10 Дәріс. Резервтеу. Резервтелген жүйелердің сенімділігін есептеу

Резервтеудің түрлері мен тәсілдері

Жүйелердің сенімділігін арттыру үшін резервтеу тәсілі қолданылады. Резервтеу кезінде жүйелер қосалқы бөлшектермен жабдықталады. Іс жүзінде техникалық жүйелерді резервтеудің бірнеше түрлері қолданылады, солардың ішіндегі негізгілеріне жататыны:

Функционалдық резервтеу.Бұл резервтеудің негізінде жүйе бөлшектері қосымша функция атқара алатындай қылып жабдықталады немесе бір функцияны орындау үшін түрлі техникалық құралдар қолдынылады. Функционалдық резервтеу жүйелердің функционалдық сенімділіктерін жоғарылатуға арналған

Уақыттық резервтеу Бұл резервтеудің негізінде жүйелердің істен шыққан уақыттарын есепке алу жатыр. Жүйе бөлшектерінің істен шыққан (жұмыс істемеген) уақытында, оның атқаратын функциясы жинағыш құрылғы (акумулирующее устройства) көмегімен ары қарай үзілмей жалғастырылады. Мысалға, белгілі бір операцияны орындауға t₁ уақыт қажет болсын. Уақыттық резервтеуде бұл операцияға (t+t_p) уақыт мөлшері жоспарланады, мұнлағы t_p резервтеу уақыты (жүйелерді немесе ақпараттарды қалыпқа келтіруге қажет уақыт, қысқа мерзімді істен шығу уақыты т.с.с. ).

Ақпараттық резервтеу. Бұл резервтеудің негізінде артық ақпараттарды (избыточная информация) қолдану жатыр. Мысалы, ақпараттарды дұрыс жеткізу үшін, ақпараттарды кодтау кезінде қосымша разрядтарды қолдану (қосымша разрядтар кеткен қателіктерді байқап қалу үшін қажет) немесе ақпараттарды бейнелеу және өңдеу кездерінде қосымша символдарды енгізу, т.с.с.

Құрылымдық (аппараттық) резервтеу. Бұл резервтеудің негізінде жүйе құрамына қосымша бөлшектер енгізу жатыр. Егер негізгі бөлшектер істен шықса, резервтегі бөлшек оның атқаратын функциясын жалғастырады.

Резервтеуші бөлшектерді қосу тәртібіне қарай, резервтеудің келесі тәсілдері қолданылады ( 10. 1 сурет).

Жалпы резервтеуде жүйе түгелімен резервтеледі. Дербес резервтеуде жүйе бөлшектері арқылы резервтеледі. Тұрақты резервте резервтік бөлшектер үздіксіз іске қосылып тұрады. Орын басу резервінде резервтегі бөлшек негізгі бөлшек істен шыққанда ғана қосылады. Орын басу кезінде үш түрлі жағдай орын алуы мүмкін: ыстық резерв – негізгі және резервтегі бөлшектер бірдей жұмыстық жағдайда болады (олардық істен шығу қарқындары өзара тең, = ); жылы резерв – резервтегі бөлшектің жұмысы жеңілдетілген, сол себептен оның істен шығу қарқыны біршама кем болады, >; суық резерв – резервтегі бөлшек негізгі бөлшек істен шыққан уақытта барып қосылады.

10.2 суретте резервтегі бөлшек тұрақты қосылған, дербес резервтеу тәсілі келтірілген. Бұл тәсілдің артықшылығы, резервтегі бөлшек әрдайым даярлық күйде тұрады және оны іске қосуға ешқандай уақытты қажет етпейді. Кемшілігі, резервтегі бөлшекте негізгі бөлшекпен бірге өзінің қорын шығындатады.

10.3 суретте резервтегі бөлшек тұрақты қосылған, жалпы резервтеу тәсілі келтірілген. Бұл тәсіл дербес резервтеумен салыстырғанда тиімділігі аздау болып келеді, себебі, егер негізгі бөлшектердің біреуі істен шыққан мезетте, бүкіл резервтегі бөлшектерді қосу қажет болады. Бірақта бұл тәсіл резервтегі бөлшектерді ажыратып-қосқыш құралдарын аз мөлшерде қажет етеді.

10.4 суретте дербес және істен шыққан бөлшектерді резервтегі бөлшектермен орын басу (алмастыру) арқылы резервтеу тәсілі келтірілген. Бұл тәсілдің артықшылығы, резервтегі бөлшек өзінің жұмыстық қорын сақтайды және де қажетті жағдайда қандайда бір функцияны атқрауға жұмылдыруға болады. Кемшілігі, резервтегі бөлшектерді қосуға біршама уақыттың жұмсалуында.

