Анализ структурной надежности при проектировании сложных систем передачи информации с применением логико-вероятностных методов

• Автор: Чертков, Роман Александрович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 115 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ И

СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

1.1 Необходимость расчета надежности и структурного анализа

1.2 Автоматизированное проектирование сложных систем и повышение его эффективности

1.3 Существующие средства и методы расчета надежности и структурного анализа

1.4 Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ АНАЛИЗА

НАДЕЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

2.1 Состав и структура математического обеспечения процесса проектирования СПИ

2.2 Формализация условий работоспособности системы с точки зрения алгебры логики
2.3 Расчет надежности системы с помощью алгоритма ортогонализации
2.4 Описание условий работоспособности системы через минимальные сечения отказов
2.5 Учет восстановления элементов при расчете надежности
2.6 Анализ структуры системы и определение эффективности резервирования
2.7 Модификация логиковероятностного метода для расчета надежности двухполюсных систем.
2.8 Основные выводы второй главы
ГЛАВА 3. ИНФОРМАЦИОННОЕ И АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ СТРУКТУРНОСЛОЖНЫХ СИСТЕМ
3.1 Информационное обеспечение автоматизированного проектирования структурносложных систем
3.2 Общий алгоритм расчета и анализа надежности сложной системы
3.2.1 Расчет надежности без учета восстановления элементов
3.2.2 Расчет надежности с учетом восстановления элементов
3.3 Определение эффективности резервирования
3.4 Общий алгоритм надежностного анализа СПИ и рекомендации по использованию его результатов
3.5 Основные выводы третьей главы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ПРОГРАММНОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ АНАЛИЗА СТРУКТУРНОЙ НАДЕЖНОСТИ
4.1 Общая характеристика программного обеспечения
4.2 Организация пользовательского интерфейса
4.3 Анализ эффективности программного обеспечения
4.4 Основные выводы четвертой главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Проектные процедуры анализа структурной надежности, схема их взаимодействия в процессе проектирования сложных систем, а также структура соответствующего математического обеспечения, отличающиеся возможностью описания условий работоспособности системы через минимальные сечения отказов и кратчайшие пути успешного функционирования, а также учета преобладающего типа отказов в системе. Модели работоспособности системы и алгоритмы анализа показателей надежности, основанные на представлении ортогональной дизъюнктивной формы функции работоспособности в уплотненном виде, позволяющие существенно уменьшить объем вычислений при обработке матрицы работоспособности. Алгоритмы вычисления дифференциальных характеристик элементов ССС, отличающиеся возможностью оценки степени значимости того или иного элемента для работоспособности системы в целом, на базе чего появляется возможность сделать выводы о целесообразности ввода резерва. Алгоритм анализа надежности, позволяющий учитывать восстановление элементов, отличающийся использованием теории случайных импульсных потоков в рамках логи ко-вероятностных методов. Реализация результатов работы. Результаты проведенных исследований использовались в ГБ НИР . Проектирование и технология электронных средств», а также легли в основу нового курса лабораторных работ для студентов специальности «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» ВГТУ. Программа расчета надежности структурносложных систем была использована при проектировании топологии системы сбора информации для модульных котельных и тепловых пунктов в Орловской области по заказу ОАО «Промгаз» в году, и внедрена на ЗАО «Сотовая связь Черноземья», о чем свидетельствуют прилагаемые акты внедрения. Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: Всероссийской научно - технической конференции молодых ученых и студентов «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, КГТУ, , , ), международной конференции «Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий» (Сочи, , ), Всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж, ), всероссийском совещании-семинаре «Математическое обеспечение информационных технологий в технике, образовании и медицине» (Воронеж, ). Разработанное программное обеспечение зарегистрировано в Государственном фонде алгоритмов и программ Российской Федерации. Структура н объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 5 листах машинописного текста, содержит рисунков и 3 таблицы, а также список использованных источников, включающий 9 наименований, и четыре приложения. В первой главе определены основные понятия, касающиеся расчета надежности сложных систем, обоснована необходимость расчета надежности и структурного анализа при проектировании СПИ, а также необходимость применения специализированных программных комплексов. Во второй главе сформирован состав и структура математического обеспечения анализа структурной надежности, определены требования к используемым математическим моделям. Рассмотрена методика построения функции работоспособности системы (ФРС), приведены расчетные формулы для определения надежности системы в целом и дифференциальных характеристик элементов. На основе расчетных выражений разработаны алгоритмы расчета указанных характеристик, ориентированные на машинный расчет и построенные на процедурах обработки многомерных массивов данных. На примере простой системы изложена методика использования дифференциальных характеристик элементов системы для определения формы и эффективности резервирования. Также изложена возможность расчета надежности систем с учетом восстановления на основе использования теории случайных импульсных потоков и модификация логико-вероятностного метода для расчета надежности двухполюсных систем, которая может быть полезна при анализе отдельных ветвей сети. В третьей главе предложено информационное обеспечение анализа структурной надежности СПИ. Обоснован выбор многоуровневой иерархической структуры базы данных (БД) для проектирования, а также описаны информационные структуры, входящие в информационное обеспечение системы расчета и анализа надежности ССС.