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多任务阶段系统的可靠性建模示例——姿态控制轨道系统可靠性分析

        

        一、多任务阶段的复杂系统可靠性模型

        对于卫星、舰船、飞机、汽车等复杂系统来说,系统在不同任务阶段执行的任务不同,每个阶段所需要的组成部件工作情况不同。如何建立多任务阶段的系统可靠性模型,是企业可靠性工程师在开展产品可靠性分析工作时常常需要解决的问题。以卫星姿态控制系统为例,卫星姿态控制系统从过渡阶段到准同步阶段,共需完成5个阶段(太阳捕获、地球捕获、对地指向、远地点点火、远地点变轨)任务,每个任务阶段所需的部件不同。

        二、卫星姿态控制系统的可靠性建模与分析

        根据卫星姿态控制系统的任务阶段划分以及执行各任务阶段的所需部件,使用PosVim的可靠性建模建立卫星姿态控制系统的多任务阶段可靠性模型,具体步骤为:

        (1)创建任务剖面

        在任务剖面模块,构建包含太阳捕获、地球捕获、对地指向、远地点点火、远地点变轨5个任务阶段。这些任务阶段可以是顺序的,也可以是并列的。绘制了任务剖面后,设置每个任务剖面的环境参数、占空比等信息。

        

        图1 任务剖面建立

        (2)分别建立太阳捕获、地球捕获、对地指向、远地点点火、远地点变轨阶段的可靠性模型

        其中,太阳捕获阶段主要工作的部件包括姿控计算机、太阳敏感器;地球捕获阶段主要工作的部件包括姿控计算机、地球敏感器、三浮陀螺;对地指向阶段主要工作的部件包括姿控计算机、太阳敏感器、地球敏感器、三浮陀螺;远地点点火阶段主要工作的部件包括太阳敏感器、三浮陀螺;远地点变轨阶段主要工作的部件包括动量轮、三浮陀螺、星敏感器。

        

        图2 太阳捕获阶段的姿态控制系统RBD

        

        图3 地球捕获阶段的姿态控制系统RBD

        

        图4 对地指向阶段的姿态控制系统RBD

        

        图5 远地点点火阶段的姿态控制系统RBD

        

        图6 远地点变轨阶段的姿态控制系统RBD

        (3)分布设置各阶段RBD图模型的设备可靠性参数

        

        图7 设备可靠性参数设置

        (4)设置各阶段的RBD模型与任务剖面关联

        在任务剖面模型中,分别设置太阳捕获、地球捕获等任务阶段关联的姿态控制系统RBD模型。比如太阳捕获任务阶段,关联名为“姿态控制系统RBD-太阳捕获”的RBD模型。

        

        图8 可靠性模型与任务剖面关联

        (5)计算整个任务剖面的可靠性

        建立多个任务阶段的可靠性模型之后,直接在任务剖面界面点击计算,即可计算卫星姿态控制系统的整个任务剖面的可靠性。如果需要计算特定阶段的任务可靠性,可选中对应的任务节点,查看计算结果。

        

        图9 整个任务剖面的可靠性计算结果

        

        图10 太阳捕获阶段的可靠性计算结果

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