Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
doc

Курсовая «Рассчитать надежность ноутбука и принтера» по Идентификации и диагностике систем (Старжинская Н. В.)

Раздел 1. Ноутбук.

Ноутбук - с архитектурной точки зрения чаще всего обыкновенный x86-компьютер, т.е. самый обычный компьютер, с которыми Вам приходится контактировать дома и на работе. С точки зрения программиста и пользователя, следовательно, глобальной разницы видно не будет - те же особенности поведения (стандартные прерывания, Ctrl-Alt-Del и т.д.) и те же самые операционные системы. Физически главное отличие ноутбуков от "простых" компьютеров - это возможность использования его по назначению в мобильном (нестационарном, "без розетки") режиме. Отсюда вытекают некоторые различия между ними:

• Сильно развитые в ноутбуках функции энергосбережения, реализованные как программно, так и на уровне BIOSа; их назначение - обеспечение более длительной автономной работы.

• Также в мобильных компьютерах более развиты функции по обеспечению безопасности информации и ограничению доступа (более развитая парольная система и т.п.).

• Крайне высокая плотность монтажа как отдельных блоков между собой, так и элементов на системной плате. Это приводит к сильному взаимному электрическому, электромагнитному и термическому влиянию этих блоков друг на друга. Обеспечению термической устойчивости конечного продукта уделяется очень много внимания при проектировании ноутбука, но, всё равно, условия охлаждения деталей и узлов при таком плотном монтаже оставляют желать лучшего. Поэтому ноутбук гораздо более чувствителен к внешним условиям эксплуатации с одной стороны, и часто состоит не из самых производительных компонентов, с другой.

• По тем же причинам в ноутбуках затруднено электромагнитное экранирование отдельных узлов, именно из-за этого в ноутбуках тяжело встретить, например, качественные аналоговые аудио- и видео-выходы.

• Большинство стационарных компьютеров построено на базе металлического шасси и, чаще всего, металлического же (стального, реже алюминиевого) кожуха. В ноутбуках же применение металлических деталей обычно ограничено лёгким шасси из алюминиевых сплавов; корпуса всех дешевых ноутбуков и множества аппаратов других ценовых категорий изготовлены из пластмассы, часто покрытой металлизированным напылением. Выглядят они может быть и хорошо, но напыление через некоторое время (иногда - очень короткое) "облезает". В ноутбуках подороже применяют ту же ударопрочную пластмассу, но некрашеную, и только совсем небольшое количество моделей построено с использованием металлических корпусов, причём отнюдь не стальных (чаще всего это специализированный алюминий- или магний- содержащий сплав).

• Клавиатура ноутбука хоть и близка к "обычной", отличается от неё и расположением клавиш, и тактильными ощущениями, и (чаще всего) размерами самих клавиш.

• Не стоит также забывать, что по сравнению со стационарным ПК системный блок, монитор, клавиатура и мышь в ноутбуке объединены механически в одно целое; в определённых ситуациях это может затруднить их комфортное использование. В частности, все ноутбуки оборудованы TFT-экранами со свойственными им недостатками - неидеальными цветопередачей и углами обзора, что затрудняет использование ноутбуков в тех областях, где эти требования достаточно жёсткие.

Наименование и тип элемента Обозначение по схеме Количество элементов, Ni Интенсивность отказов λ, 1/час Ni˙λ, 1/час

Батарея λ1 1 3.58·10-6 3.58·10-6

Материнская плата λ2 1 4,5·10-7 4,5·10-7

ЦП λ3 1 4,38·10-7 4,38·10-7

Дисплей λ4 1 5·10-6 5·10-6

ОЗУ λ5 1 5·10-7 5·10-7

Жесткий диск λ6 1 5·10-5 5·10-5

USB λ7 1 4,4·10-6 4,4·10-6

Таблица 1. Параметры устройства "Ноутбук"

2.1. Разработать надежностную схему всего устройства.

В соответствии с надежностной схемой рассчитаем вероятность безотказной работы исследуемого устройства:

2.2. в невосстанавливаемом режиме по внезапным отказам (по известным интенсивностям отказов)

2.3. рассчитать среднее время безотказной работы всей системы по внезапным отказам

2.4. в невосстанавливаемом режиме по постепенным отказам (ввести определяющий параметр, объяснить влияние этого параметра на работу устройства)

Я считаю, что определяющим параметром в ноутбуке является емкость заряда батареи. Так как при достижении минимально допустимого значения этого параметра ноутбук теряет свою мобильность и эксплуатация возможно только при питании от общей электросети.

Начальное значение определяющего параметра устройства составляет:

Предельно допустимое значение определяющего параметра устройства составляет:

С периодичностью (N=5), ч. были зафиксирована следующая емкость батареи:

Среднее значение ухода емкости батареи

Среднеквадратическое отклонение:

Математическое ожидание скорости изменения емкости батареи:

Среднеквадратическое отклонение скорости изменения емкости батареи:

Параметры альфа-распределения наработки на отказ:

Альфа-распределение наработки на отказ:

2.5. определить наработку до начала массовых отказов для постепенных отказов

- наработка до начала массовых отказов

2.6. обеспечить повышение надежности (т.е. увеличить вероятность безотказной работы: P=0,9999), сравнив различные виды резервирования. Составить надежностную схему с учетом резервирования. Объяснить, почему выбран данный вид резервирования.

