WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

ТРЕФИЛОВ Максим Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕХАТРОННЫХ МОДУЛЕЙ ИСКУССТВЕННОГО СЕРДЦА НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ВЕРОЯТНОСТИ БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ КОМПОНЕНТОВ

Специальность 05.02.05 – Роботы, мехатроника и робототехнические системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владимир 2012

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Морозов Валентин Васильевич Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Жданов Алексей Валерьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Веселов Олег Вениаминович кандидат технических наук Глинкин Сергей Александрович

Ведущая организация: АНО «Всероссийский научноисследовательский и испытательный институт медицинской техники», г. Москва

Защита состоится «30» мая 2012 г. в 14.00 час. в ауд. 335-1 на заседании диссертационного совета Д.212.025.05 Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, ВлГУ, ауд.

335-1. Тел/факс: 8 (4922) 53-25-75, 33-13-Ваш отзыв в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим направлять по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, ГОУ ВПО ВлГУ, диссертационный совет Д.212.025.05, тел.: 8(4922) 47-99-24, e-mail:

tms@vlsu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых.

Автореферат разослан « » 20 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Е.А.Новикова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема замены жизненно важных органов искусственными является одной из наиболее актуальных в современной медицине и затрагивает широкий круг вопросов медицинского и медикотехнического характера. В настоящее время для мехатронных модулей медицинского оборудования становятся наиболее важными вопросы повышения надежности, безопасности и эффективности. Важной проблемой функционирования искусственного сердца и вспомогательного кровообращения является создание надежного мехатронного модуля, обеспечивающего непрерывный кровоток. Одним из главных требований к мехатронному модулю в составе имплантируемой системы искусственного сердца и вспомогательного кровообращения в процессе эксплуатации становится высокая надежность.

Сегодня в Российской Федерации работы по созданию и клинической апробации имплантируемых систем искусственного сердца и вспомогательного кровообращения ведутся в нескольких институтах, среди которых наиболее известны НИИТиИО, НЦССХ им. А.Н. Бакулева, Национальный исследовательский университет Московский авиационный институт, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых. Важным направлением исследований является также разработка подходов к моделированию надежности мехатронных модулей. За рубежом работы по данной тематике ведутся в Университете Анже, Франция (методы функционального анализа модулей); Королевском технологическом институте, Стокгольм, Швеция (составление условных диаграмм систем управления); Миланском политехническом университете, Италия (модульное представление систем в имитационном моделировании); Университете Карнеги-Меллон, Питтсбург, США (использование в моделировании линейных графов) и др. В нашей стране предложены основные принципы моделирования комплексных технологических систем, такие как модульное представление систем, составление блок-схем (Подураев Ю.В., Кудояров Р.Г., Дурко Е.М., Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К. и др.).

Основными недостатками данных методов применительно к моделированию надежности систем искусственного сердца и вспомогательного кровообращения является отсутствие в модели информации о возможных отказах и значительное усложнение математической модели после увеличения размерности рассматриваемой системы. Высокие требования к надежности медицинского оборудования не позволяют использовать указанные выше методы. В связи с этим возникает необходимость использования новых подходов, одним из которых является применение сетевых структур. Сети Петри позволяют представить систему в удобном графическом виде, описать ее функциональное поведение после отказов. В этом аспекте данный метод является чуть ли не единственным.

Система, представленная в виде сети Петри, легко может быть обработана автоматически программными имеющимися средствами. Поэтому анализ вероятности безотказной работы на базе сетей Петри и развитие методов совершенствования компонентов мехатронных модулей является актуальной проблемой.

Целью диссертационной работы является разработка методики совершенствования мехатронных модулей искусственного сердца.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие основные задачи:

- Разработка математической модели безотказности мехатронных модулей на базе сетей Петри.

- Экспериментальные исследования вероятности безотказной работы мехатронных модулей искусственного сердца, проверка адекватности разработанной модели безотказности мехатронных модулей.

- Разработка методики повышения безотказности мехатронных модулей искусственного сердца на стадии проектирования.

