Совершенствование мехатронных модулей искусственного сердца на основе анализа вероятности безотказной работы компонентов

• Автор: Трефилов, Максим Александрович
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Обозначения и сокращения

Введение
Глава 1. Мехатронные модули, их особенности. Надежность мехатронных модулей, ее параметры и способы оценки

1.1. Медико-технические требования к системам вспомогательного кровообращения

1.2. Надежность мехатронных модулей систем вспомогательного кровообращения

1.2.1. Основные понятия надежности мехатронных модулей

1.2.2. Показатели надежности мехатронных модулей

1.3. Моделирование надежности мехатронных модулей

1.4. Обзор методов моделирования надежности мехатронных модулей

1.5. Постановка задачи исследования

Глава 2. Разработка математической модели безотказности мехатронного модуля на базе сетей Петри
2.1. Основные подходы к моделированию безотказности мехатронных модулей с использованием сетей Петри
2.2. Применение сетей Петри для анализа безотказности мехатронного модуля
2.3. Определение вероятности возникновения отказа в работе мехатронного модуля
2.4. Пример использования сети Петри для моделирования надежности мехатронного модуля
2.5. Выводы по главе
Глава 3. Экспериментальные исследования надежности мехатронных модулей систем вспомогательного кровообращения
3.1. Классификация типов отказов мехатронных модулей систем вспомогательного кровообращения
3.2. Описание объекта исследований, методики испытаний и экспериментальных стендов
3.2.1. Описание объекта исследования
3.2.2. Описание системы управления экспериментального мехатронного модуля
3.2.3. Описание мехатронного модуля осевого насоса имплантируемой системы вспомогательного кровообращения
3.3. Проведение испытаний и оценка результатов
3.3.1. Расчет вероятности безотказной работы мехатронного модуля системы вспомогательного кровообращения
3.3.2. Расчет вероятности безотказной работы мехатронного модуля имплантируемой системы вспомогательного кровообращения с нереверсивным приводом
3.4. Выводы по главе
Глава 4. Разработка методики совершенствования мехатронного модуля искусственного сердца
4.1. Построение прогноза значений параметров безотказности
4.2. Методика совершенствования ММ на основе анализа безотказности
4.3. Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
АС - автономные системы
ВДПМ - вспомогательный двигатель на постоянных магнитах
ВК - вспомогательное кровообращение
ДПР - датчик (углового) положения ротора
ДПТ - двигатель постоянного тока
ИЖС - искусственный желудочек сердца
ИМС - интеллектуальный мехатронная система
ИМ - исполнительные механизмы
ИН - инвертное напряжение
ММ - мехатронный модуль
ММД - мехатронный модуль движения
МО - мехатронный объект
МП - мехатронный привод
МС - мехатронная система
МТ - мехатроника
ПР - планетарный редуктор
ПРВМ - планетарный роликовинтовой механизм
РЗМ - редкоземельные магниты
РВМ - ролико-винтовые механизмы
СДПМ - синхронных двигатель на постоянных магнитах
СМ - синхронная машина
СУ - система управления
УКУ - устройство компьютерного управления
УПУ - усилительно-преобразовательное устройство
ЭМП - электромеханические приводы
ЭД - электродвигатель
ШИМ - широко-импульсный модулятор
ШИР - широко-импульсное регулирование

1 » )
Отказы возникают в результате влияния некоторых факторов (влияние внешней среды, значения исходных данных).
2. Определение последовательности ошибок начинается после построения модели в виде сети Петри системы с учетом возможных отказов.
3. Отказы необходимо интегрировать в сеть Петри следующим образом: отказ должен быть обозначен как переход, причина отказа должна быть обозначена как входное состояние перехода, последствия отказа - выходные состояния.
4. На основе сети Петри можно построить дерево достижимости, путем прохода всеми доступными метками по всем доступным переходам начиная с начальной метки. Эта процедура выполняется до тех пор, пока не будут пройдены все состояния. В результате данное представление всей системы включает в себя процесс нормального ее функционирования и все возможные отказы. С использованием меток можно определить последовательности отказов путем прослеживания состояний от начальной метки до метки, которая находится в состоянии отказа системы. Таким образом, удается определить маршруты сети, которые приводят к ее отказу.
5. После того, как определилась последовательность отказов, можно рассчитать вероятность их возникновения. Так как последний переход в последовательности определяет отказ системы, количество раз, которое этот переход отработал за определенное количество времени, дает нам определенную приблизительную оценку. Принцип определения вероятности ошибки в работе системы основан на использовании счетчиков в сети Петри.