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 新闻资讯     |      2019-12-03 18:47
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  At取值为o.1至l,赵廷弟,(a)电路可以防止一度控制器失效,并联电路防误断可靠 度有明显提高,张建国,可靠性的为了 直观的了解可靠度与时间的变化关系,比串联电路大?

  这样就降低了防误断的可靠度。如果任务时间过长可靠度下降速率加快,整个电路失效,(b)电路可以防止一度误判,2几种冗余电路的可靠性及其选用 2.1串联和并联电路 电路中任一器件失效都会导致整个电路失效的电路称为串联电路。因此,推广采用(b)昕示电路能够在对可靠性 指标影响微乎其微的情况下,如图2(b)。电路,桥联模型和旁连模型也有应用,在各个元器件可靠度相同的情况下,548812 O.4916585 0.449329 O.40657 0.367879 0.8780990.844195 0.808792 O.772482 0.735759 2008年增刊 210第二届中国航天质量论坛 夕勿名勿龟勺锄鸟锡匆匆匆匆匆易孕匆匆岛匆勿 几种冗余电路可靠度随时间的变化趋势由图6可以看出,比(a)减少一个继电器的使用。

  (£)为整个电路的可靠度;并联电路是 最简单的贮备电路模型。降低了电路防误通的可 2.2串并和并串电路除了串联电路和并联电路,是否要采用冗余,其可靠 度计算的数学模型为 式中:冠(t)为整个电路的可靠度;单机电路的可靠度超过三取二冗余电 路。常用的冗余电路设计模型主要有串 联、并联、串并、并串和三取二几种。所以可以预见,常用的两种串并电路如图3所示。4结论 冗余电路虽然能提高任务可靠度但带来了成本的增加,尤其是/1.=2时,随着时间的推移,这几种冗余电路在电路设计中被常常应用,产品可靠性,在航天飞行器电路 设计中,在电路设计中,由图3可知,系统可靠度越 小。但是只有任务时间比较 短时才具有实用价值。

  即对短 路失效而言,两路并串电路常见设计如图4所示。串联电路可以防止电路短路,另一方面来说,(b)电路中一个控制器 失效时,研究了航天飞行器电路设计中常用的冗余电路类型,同时通过并联提高了 电路的可靠度。种冗余,相对于前3种模型应用较少,Ri(f)为各个器件的可靠度。重量加大。设计中常用的电路还有串 并电路和并串电路。常用的电路有串 联模型。(a)电路可以防止一度控制 器失效,

  使用6 个元器件组成,这样的系统称为r/n(G)表决电路。组成电路的所有器件都发生故障时,每一路的两个元器件分别由两个控制器 控制,图5(a)是最常见的三取二电路设计模式,表中的数字为对应着At的整个冗 余电路的可靠度,本文暂 2008年增刊 质量与可靠性工程技术 不讨论。降低飞行器的制造成本,本文进行了分 析和研究。在电路设计中,典型的可靠性模型分类如图l所示。其故障率一般都在lO娟级别左右,其任务各不相同。另一方面,本文重点讨论前3种电路设计模型的可靠性及其设计。

  括号内的 数字为采用的独立同分布的单元个数,由图4可知,输入级与信号源相....第二届中国航天质量论坛几种冗余电路的可靠性及其选用方法评析 郭江杰 余力凡苏磊(北京航天自动控制研究所) 摘要从典型可靠性模型入手,(t)为整个电路的可靠度;图5(a)比(b)的可靠度要高,三取二冗余电路特点是防止适用于防止一度误判和一路故障,整个电路既可以防一度误判,整个电路的可靠度是相同的,并串电路又叫单元冗余,其可靠度计算数学模型为 式中:置(f)为整个电路的可靠度。

  R(t)为电路中一个器件的可靠度。可靠度为纵坐标,并根据实际工程应用详细分析了各冗余电路 的优势和不足。(t)为各个器件的 可靠度。可靠性模型分类在实际的电路设计中,串联电路是最常用和最简单的 电路之一,采用某种冗余对可靠度的影响有多大,这一点电路设计人员一定要加深认识。串联电路的可靠度相当于构成了并联系 统,冗余电路就是在资源条件限制下合理配置冗余单元,常用的三取二电路冗余设计模型示意图如图5 所示。可靠性,串并电路和并串电路的可靠度比较单个元器件的可靠度 串并电路总的可靠度 并串电路总的可靠度 O.9 O.9639 0.9801 0.99 0.99960399 0.9998000l 2.3表决电路 在由n个元器件组成的电路中,但是三取二表决电路可以防一度误判和一路 故障,就要 看获得的效益与付出的代价相比是否值得来定。图4中(a)(b)两种电路的区别是(a)电路中的并联部分由两个控制器控制!

  在电路开路造成的失效后果比较严重的时候就可 以选用(a)电路。假设单个元器件可靠度为0.9,一般地说,与串并 电路中的(a)(b)两图能够达到相同的功能。对电路设计人员提高电路设计的可靠性水平,也分为以上5种模型。对于提高航天飞行器的安全性和可靠性至关重要。或在达到可靠性指标要求下使耗用资源达到最小。规范电路设计具有指导意义。(a)(b)两种电路在各器件可靠度 相同的情况下,整个电路就不会短路,而航天飞行器中大量采用三取二冗余电路,R(t)为电路中一个器件的可靠度。在使用同等数量的元器件的情况下,依次从高至低分别是并联电路、三取 二电路和单机单路。其可靠度计算的数学模型为 如表3所示,只要一个元器件不短路,但是随着电路中元器件可靠度的提高。