Методы исследования. Поставленные задачи решались на основе теории математического моделирования технических систем, теории надежности, аппарата сетей Петри, а также методов прогнозирования.

Компьютерное моделирование и расчет проводился с использованием программного пакета MATLAB.

Научную новизну работы составляют:

- математическая модель безотказности мехатронного модуля искусственного сердца на базе сетей Петри;

- аналитические зависимости для определения вероятности безотказной работы на базе созданной модели;

- методика повышения безотказности мехатронных модулей медицинского оборудования.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- исследованные математические модели безотказности на базе сети Петри и проведенные эксперименты выявили основные причины отказов мехатронных модулей имплантируемой системы искусственного кровообращения;

- разработанные инженерные методики повышения безотказности на базе созданной математической модели позволяют проектировать модули с заданными динамическими характеристиками и надежностью.

Реализация результатов. Результаты использовались в учебном процессе кафедры ТМС для магистров направления 150900 в курсах «Моделирование динамики мехатронных приводов» и «Диагностика и надежность технологического оборудования». Работа выполнялась в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг., проекта «Разработка и создание станочных систем повышенной точности и надежности на базе структур с параллельной кинематикой и мехатронных модулей движения», Госконтракт № П2146 (руководитель), а также проектов «Разработка и создание интеллектуальных мехатронных систем и компонентов управления подвижными объектами», Госконтракт № П724; «Теоретические основы синтеза автономных мехатронных систем искусственного сердца пульсирующего типа» Госконтракт № П1172; «Теоретические и экспериментальные исследования имплантируемых мехатронных систем вспомогательного кровообращения и искусственного сердца пульсирующего типа», Госконтракт № П697; «Теоретические основы расчеты и проектирования планетарных зубчато-винтовых механизмов и мехатронных приводов на их основе», Госконтракт № П591 (исполнитель).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: IX Международной научно-технической конференции «Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике» (Пенза, 28-29 октября 2009 г.); IV Международной научно-технической конференции «Аналитические и численные методы моделирования естественнонаучных и социальных проблем» (Пенза, 19-октября 2009 г.); Научной конференции «Исследование, проектирование, испытание и эксплуатация информационно-измерительных устройств военной техники» (Владимир, 6-8 октября 2010г.); IV Международной научно-технической конференции «Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования» (Вологда, 24-25 ноября 2010г.); XI Международной научно-практической конференции «Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике» (Новочеркасск, 28 февраля 2011г.).

Публикации. Основные результаты работы представлены в публикациях, в том числе в 3 статьях в рецензируемых изданиях из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и 2-х приложений. Общий объем 120 страниц машинописного текста, включая 50 рисунков и графиков, 7 таблиц. Список литературы содержит 100 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована ее научная новизна, изложены положения, выносимые на защиту.

В первой главе определен объект исследования – это мехатронные модули искусственного сердца, состоящие из вентильного двигателя постоянного тока и планетарного механизма (рис.1), а также предмет исследования – надежность мехатронных модулей, выраженная показателем безотказности.

а) в собранном виде б) в разобранном виде Рисунок 1. Мехатронный модуль системы искусственного сердца и вспомогательного кровообращения На рисунке обозначено:1 – толкатель, 2 – корпус МП, 3 – направляющая, 4 – втулка, 5, – подшипники (условное изображение), 6 - ДПТ с полым ротором, 7 – крышка корпуса РВМ, 8 – корпус РВМ, 10 – кольцо датчиков, 11 – крышка МП, 12 – выходной штуцер, – крышка, 14 – корпус, 15 - РВМ Рассмотрены вопросы надежности мехатронных модулей (ММ):

критерии надежности, особенности структуры моделей, основные показатели надежности. Сформулированы основные критерии моделирования ММ медицинского оборудования: высокая надежность в эксплуатации, удобство в использовании, минимальное количество отказов, возможность составления по модели прогнозов дальнейшей работы ММ. Особое значение уделено обзору существующих методов моделирования надежности, выявлены их недостатки: отсутствие информации о потенциальных отказах в работе и их последовательностях, изменении модели в течение времени, значительное усложнение модели при усложнении исследуемого модуля.

