数控系统可靠性分析设计与增长技术及其综合应用

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ymh19900920
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可靠性是决定品牌市场价值的主要质量因素。国内中高档数控系统依赖进口的市场现状,较大程度上是由国内外系统品牌的可靠性差距所致。本论文结合国家科技重大专项课题“数控系统可靠性设计技术及可靠性增长技术研究”进行,研究如何从系统可靠性分析设计和增长技术的角度,为数控系统全生命周期可靠性提供理论支持和技术保障。作为高可靠性产品的典型代表,数控系统是典型的软硬件综合系统。本文由数控系统软硬件综合可靠性分析切入,对国产数控系统可靠性水平进行摸底统计,分别就可靠性分配理论、可靠性增长技术、现场试验规划几方面提出方法和见解。在对数控系统软硬件功能结构进行可靠性剖析的基础上,提出基于软硬件层次的子系统划分新方法,利于发现可靠性规律、方便统计数据的收集以及借鉴其他领域的可靠性研究成果;结合大量故障数据,对近阶段国产系统可靠性水平进行可靠性、维修性、可用性分析,明确了国内外数控系统可靠性差距;提出一种基于内核调用的软件分时结构模型,以此为基础建立数控系统软硬件综合可靠性模型,并以可用度指标为例结合统计数据进行了模型求解。采用随机性与模糊性相结合的可靠性分配策略,对数控系统故障率指标λ进行综合可靠性分配,得到工控PC平台、驱动单元、检测单元、PLC单元、数控面板及显示器、CNC电源、接线电缆、软件调用核心、强实时任务、弱实时任务各单元的故障率分配指标;根据蒙特卡洛随机仿真理论,建立含分时结构的数控系统软硬件综合可靠性MC预测模型,编制Matlab可靠性预计程序并运行仿真,仿真结果支持接受上述分配的故障率指标;考虑到软硬件信息的频繁交互特点,提出软硬件协同可靠性设计理念。针对软硬件可靠性增长的不同特点,结合经典软硬件增长模型,首次提出一种软硬件综合G.O.-AMSAA增长模型;采用非齐次泊松过程类仿真数据,讨论模型参数与增长趋势的关系,进行增长趋势的仿真数据分析;结合某国产系统现场试验数据,进行了G.O.-AMSAA增长模型拟合。理论分析和现场试验均证明该模型的有效性和实用性。规划‘较短截尾时间、较大样本容量’的现场试验,解决短期现场试验的数据缺乏问题;首次提出修复有效度的概念,并采用马尔科夫链模型,评估劣质修复对系统故障成分的影响;对零故障现象突出问题,拟采用模糊估计的主观方法确定可靠性指标估计值,并结合统计数据进行了实例分析。基于Matlab软件的GUI可视化编程工具,开发可靠性辅助研究软件,完成故障数据分布类型一键检验、可靠性增长趋势监测以及蒙特卡洛可靠性预计工作。
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