Ultra Reliable Real-Time Systems IEEE Computer / J. H. Lala, R. B. Harper, L. S. Alger, 1991. - Pp. 12-22.
5. Панченко, С. В. Дослідження мажоритарної структури системи з відновленням / С. В. Панченко, Н. Г. Панченко, А. А. Меліхов // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. - 2010. - № 5. - С. 62-68.
6. Волочій, Б. Ю. Оцінка ефективності використання відмовос-тійкої системи з реконфігурацією ядра мажоритарної структури / Б. Ю. Волочій, Л. Д. Озірковський, М. М. Змисний // Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» Серія - Радіотехніка. Радіоапаратобудування, Київ, 2012. - С. 117-125.
7. Кривоносов, А. И. Структурно-алгоритмическая организация и модели надежности мажоритарно-резервированных систем / А. И. Кривоносов, Н. К. Байда, А. А. Кулаков [та ін.] // Космічна наука і технологія. - 1995. - № 1. -С. 74-79.
8. Чуканов, В. О. Надежность програмного обеспечения и аппаратных средств систем передачи данных атомних электростанций / В. О. Чуканов. М. : МИФИ, 2008. - 168 с.
9. Волочій, Б. Ю. Технологія моделювання алгоритмів поведінки інформаційних систем / Б. Ю. Волочій. - Львів : Вид-во НУ «Львівська політехніка», 2004. - 220 с.
10. Змисний, М. М. Дослідження ефективності відмовостій-кої системи з використанням вкладених мажоритарних структур в мажоритарну структуру / М. М. Змисний, О. В. Муляк // Сучасні комп’ютерні інформаційні технології : матеріали ІІ Всеукраїнської школи-семінару молодих вчених і студентів АСІТ ’2012. - Тернопіль : 2012. -С. 29-31.
Стаття надійшла до редакції 02.10.2012.
Після доробки 05.10.2012.
Мандзий Б. А., Волочий Б. Ю., Озирковский Л. Д., Змисный М. М., Муляк О. В.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ТРEХ КОНФИГУРАЦИЙ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОЙ СИСТЕМЫ С МАЖОРИТАРНОЙ СТРУКТУРОЙ
В статье осуществлено сравнение надежности, которую могут обеспечивать отказоустойчивые системы с мажоритарной структурой, а именно: три мажоритарные структуры вложенные в мажоритарную структуру, мажоритарная структура с реконфигурацией ядра и мажоритарная структура с фиксированным правилом принятия решения. Разработка моделей отказоустойчивых систем осуществлена с помощью технологии аналитического моделирования с представлением их в виде дискретно-непрерывной стохастической системы.
Ключевые слова: надежность, отказоустойчивая система, мажоритарная структура
Mandzyi B. A., Volochyi B. Yu., Ozirkovskyi L. D., Zmysnyi M. M., Muliak O. V.
THE COMPARATIVE RELIABILITY EVALUATION FOR THREE CONFIGURATION OF THE FAULT-TOLERANT SYSTEM WITH MAJORITY STRUCTURE
A comparision of reliability, which can provide the fault-tolerant system with a majority structure, namely: three majority structure embedded in majority structure, majority structure with the reconfiguration of the core structure and majority structure with a fixed rule decision was performed in the paper. Designing of fault-tolerant systems implemented with the help of analytical modeling with representation them as discrete-continuous stochastic system. Results of the comparison showed that mean time to failure for fault-tolerant system based on majority structure with fixed rule decision such as «2 of З» plus 6 technical systems in reserve by 28 % higher compared with the fault-tolerant system using three majority structures embedded in majority structure and by 7 % higher compared with the rate obtained for fault-tolerant system with reconfiguration of core of majority structure type structure «3 of 5» plus 4 technical systems in reserve.
Key words: reliability, fault-tolerant system, majority structure. REFERENCES
1. Arsen’ev J. N., Guravl’ev V. M. Proekirovanie system logicheskoho upravlenia na micro-procesorny’kh sredstvakh. Moscow, Vysshaya shkola, 1991, 319 p.
4.
Madzyi B. A, Volochyi B. Yu., Ozirkovskyi L. D., Zmysnyi M. M., Kulyk B. A. Ocinjuvannya pokaznykiv nadiinosti vidmovostiikoi systemy na osnovi mazhorytarnoi struktury z vrakhuvannyam parametriv stratehii avariinoho vidnovlennya. Visnyk NU «Lvivs’ka politekhnika». Radiotekhnika ta telekomunikacii, 2011, No.705, pp. 216-224.
Sklyar V., Kharchenko V., Siora A., Malokhatko S., Golovir V., BeliyYu. Reliability and Availability Analysis of FPGA-based Instrumentation and Control Systems, 2011 The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics (CADSM) : proceedings of the 11th International Conference CADSM'2011, (February 23-25, 2011), pp. 27-33.
