可编程控制器第一章(1).ppt

第一章 可靠性基本概念,1.1 可靠性技术发展史 1.2 可靠性概念 1.3 产品质量、费用与可靠性的关系 1.4 可靠性技术研究意义 1.5 可靠性工作的基本内容 1.6 可靠性的主要数量特征,1.6 可靠性的主要数量特征,1.6.1 失效密度函数及累积失效分布函数 1.6.2 可靠性特征量 1.6.3 失效率曲线 1.6.4 常见失效分布 1.6.5 可靠性特征量的估计,1.6.2 可靠性特征量,1. 不可修复产品不能修复或是虽能修复但不值得修复的产品，如小容量交流接触器，小型中间继电器，整流二极管等； 2. 可修复产品可以修复的产品，如低压断路器，高压断路器等。,1. 不可修复产品,可靠度R（t）产品在规定的条件下，在规定的时间内，完成规定功能的概率。（就是说，产品的寿命=规定时间t的取值概率）。,1. 不可修复产品,累积失效概率F（t）是指产品在规定的条件下，在规定的时间内丧失规定功能的概率。（就是说，寿命规定时间t的概率）。,1. 不可修复产品,失效率（t）又称瞬时失效率，系产品在工作到t时刻后单位时间内发生失效的概率。 设n个产品从t=0开始工作，到t瞬间的失效数为m（t），而工作到t+t瞬间的失效数为m（t+t），则失效率（t）可用下式计算,1. 不可修复产品,失效率（t） 产品失效率的基准单位菲特（failure unit）（表示符号为Fit） 1菲特=110-9h-1=110-6kh-1 电子元器件的失效率分成七个等级 亚五级(Y) 110-5h-1 310-5h-1 五级(W) 0.110-5h-1 110-5h-1 六级(L) 0.110-6h-1 110-6h-1 七级(Q) 0.110-7h-1 110-7h-1 八级(B) 0.110-8h-1 110-8h-1 九级(J) 0.110-9h-1 110-9h-1 十级(S) 0.110-10h-1 110-10h-1,1. 不可修复产品,平均寿命MTTF（Mean Time to Failure）指一批产品寿命的平均值。 总体研究对象的全体，是具有单一属性的某一项参数。 子样随机抽取n 个产品进行观察，得到n个观察值x1，x2， ，xn，这样一组表示试验样品特性观测值称为一个子样（或样本）。 由子样的寿命来估计总体的寿命,1. 不可修复产品,寿命标准偏差（离差）用来说明该批数据的集中或分散程度。描述寿命子样的分散性。 寿命方差： 寿命子样的标准偏差： 总体寿命的标准偏差,1. 不可修复产品,可靠寿命tR对应某一可靠度的寿命。 中位寿命t0.5对应R=0.5的寿命。 特征寿命T1/e对应R=1/e的寿命。,可靠性特征量之间的关系,可靠性特征量之间的关系,习题,有5000只晶体管，工作到1000h时累积失效50只，工作到1200h时测得晶体管累积失效为61只，试求该产品在t=1000h时的失效率。 若已知某产品的失效率为常数，即(t)= =0.2510-4 h-1，可靠度函数R(t)=e-t，试求可靠度R=99%时的相应可靠寿命，并求产品的中位寿命和特征寿命。,2. 可修复产品,可靠度Rk（t）产品在规定的条件下，在（0，t）区间内不发生故障的概率。 不可靠度Fk（t）产品在规定的条件下，在（0，t）区间内首次故障的概率。 可用率A（t）产品在规定的条件下，在时刻t正常工作的概率。若把产品工作到时刻t未发生故障称作事件B，产品工作到时刻t虽曾发生过故障，但已修复称作事件C，显然，产品在时刻t正常工作这一事件为事件B和C的和事件，由于事件B和C互不相容，则有 A(t)=P(B)+P(C)= Rk(t)+ P(C),2. 可修复产品,故障率k（t）指已工作到时刻t的产品，在该时刻后的单位时间内发生故障的概率。 平均寿命MTBF（Mean time between failure）即平均无故障工作时间，它是指两次故障间工作时间的平均值。 维修度M（） 指产品在起始时刻处于故障的条件下，在（0，）区间内修复的概率。 修复率（） 指修理时间已达到的产品，在该时间后的单位时间内完成修复的概率。,2. 可修复产品,平均修复时间MTTR（Mean time to repair） 指每次故障后所需修复时间的平均值。 