ВБР без резервирования

ВБР при применении резервирования с постоянно включенным резервом

ВБР при применении ненагруженного резервирования

Таким образом на, наибольшая надежность получается при использовании ненагруженного резервирования, тем самым обеспечивая нужную нам надежность P=0,9999.

Построим зависимости вероятностей безотказной работы системы в течении наработки (5250 часов) для разных способов повышения надежности:

- кратность резервирования

- без резервирования

- с постоянно включенным резервом

- ненагруженное резервирование

Таким образом, наибольшая надежность получается при использовании резервирования с замещением (ненагруженное резервирование).

2.7 рассчитать надежность устройства с учетом восстановления (надежностная схема при общем резервировании замещением ). Составить граф состояний, определить вероятности состояний устройства с помощью системы дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена); рассчитать коэффициент готовности.

Надежностная схема устройства при использовании общего резервирования с постоянно включенным резервом (кратность 1) имеет вид:

Интенсивности отказов основного и резервных элементов:

При отказе нескольких элементов не возможно их одновременное восстановление (восстановление с ограничениями) с интенсивностью восстановления:

В соответствии с надежностной схемой построим граф состояний системы:

0 - работоспособное состояние;

1 - отказал основной элемент, резервный элемент введен в эксплуатацию;

2 - отказал резервный элемент, полный отказ системы.

Начальные значения вероятностей состояний системы:

Система дифференциальных уравнений для определения вероятностей состояний:

Определяем вероятности нахождения системы в каждом из состояний:

Функция готовности:

Проведем анализ надежности системы в стационарном режиме.

Начальные значения вероятностей состояний системы:

Приравниваем составленные ранее дифференциальные уравнения к нулю и заменяем одно из уравнений нормирующим условием

Решение системы линейных уравнений:

Коэффициент готовности системы:

Раздел 3.

3.1. Разработать надежностную схему заданной системы.

Ноутбук, лазерный принтер, сканер

Наименование и тип элемента Обозначение по схеме Количество элементов, Ni Интенсивность отказов λ, 1/час Ni˙λ, 1/час

Ноутбук λ1 1 6.4368·10-5 6.4368·10-5

Лазерный принтер λ2 1 5·10-5 5·10-5

Сканер λ3 1 1,9·10-5 1,9·10-5

Таблица 2. Таблица параметров системы.

В соответствии с надежностной схемой рассчитать вероятность безотказной работы исследуемого устройства:

3.2 в невосстанавливаемом режиме по внезапным отказам (по известным интенсивностям отказов);

3.3. рассчитать среднее время безотказной работы всей системы по внезапным отказам;

3.4. обеспечить повышение надежности (P=0,9999) с помощью раздельного резервирования с постоянно включенным резервом ,(выбрать наименее надежные элементы) и общего резервирования замещением . Составить надежностные схемы с учетом резервирования. Сравнить полученные результаты.

1) ВБР без резервирования

2) ВБР при применении раздельного резервирования с постоянно включенным резервом.

3) ВБР при применении общего резервирования с замещением

Сравним результаты:

- без резервирования

- раздельное рез-ие с постоянно включенным резервом

- общее резервирование с замещением

Таким образом, при кратности резервирования m=5, наибольшая надежность получается при использовании резервирования с замещением (ненагруженное резервирование).

3.5 рассчитать надежность устройства с учетом восстановления (надежностная схема при общем резервировании замещением ). Составить граф состояний, определить вероятности состояний устройства с помощью системы дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена); рассчитать коэффициент готовности.

Надежностная схема устройства при использовании общего резервирования с постоянно включенным резервом (кратность 2) имеет вид:

Интенсивности отказов основного и резервных элементов:

При отказе нескольких элементов не возможно их одновременное восстановление (восстановление с ограничениями) с интенсивностью восстановления:

В соответствии с надежностной схемой построим граф состояний системы:

0 - работоспособное состояние;

1 - отказал основной элемент, первый резервный элемент введен в эксплуатацию;

2 - отказал первый резервный элемент, второй резервный элемент введен в эксплуатацию;

3 - отказал второй резервный элемент, полный отказ системы.

Начальные значения вероятностей состояний системы:

Система дифференциальных уравнений для определения вероятностей состояний:

Определяем вероятности нахождения системы в каждом из состояний:

Функция готовности:

Проведем анализ надежности системы в стационарном режиме.

Начальные значения вероятностей состояний системы:

Приравниваем составленные ранее дифференциальные уравнения к нулю и заменяем одно из уравнений нормирующим условием

Решение системы линейных уравнений:

Коэффициент готовности системы:

Заключение

В результате данной курсовой работы я научился рассчитывать надежность ноутбука и надежность системы, состоящей из ноутбука, лазерного принтера и сканера. Научился разрабатывать надежностные схемы, определять время безотказной работы, наработку до начала массовых отказов, обеспечивать повышение надежности за счет использования различных видов резервирования, составлять граф состояний, определять вероятности состояний устройства с помощью системы дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена, рассчитывать коэффициент готовности.

Показать полностью…
Похожие документы в приложении