Төмендегі суреттерде сәйкесінше жалпы және орын басу тәсілімен резервтеу (10.5 сурет), сонымен қатар сырғымалы түрде резервтеу тәсілі (10.6 сурет) қөрсетілген. Сырғымалы түрде резервтеу тәсілінде резервтегі бір бөлшек жүйе құрамындағы бірнеше бөлшектерді алмастырады.

Резервтеудің негізгі параметрі ретінде оның еселігі (кратность) алынады. Резервтеу еселігі деп, резервтегі бөлшек сандарының негізгі бөлшек сандарына қатынасын айтады, яғни

(10.1)

Резервтеудің бүтін және бөлшек еселіктері болады. Егер n=1 болса, немесе n=m болса,онда резервтеудің еселігі k бүтін сан болады. Егер n>1, онда k саны бөлшек түрінде болады (m және n сандарын бір-бірімен қысқартуға болмайды).

Төменде резервтелген кейбір жүйелердің сенімділік көрсеткіштері қарастырылған

Дербес және тұрақты қосылыспен резервтеу (бүтін еселікті) Егер жүйе nбөліктен тұрса (10.7 сурет),онда жүйенің істен шықпай жұмыс істеу ықтималдылығы былайша анықталады. Жүйенің i-ші бөлігінің істен шықпау ықтималдылығы:

;

Резервтелген жүйенің істен шықпау ықтималдылығы :

, (10.2)

Мұндағы q_j – j-ші бөлшектің істен шығу ықтималдылығы, P_j- j-ші бөлшектің істен шықпау ықтималдылығы, k – резервтеу еселігі, n –негізгі бөлшектердің саны

Егер барлық элементтердің сенімділігі бірдей болған жағдайда, жүйенің істен шықпау ықтималдылығыбылайша анықталады.

(10.3)

Жалпы және тұрақты қосылыспен резервтеу (бүтін еселікті) (сурет 10.8 )

i–ші тізбектің істен шықпау ықтималдылығы

Резервтелген жүйенің істен шықпау ықтималдылығы : , (10.4)

n - негізгі бөлшектердің саны, k – резервтелген тізбектер саны

Екі полюсті бөлшектерді резервтеу

Қайсібір бөлшектердің істен шығуы «қысқа тұйықталу» немесе «үзіліс» (обрыв) оқиғаларымен сипатталады. Мысалы, реле, диод типтес бөлшектердің басқару сигналдары болған жағдайдағы іске қосылмауы (үзіліс) немесе басқару сигналы болмаған жағдайда реленің, диодтың кенеттен іске қосылуы (қысқа тұйықталу).

Егер үзілістен болатын істен шығу ықтималдылығын q_об деп белгілесек, ал қысқа тұйықталудан болатын істен шығу ықтималдылығы q_к.з болса, онда мұндай бөлшектердің жалпы істен шығу ықтималдылығы былайша анықталады.

, (10.5)

ал сенімділігі мынаған тең

. (10.6)

Егер диод параллель жалғанса (10.9 сурет), онда үзілістен болатын істен шығу ықтималдылығы азаяды, себебі, біреуінде үзіліс болса, екіншісі істейді. Ал қыска түйықталудан болатын істен шығудың сенімділігі жоғарыламайды, себебі, тек біреуінің ғана қысқа тұйықталуы бүкіл жүйені істен шығарады. Параллель жалғанған жағдайда сенімділіктің құрылымдық схемасы 10.10 суреттегідей беріледі. Егерде және болған жағдайда, істен шықпау ықтималдылығы былайша анықталады.

. (10.7)

q_об1

q_к.з.1 q_к.з.2

q_об2

Сурет 10.10 Сенімділіктің құрылымдық схемасы

Егер диод тізбектей жалғанса (10.11 сурет), онда сенімділіктің құрылымдық схемасы 10.12 суреттегідей беріледі де, істен шықпау ықтималдылығы былайша анықталады.

. (10.8)

Жалпы жағдайда мұндай жүйелердің сенімділігі келесі түрде жазылады.

(10.9)

(10.10)

мұндағы Q(q_об)және Q(q_к.з.)–схеманың үзіліс және қысқа тұйықталу кездеріндегі істен шығулары. Бұл функциялардың мәндері былайша анықталады (10.1 кесте).

10.1 кесте

Жалғау тәсілдері	Істен шығу түрдері
	Үзіліс	Қысқа тұйықталу
Параллель
Тізбектей

Әдебиеттер нег..1 [79-88], нег..2 [21-24].

Бақылау сұрақтары

1. Жүйелерді резервтеудің мақсаты

2. Резервтеудің түрлері

3. Резервтеу еселігі қалайша анықталады?

4. 2- полюсті бөлшектерді резервтеудің ерекшеліктері