Поэтому для рассмотрения ММ медицинского оборудования, к которым предъявляются особые требования к надежности, удобнее всего применять моделирование с помощью сетей Петри. Они дают лучшее представление последовательности операций в течение времени, а также отображают динамику и состояния компонентов.

Сформулированы цель и основные задачи исследования.

Во второй главе разработана модель безотказности ММ искусственного сердца (ИС) и вспомогательного кровообращения (ВК) на основе сетей Петри. Данную модель составляют: сеть Петри рассматриваемого ММ, содержащая информацию об основных отказах в процессе его работы, и итоговая формула для расчета вероятности безотказной работы на основе исходных данных о функционировании модуля построенной сети. Функционирование сетей описывается формально с помощью множества последовательностей состояний и переходов.

Исходными данными для математической модели безотказности ММ ИС являются:

- рассматриваемый ММ (описание, представление в математическом виде);

- результаты эксплуатации модуля (отказы в работе, причины и временя их возникновения, время возникновения критических ситуаций в работе).

Структура методики анализа мехатронного модуля на безотказность состоит из пяти основных этапов. Данная структура объединяет анализ дерева отказов, анализ состояний, последствий отказа и построение сети Петри с учетом возможных отказов и последовательностей их возникновения. Подробное описание метода приведено в четвертой главе работы. Для расчета вероятности безотказной работы по построенной модели применялся принцип счетчиков сети Петри.

X (t) k Счетчик перехода,, определяется как количество раз, которое k t k переход «отработал» к моменту времени. Для каждого перехода время {k (n),n } его работы определяется как, которое означает ki k продолжительность n-ой работы перехода. Для основного перехода его X (t) = [t i] [t] счетчик вычисляется как, где - наибольшее целое число, i k меньшее.

Расчет счетчиков основывается на структуре построенной сети Петри и проводится для перехода, который описывает возникновение отказа в работе мехатронного модуля. Для него выделяют следующие варианты структуры:

переход с единственным входом; переход с множественными входами: Иструктура сети, ИЛИ-структура сети: (одноуровневые и многоуровневые входные состояния); переход с несколькими входами и выходами.

Для вычисления вероятности возникновения ошибки вводится fi (t) i величина - вероятность того, что -й переход отработает к моменту s s t времени, - множество переходов в последовательности. Для каждой из приведенных выше категорий она различная и рассчитывается исходя из структуры участка сети и значений счетчиков. Так как все основные события независимы, вероятность того, что система выдаст ошибку к моменту t времени через заданную последовательность переходов, является результатом всех вероятностей того, что переходы из данной последовательности отработают, т.е.

Fs (t) = (t) fi. (1) i s Вероятность безотказной работы в этом случае рассчитывается как Rs(t) =1(1- fi (t)).

(2) i s Выходными данными модели являются функциональная зависимость (2) для определения вероятности безотказной работы в рассматриваемый интервал времени, графики данной зависимости, показывающий изменение вероятности в течение времени.

В третьей главе описаны результаты экспериментальных исследований безотказности ИС и ВК на базе ММ. Испытания проводились на специальном стенде (рис. 3). Особенностью стенда является возможность обеспечения моделирования рабочих и критических нагрузок для систем ВК.

Таблица 1.

Технические характеристики экспериментального образца ММ системы ВК № Параметр Значение 1 Диаметр, D, мм 2 Толщина, L, мм 3 Полный объем ИЖС, V, мл 2V 4 Объем ударного выброса, мл 5 Вес имплантируемого блока, P, г 56 Максимальный ход подвижной мембраны, h, мм 7 Макс. теоретическая производительность, Q, л/мин 5,8 Количество пар полюсов двигателя, р 9 Напряжение питания, U, В а) стенд б) экспериментальный образец Рис. 3. Внешний вид стенда для исследования надежности ММ ИС и ВК Исследуемый образец на стенде нагружался рабочей нагрузкой 150 (Н) и частотой пульсаций 2 (Гц), и работал до остановки ММ не более 500 часов.

