机电体化技术——可靠性抗干扰技术.PPTVIP

* 一、概述 第一节 可 靠 性 技 术 机电一体化系统及产品要能正常地发挥其功能，首先必须稳定、可靠地工作。可靠性是系统和产品的主要属性之一，是考虑到时间因素的产品质量，对于提高系统的有效性、降低寿命期费用和防止产品发生故障具有重要意义。可靠性高，意味着故障少、寿命长、维修费用低；可靠性低，意味着故障多、寿命短、维修费用高。 第四章 可靠性技术与抗干扰技术 国家标准GB3187－82（可靠性甚本名词术语及定义）规定。 二、可靠性的定义 可靠性： 产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。 1．产品 2．规定的条件 即可靠性研究的对象，它可以是一个零件、一部设备或一个由若干零部件或设备组成的系统。 这些条件包括运输条件、储存条件和使用条件。 3．规定的时间 可靠性是有时间要求的，产品只能在一定的时间内达到目标可靠度。规定时间长短不同，产品的可靠性也不同。 4．规定的功能 产品的可靠性不能脱离“规定的功能”。“完成规定的功能”就是能够连续地保持产品的工作能力，使各项技术指标符合规定值。如果产品不能完成规定的功能，就称为失效。对于可修复的产品，也称为故障。 三、可靠性指标 1．可靠度R（t） 可靠性指标是可靠性量化分析的尺度。衡量可靠性高低的数量指标有两类，一类是概率指标；另一类是寿命指标。它们一般都是时间的函数。 可靠度是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。0≤R(t)≤1。 2．失效率λ (t) 产品工作到t时刻后的单位时间内发生失效的概率。 λ t 早期 失效 交付使用点 更新点 偶然失效 耗损失效 3.平均寿命 产品从使用开始，直到发生故障，所经历的时间就是产品的寿命。平均寿命是指一批产品的寿命平均值。 1．提高系统各组成元、器件的设计、制造质量及系统的装配质量 。 如采用可靠度高的元器件，在设计阶段就应考虑到在使用阶段如何保证产品的可靠性，应规定适当的环境条件、维护保养条件及操作规程，产品结构应具有良好的维修性等。 四、可靠性技术与可靠性设计 1）所有元器件必须100％经过测试、检验、筛选等处理，合格后才允许装机使用。 2）电子元器件的正确使用对可靠性有重要影响。因此，规定降额使用电子元器件。功率电子元件进行热设计，以防止其温升过高而失效；电子线路，特别是计算机控制系统，应采用电磁兼容设计，加强抗干扰措施。 3）机械零件尽可能采用强度可靠性设计，并进行适当的工艺处理，以提高抗疲劳、耐磨损、抗腐蚀等性能；还应进行严格加工和精密装配，有的零件配合要进行磨合试验或精细调整。 5）有为防止人为差错和提高维修效率而设的明显标记，如不同插头插座的位置标记等。 6）对产品使用环境条件、操作规程、预防性维修等制定一系列规定。如机械传动件、轴承等的注油、清洗、调整；伺服电动机用炭刷的定期更换、炭粉的清除；紧急停车按钮功能的定期模拟检查等等。 4）对计算机控制系统、伺服电路板、伺服电动机、谐波齿轮减速器、滚珠丝杠等关键部件，应进行可靠性试验。 2．容错法设计 按容错法设计的系统，能在一定条件下允许系统出现故障而不影响系统功能的发挥，大大提高了系统的可靠性。容错技术的关键是冗余技术。即采用备用的硬件或软件参与系统的运行或处于准备状态，一旦系统出现故障，能自动切换，保持系统不间断地正常工作。 （1）软件冗余 ：采取程序复执的方式，能有效地预防和处理瞬时故障。所谓复执，是指在系统出现瞬时故障时，重复执行故障的那一部分程序，这样系统不必停机，往往可以自动回复到原来正确的动作，这实际上是一种时间冗余方式。 （2）硬件冗余： 在没有冗余的串联系统中，某一零部件发生故障，就会引起系统发生故障而不能正常工作。因此，串联系统的可靠性最低。重要的系统必须有冗余，即在系统中增加一些冗余部件（或子系统），以便当系统的某一零部件发生故障时，整个系统能正常工作。 （a）并联冗余:只有当组成系统的所有单元都失效后，整个系统才会失效，这种系统称为并联系统。这种系统只要有一个单元不失效，整个系统就不会失效，所以是一种工作冗余。 （b）表决冗余:如果组成系统的n个单元中，只要有k个单元不失效，系统就不会失效，这种系统称k/n表决系统。 热储备系统 （3）旁联（待机）冗余：这种系统由n个单元组成，其中只有一个单元在工作，其余n－1个处于等待状态，当工作元件失效时，通过失效检测装置及转换装置，使另一单元开始工作，单元逐个顶替工作，直到全部单元失效为止，因此是一种后备冗余。