可用系数AF AF=（可用时间）/（可用时间+不可用时间）,可靠性的主要数量特征,1.6.1 失效密度函数及累积失效分布函数 1.6.2 可靠性特征量 1.6.3 失效率曲线 1.6.4 常见失效分布 1.6.5 可靠性特征量的估计,1.6.3 失效率曲线,电子元器件以及由许多单元组成的设备 机械产品,1.6 可靠性的主要数量特征,1.6.1 失效密度函数及累积失效分布函数 1.6.2 可靠性特征量 1.6.3 失效率曲线 1.6.4 常见失效分布 1.6.5 可靠性特征量的估计,1.6.4 常见失效分布,1.6.4.1 常见的失效分布类型 1.6.4.2 失效分布类型的确定方法,1.6.4.1 常见的失效分布类型,1. 指数分布 2. 威布尔分布 3. 正态分布 4. 对数正态分布,1. 指数分布（Exponential Distribution）,单参数指数分布,单参数指数分布的特点 失效率函数等于常数（若已知是产品的失效率为一常数，则产品寿命必然服从指数分布）； 平均寿命等于寿命标准离差，它们与失效率互为倒数。,1. 指数分布（Exponential Distribution）,双参数指数分布,双参数指数分布的特点 f(t)、F(t)、R(t)曲线向右平移了一个距离，因此，称为位置参数或起始参数； 失效率函数在 t 时等于常数，而在 t 时等于0； 平均寿命 =1/+； 寿命标准离差与失效率仍互为倒数。,2. 威布尔分布（Weibull Distribution ）,威布尔分布的表达式 m形状参数，t0尺度参数， 位置参数。,m、t0、 的意义 m决定了曲线的形状 位置参数 影响f（t）的位置，决定分布的起始点 尺度参数 t0 决定了f（t）曲线的高度与宽度,2. 威布尔分布（Weibull Distribution ）,m决定了曲线的形状,2. 威布尔分布（Weibull Distribution ）,位置参数 影响f（t）的位置，决定分布的起始点,尺度参数 t0 决定了 f（t）曲线的高度与宽度(真尺度参数 ),2. 威布尔分布（Weibull Distribution ）,由失效密度函数f（t）、累积失效分布函数F（t）求其他可靠性特征量 平均寿命,2. 威布尔分布（Weibull Distribution ）,标准离差（总体的标准离差用 表示，子样的标准离差用s表示）,2. 威布尔分布（Weibull Distribution ）,威布尔分布的特点 当尺度参数t0 =1/，形状参数m=1时，为双参数指数分布 当尺度参数t0 =1/ ，形状参数m=1，位置参数=0时，为单参数指数分布 当形状参数m=34时，威布尔分布的失效密度函数曲线和正态分布的失效密度函数曲线在平均寿命和寿命标准离差相等的条件下大致相同,3. 正态分布（Normal Distribution）,随机变量X的密度函数满足 ，(-x )则称X服从参数为和的正态分布，记为 , 位置参数； 尺度参数。,3. 正态分布（Normal Distribution）,位置参数等于正态分布的均值；尺度参数等于正态分布的标准离差（可通过证明得到）; 位置参数只影响密度曲线位置，尺度参数则只影响密度曲线的形状,3. 正态分布（Normal Distribution）,标准正态分布位置参数=0，尺度参数=1时，记作N（0，1），其失效密度函数及累积失效分布函数：,3. 正态分布（Normal Distribution）,一般正态分布 寿命X在区间a，b上的取值概率的求解方法,习题,已知X ，求X在区间 （-3， +3）内取值的概率 P(-3X+3)。,3. 正态分布（Normal Distribution）,下侧分位数 Kp称作标准正态分布的下侧分位数，tp称作N(,2)分布的下侧分位数。,Kp=,3. 正态分布（Normal Distribution）,利用分位数求正态分布时的各可靠性特征量 工作到给定时刻tgd时的可靠度R(tgd) 工作到给定时刻tgd时的失效率(tgd)：(tgd)=f(tgd)/ R(tgd) 可靠寿命tR： F(tR) =1- R(tR) =( )=1-R 中位寿命t0.5： ( )=1-0.5=0.5，t0.5=,习题,某产品寿命服从正态分布N(,2)，其平均寿命为4106 次，寿命标准离差为106 次，求该产品工作到5106 次时的可靠度R(5106次)及失效率(5106次)以及可靠水平R=0.9时的可靠寿命t0.9。,4. 对数正态