Фиксировались время наработки, общий ресурс ММ и вид отказа. В случае остановки или выхода параметров ММ за допустимые параметры, работа ММ прекращалась, он разбирался, фиксировалось место и причина остановки. Результаты заносились в протокол. Фиксировались и анализировались отказы ММ и его отдельных компонентов, которые классифицировались и вносились в математическую модель. Наиболее частыми видами отказов ММ были:

- возникновение недопустимой нагрузки (выше 200 Н при диаметре мембраны 90 мм, частоте сердечных сокращений 120 мин-1, артериальном давлении 120 мм рт.ст., ударном объеме 80 мл), что приводит к возникновению недопустимого давления в камере искусственного желудочка сердца (ИЖС);

- повышение температуры до недопустимой величины (выше 42 С);

- ошибка системы управления.

Диаграмма распределения количества зафиксированных отказов по интервалам времени работы приведена на рис.4.

Работоспособность ММ описывается следующими уравнениями:

T T x + T x + x = c 1 c 1 U F [v - v - v ( x )]T, sys dia TP 1 c 0 < t t ;

c U F T + x =[v - v - v x x ( )], 2 2 sys sys TP t t t ;

(3) c s T + x = -[vU F x + v - v ( x )], 3 3 dia sys TP Рис. 4. Диаграмма распределения количества t < t t ;

s sys t = (0,500) отказов по времени на промежутке U T x + x = -v,t t t ;

, где Н – недопустимое давление в камере 4 4 dia sys d желудочка, Т – недопустимая температура, U x 5 5 sys d ц T + x = v,t < t t ;

СУ – отказ СУ с начальными и краевыми условиями x (0) = x (0) = 0; x (t ) = x (t ) = H ; x (t ) = x (t ); x (t ) = x (t );

1 1 1 c 2 c c 1 c 2 c 2 s 3 s x (t ) = x (t ); x (t ) = x (t ) = H; x (t ) = x (t ) = 0;

2 s 3 s 3 sys 4 sys 3 sys 4 sys x (t ) = x (t ); x (t ) = x (t ); x (t ) = 0; x (t ) = 0, 4 d 5 d 4 d 5 d 5 ц 5 ц xгде - выходное перемещение в изоволюметрическую стадию систолы, x2, xx4, x5 - - выходные перемещения в фазу изгнания (2 и 3 фазы), Tc =M XX SX c - выходные перемещения в фазу диастолы (4 и 5 фазы), П постоянная времени, вызванная растяжимостью камеры ИЖС, - КПД исполнительного механизма, XX - угловая передача холостого хода S = v двигателя, - передаточная функция исполнительного механизма, c - X M коэффициент упругости стенок камеры ИЖС, - пусковой момент П двигателя, T - электромеханическая постоянная времени ММ, vU = vXX u - идеальная скорость нагрузки, vF = vXX SX Fp M - эквивалентная скорость П p vTP( x) = vXX SX FTP(x) M - эквивалентная скорость нормального давления, П Hc сил вязкого трения, H - полный ход штока, - перемещение, затрачиваемое на нагнетание давления.

Сеть Петри для указанного модуля, включая факторы, которые могут привести к отказу, приведена на рис. 5 а).

а) с реверсивным приводом б) с нереверсивным приводом Рис. 5. Сеть Петри для ММ имплантируемой системы ИС и ВК В рассматриваемой сети отказ фиксируется при возникновении t7 t8 t pсостояния через переходы и в момент времени. Для расчета вероятности безотказной работы использовался метод счетчиков для переходов с ИЛИ-структурой.