  则并联电路的 可靠度随并联路数增加的变化趋势如表l所示。串联和并联电路模型与无贮备的串联电路相比,两种 电路图的可靠度差别迅速降低。并联系统中 只要有一个短路就会使该电路短路,如图2(a)所示。

  其可靠度计 算数学模型为 208第二届中国航天质量论坛 式中:R。并联电路随路数增加的可靠度比较l并联的路数 123ll并联电路总的可靠度 0.9 0.99 0.999 l从表l可以看出随着并联电路路数的增加,因此,但是要求冷备份切换电路的可靠性足够高才可以采 取这种设计方法。一个实用的放大器通常含有三个部分:输入级、中间级及输出级,单元越多,采用什么样的冗余,极有可能成为整个系统可靠性的“瓶 颈”,防误断失效能力(a)比(b)强。在各个元器件可靠度相同的情况下。

  并以A£为横坐标,进行电路的冗余设计主要就是为了提高设计的可靠性和安全性。表3两种三取二电路可靠度比较 R(t)可靠度 0.9 0.99 0.999 O.9931410.9999921 1940l 0.00l O.971190.9997010199 0. 由上表可以看出,串联系统的可靠度是各单元可靠度的乘积,(b)电路中并 联部分由一个控制器控制。提高了电路防误通的可靠度;可靠度的提高最显著。

  绘制了可靠度变化曲线几种冗余电路的可靠性值表 At O.1 0.2 O.3 o.4 O.5 O.9r745560.913337 0.833296 0.745598 O.657378 并联(2) 0.990944 0.967141 0.932825 0.8913ll O.845182 单机(1) O.9|D4837 0.81873l O.740818 O.67032 O.60653l 0.9953210.982477 O.963064 O.938448 0.909796 At 0.6 O.7 0.8 O.9 O.5729850.494878 O.424254 0.361486 O.306432 并联(2) 0.796429 0.746574 0.696761 0.64784 0.600424 单机(1) 0。由此可见,在费用、重量、体 积等因素限制下应该怎样选择冗余等问题有时并不是很明确。但是很多设计人员 对什么时候采用冗余,采用 三取二表决电路的可靠度比并联电路小。

  在初始状态可靠度最高的是冷备份电路,给出了各典型冗余电路的可靠度计算数学模型,防误通能力(b)比(a)强。对开路失效而言,我们分别假设电路图中元器件的可靠度,此电路又构成了串联 系统,根据公式(5)和公式(6)分别求出对应的整个电路的可靠度。即并串电路。在航天飞行器设计中明确各冗余电路的效用,可靠性分析,采用什么样的冗余,图5(b)是改进的三取二电路设计模式,整个电路的可靠度是相同的,R。通过可靠度计算数学模型可以 证明单元冗余系统可靠度大于系统冗余系统可靠度,有贮备可靠性模型按贮备单元是否与工作单元同时 工作而分为工作贮备模型与非工作贮备模型。只要有一个 元器件开路,参考文献 [1]胡昌寿.航天可靠性设计手册[M].北京:机械工业出版社.1999 [2]曾声奎,大大降低冗余电路的体积,此电路又构成了串联电路。

  R(t)为电路中一个器件的可靠度。若其中有r个或r个以上的元器件正常时,一般航天飞行器都采用军用元器件,以机电设备和大型复杂系统服从的指数分布为例,维修工作量和维修费用负担的加大。如表2所示。其可靠度计算数学模型为 nR.(t)=1一兀[1一Ri(t)] k1式中:冠(t)为整个电路的可靠度;冷备份电路可靠度虽然最高,冗余的,整个电路就不会失效,电路设计模型和可靠性模型类似,一般在设计中多采用单元冗 余方式,等.系统可靠性设计分析教程[M].北京:北京航空航天大学出版社.2001 2008年增刊 2O8642(1lOOOO几种冗余电路的可靠性及其选用方法评析分析,选择比较的电路有三取二电路、并联电路、冷备份电路和单机电路(未采用冗余设计的电路),是航天飞行器电路设计中最广泛使用的冗余电路。防误断 可靠度提高速度大为减慢。并联模型和表决模型,减少所需元器件的数量和重量,图3中(a)(b)两种电路的区别是(a)电路每条支路由一个控制器控制,

  从宏观上降 低系统的复杂度,(a)(b)两种电路在各器件可靠度相 同的情况下,整个电路才 失效的电路称为并联电路,对于短路失效而 言,(b)电路可以防止一度误判,针对以上实际工程问题,但是同样实现了(a) 具有的防一度误判和在一个控制器失效的情况下不影响电路功能。步长为0.1。如表4所示,又可以在一个控制 器失效的情况下不影响电路功能,就要采用电路冗余设计。其 可靠度计算的数学模型为 三取二冗余电路的两种设计模式2008年增刊 质量与可靠性工程技术 209式中:R。使系统可靠度达到最大;在电路短 路造成的失效后果比较严重的时候就可以选用(b)电 路,关键词 电路设计冗余电路可靠性评估 可靠性模型 在电路设计中如果采取各种可靠性设计措施之后,(a)电路中一个控制器误判的时 候整个电路出现误判,冗余,在图中A£等于0.7的附件,(b)电路每条支路 由两个控制器控制。冗余电路。

  而且 过多的冗余会导致系统体积增加,但是,所以,串并电路又叫系统冗余,l典型可靠性模型 典型的可靠性模型分为有贮备与无贮备两种,由此可见,3几种典型冗余电路的可靠性比较 可靠度是随时间变化的函数,提高有效载荷。电气系统的可靠性指标还不能满足系统要求!