LalaJ. H., Harper R. B., Alger L. S. A Design Approach for Ultra Reliable Real-Time Systems IEEE Computer. 1991, pp. 12-22.
Panchenko S. V., Panchenko A. A., Melikhov N. H. Doslidzhennya mazhorytarnoi struktury systemy z vidnovlennyam, Informaciino-keruyuchi systemy na zaliznychnomu transporti, 2010, No.5, pp. 62-68.
Volochyi B. Yu., Ozirkovskyi L. D., Zmysnyi M. M. Ocinka efektyvnosti vykorystannya vidmovostiikoi systemy z
10.
rekonfihuracieyu yadra mazhorytarnoi srtruktury, Visnyk Nacionalnoho tekhnichnoho universytetu Ukrainy «Kyivskyi politekhnichnyi instytut» Seriya - Radiotekhnika. Radioaparatobuduvannya, Kyiv, 2012, pp. 117-125. Kryvonosov A. I., Baida N. K., Kulakov A. A., Kharchenko V. S. Blahodarny’I N. P., Strukturno-alhoretmicheskaya organizaciya i modeli nadezhnosti mazhorytarno-rezervirovanykh system, Kosmichna nauka i tekhnolohiya, 1995, No.1, pp. 74-79.
Chukanov V. O. Nadezhnost’ prohramnoho obespecheniya i aparatny’h sredstv system peredachi danny’h atomnyh elektrostancii. Moscow, MIFI, 2008, 168 p.
Volochyi B.Yu. Tekhnolohiya modelyuvannya alhorytmiv povedinky informaciinykh system. Lviv, Vydavnyctvo NU «Lvivs’ka polikhnika», 2004, 220 p.
Zmysnyi M. M., Muliak O. V. Doslidgennya efektyvnosti vidmovostiikoi systemy z vykorystannyam vkladenykh mazhorytarnykh struktur v mazhorytarnu strukturu, Suchasni komyuterni informaciini tekhnolohii: Materialy II Vseukrainskoi shkoly-seminaru molodykh vchenykh I studentiv ACIT'2012, Ternopil’, 2012, pp. 29-31.
УДК 621. Э96.6.017:004.942
Огренич Е. В.
Ассистент Запорожского национального технического университета
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАСТИНЧАТО-РЕБРИСТЫХ РАДИАТОРОВ ________________________МИНИМАЛЬНОЙ МАССЫ___________________________________
Описывается тепловая модель пластинчато-ребристого радиатора. Получены соотношения и предложен алгоритм оптимизации массы радиатора. Проведено сравнение массогабаритных показателей ребристых и пластинчато-ребристых радиаторов.
Ключевые слова: пластинчато-ребристый радиатор, тепловая модель, оптимизационные соотношения, минимизация массы, массогабаритные показатели.
ВВЕДЕНИЕ
Заданный тепловой режим в радиоэлектронной аппаратуре может быть обеспечен с помощью радиаторов. Существует различные конструкции радиаторов [13], которые отличаются как формой, так и технологией изготовления. Размеры и масса радиаторов обычно значительно превышает массогабаритные показатели охлаждаемых устройств. Улучшение этих показателей при проектировании радиаторов осуществляется оптимизацией с использованием средств инженерного анализа.
Проведенное ранее исследование [4] показало, что толщина ребер в оптимизированных ребристых радиаторах оказывается слишком малой для организации традиционных технологических процессов. Поэтому одним из путей решения данной проблемы является реализации ребристого радиатора в виде набора пластин, изготовленных методом штамповки с последующей гибкой.
Целью работы является оптимизация и исследование массогабаритных показателей пластинчато-ребристых радиаторов с использованием средств инженерного анализа. Для решения этой задачи необходимо:
- сформировать тепловую модель пластинчато-ребристого радиатора;
© Огренич Е. В., 2012
- получить оптимальные соотношения размеров элементов конструкции радиатора для стратегии минимальной массы;
- разработать алгоритм минимальной массы и исследовать массогабаритные показатели пластинчаторебристого радиатора;
- провести сравнение массогабаритных показателей ребристого и пластинчато-ребристого радиаторов.
1. ТЕПЛОВАЯ МОДЕЛЬ РАДИАТОРА
Пластинчато-ребристый радиатор представляет собой конструкцию, собранную из П-образных пластин, соединенным методом сварки или клепки. Модель была построена в среде инженерного анализа. При построении модели приняты следующие допущения:
- не учитывается шероховатость поверхности радиатора;
- тепловой контакт между пластинами принимается идеальным;
- в области контакта основания полупроводникового прибора и радиатора задается постоянный тепловой поток;
- не учитывается зависимость коэффициента теплопроводности материала радиатора от температуры.
2
7
3
8
5
6
