Смекни!
smekni.com

Методические указания к практическим занятиям для студентов специальности 230201 Информационные системы и технологии (стр. 13 из 18)

5.3 Примеры решения аудиторных задач

Пример 1. Определить вероятности состояний системы, структурная схема и граф состояний которой изображены на рис. 5.2. Известны интенсивности отказов элементов

, а интенсивности восстановления

а) б)

Рис. 5.2

Решение. Число состояний системы – три. Состояние S0 – два элемента, входящие в систему, работоспособны. Состояние S1 – один из элементов, входящих в систему, в отказовом состоянии. Состояние S2 – оба элемента отказали.

Интенсивности переходов системы в состояния S0; S1; S2 равны:

При помощи формулы 5.1 составим систему дифференциальных уравнений, с помощью которых можно определить вероятности состояний системы:

Если считать рассматриваемый марковский процесс стационарным, то можно производные

принять равными нулю. Полученная система алгебраических уравнений примет вид:

Четвертое уравнение для этой системы (при трех неизвестных) становится необходимым потому, сто первые три уравнения сводятся к двум. Решение системы уравнений дает

Пример 2. Размеченный граф состояний системы имеет вид, показанный на рис. 5.3. Написать уравнения Колмогорова для вероятностей состояний и указать, при каких начальных условиях их нужно решать, если в начальный момент система S с вероятностью 1/2 находится в состоянии S1 и с вероятностью 1/2 - в состоянии S2.

λ12

λ13 λ21 λ42
λ34

λ43

λ35 λ54


Рис. 5.3

Решение. Уравнения Колмогорова имеют вид

Любое из этих уравнений может быть отброшено, а соответствующая ему вероятность

(i=1,2,3,4,5) выражена через остальные с помощью нормировочного условия:

.

Начальные условия, при которых надо будет решать систему дифференциальных уравнений, будут:

5.4 Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. Техническая система S – вычислительный центр (ВЦ), состоящий из трех ЭВМ: 1, 2, 3. Каждая из ЭВМ выходит из строя (отказывает) независимо от других. Потоки отказов ЭВМ – пуассоновские с переменными интенсивностями, равными

После отказа каждая ЭВМ восстанавливается; потоки восстановлений – пуассоновские с интенсивностями
потоки восстановлений тоже независимы. Рассматриваются следующие состояния системы:

S1 – все ЭВМ исправны

S2 – ЭВМ 1 отказала, ЭВМ 2 и ЭВМ 3 исправны;

S3 – ЭВМ 2 отказала, ЭВМ 1 и ЭВМ 3 исправны;

S4 - ЭВМ 3 отказала, ЭВМ 1 и ЭВМ 2 исправны;

S5 - ЭВМ 1 и ЭВМ 2 отказали, а ЭВМ 3 исправна;

S6 - ЭВМ 1 и ЭВМ 3 отказали, а ЭВМ 2 исправна;

S7 - ЭВМ 2 и ЭВМ 3 отказали, а ЭВМ 1 исправна;

S8 – все три ЭВМ отказали.

Построить размеченный граф состояний ВЦ. Составить уравнения Колмогорова для вероятностей состояний p1(t),…, p8(t). Записать нормировочное условие, позволяющее указать, при каких начальных условиях надо решать эту систему дифференциальных уравнений, если известно, что в начальный момент t=0 все ЭВМ исправны.

5.5 Контрольные вопросы и задания

1. При каких условиях марковские процессы с непрерывным временем могут быть использованы для анализа надежности систем?

2. Какое условие должно выполняться для марковского процесса с непрерывным временем?

3. Сформулируйте понятие «вероятностный процесс» и приведите примеры вероятностных процессов в ИС.

4. Изложите порядок определения вероятностей состояний марковского процесса с непрерывным временем по заданным интенсивностям переходов.

6. Изучение методики организации и обработки результатов определительных испытаний на надежность

6.1. Цель занятия

Закрепление знаний по организации и проведению определительных испытаний, методам оценки показателей надежности по результатам испытаний, а также привитие практических навыков планирования процедуры опреде­лительных испытаний и статистической обработки их результатов.

В результате проведения занятий студенты должны:

знать назначение определительных испытаний, основные планы и условия их проведения; методы статистической обработки результатов испытаний при определении оценок показателей надежности изделий;

уметь разработать процедуру определительных испытаний с учетом эксплуатационных режимов и планов проведения; установить вид закона распределения времени безотказной работы или восстановления, а также оценить их параметры в условиях ограниченного статистического материала.

6.2 Основные теоретические положения по теме занятия

Наиболее полная и достоверная информация о надежности изделий может быть получена в результате проведения испытаний. Это объясняется возможностью воспроизведения в процессе испытаний реальных условий функционирования отдельных изделий и сложных систем, а также исследования воздействия различных рабочих режимов и последствий всевозможных неблагоприятных факторов.

Основными видами испытаний на надежность являются определительные испытания, предназначенные для статистической оценки числовых показателей надеж­ности.

Проведение определительных испытаний сопровож­дается значительными затратами времени и материальных средств. Действительно, поскольку оценки ПН связаны с вероятностными процессам повышение их достоверности требует достаточно большого количества испытываемых изделий. Продолжительность определительных испытаний обусловлена необходимостью выяснения сохраняемости свойств изделий на протяжении длительного интервала времени. Вышесказанное требует четкой организации и обоснованной методики проведения определительных испытаний.

План проведения испытаний должен содержать следующие указания, шифруемые буквами на трех пози­циях:

- начальный объем испытываемой выборки изделий обозначается буквой

на первой позиции;

- восстановление отказавших при испытаниях образ­цов или его отсутствие обозначается следующим образом: U - отказавшие изделия не восстанавливают и не заменяют новыми,

- отказавшие изделия заменяют новыми и испытания продолжаются;
- отказавшие изделия ремон­тируют и затем возвращают на испытания;

- признак окончания испытаний обозначается на третьей позиции следующим образом: N - испытания завершаются после отказа всех N поставленных на испытание изделий;

- испытания оканчиваются после отказов r изделий,
; Т - испытания завершаются по истечении заданного времени Т;
- испытания завершаются после полу­чения отказов или через время Т в зависимости от того, какое из этих условий произойдет раньше.