Для рассматриваемого случая R(t) =1[1- fl (t -l )], где fl (t) = Xl (t -l ) X (t -k ).

k (4) ltop ki Таким образом, итоговая формула вероятности безотказной работы имеет вид (t -21) 21 (t -22 ) R(t) = 1, (5) 1- t 11 + t 12 + t 13 + t 14 - 41- t 11 + t 12 + t 13 + t 14 - 4 11 tгде - наработка до отказа перехода (возникновение недопустимого tдавления в камере ИЖС), - наработка до отказа перехода (возникновение недопустимо высокой температуры), - наработка до tотказа перехода (возникновение недопустимого давления в камере ИЖС), 14 - наработка до отказа перехода (ошибка системы управления), - t4 t8 t7 наработка до отказа перехода, - наработка до отказа перехода, t- наработка до отказа перехода (отказ в работе модуля по каждому из случаев).

Данные для расчета были получены в результате пробных запусков модуля системы ВК и ИС. В процессе его работы фиксировались моменты времени, когда в системе возникали критические отказы. После для каждого вида отказа было рассчитано значение наработки до отказа в часах: = 385,2, = 354,3, = 326,6, = 374,5, = 374,5, = 354,3, = 360,5.

12 13 14 21 Для этих значений получаем вероятности безотказной работы для R13 = 0,R11 = 0,98 R21 = 0,99 R14 = 0,каждого их 4 случаев,,,, среднее 0,итоговое значение вероятности безотказной работы для них.

F(t) График (1) вероятности возникновения отказа на промежутке t = (0,500) времени в часах и значении наработки до отказа в часах 11 = (0,500) приведен на рис. 6. Похожие графики были получены и для 12 значениях,,. По этим графикам можно оценить при каких парах значений времени работы и наработки до отказа вероятность возникновения отказа будет достаточно велика. На рис. 7 показаны графики вероятности при полученных средних значениях наработки до отказа.

F(t) Рис. 6. График вероятности F(t) Рис. 7. Графики вероятности возникновения отказа на промежутке возникновения отказа на промежутке t = (0,500) времени в часах и наработке до t = (0,500) времени и значениях наработки (0,500) отказа в часах = до отказа.

Степень адекватности модели надежности была оценена путем сопоставления результатов прогноза среднего времени возникновения отказа, полученного в модели (глава 4), и экспериментальных данных на промежутке t = (0,600) времени в часах. Величина отклонения прогнозируемых и полученных экспериментально значений средней наработки до отказа составила 8%.

Методика была использована также для расчета вероятности безотказной работы ММ с нереверсивным приводом (рис. 5 б)). Среднее итоговое значение вероятности безотказной работы для него получилось 0,равным. По результатам расчета видна более высокая надежность нереверсивных ММ.

В четвертой главе производится анализ полученных в эксперименте данных, а также дается прогноз на дальнейшую работу модуля. Прогноз среднего времени возникновения ошибок приведен на рис. 8-9.

Рис. 8. Диаграмма среднего значения Рис. 9. Диаграмма среднего значения наработки до отказа (прогноз) на наработки до отказа (прогноз) на t = (400,1000 ) t = (1000,5000 ) промежутке времени в часах промежутке времени,, где Н – отказ из-за недопустимого где Н – отказ из-за недопустимого давления давления в камере желудочка, Т – отказ в камере желудочка, Т – отказ из-за из-за недопустимой температуры, СУ – недопустимой температуры, СУ – отказ отказ СУ СУ Для полученных прогнозируемых средних значений наработки до отказа по итоговой формуле для определения вероятности безотказной работы ММ системы ВК были рассчитаны соответствующие значения вероятности безотказной работы (рис. 10).

Для создания привода ММ имплантируемой системы ИС и ВК, соответствующего техническим требованиям и в то же время имеющим более высокий показатель безотказности, был изменен ряд параметров, влияющих на работу модуля и возникновение отказов. Одним из способов является увеличение кинематической передаточной функции (КПФ) с учетом ограничений на габариты модуля, которое приводит к повышению КПД передачи. Это дает уменьшение количества отказов из-за возникновения недопустимого давления в камере ИЖС и недопустимо высокой температуры, а, следовательно, повышение вероятности безотказной работы.

В главе рассмотрено также увеличение количества пар полюсов, потокосцепления и изменение режима работы системы управления.

а) на промежутке времени в часах б) на промежутке времени в часах t = (350,1000) t = (1000,10000 ) Рисунок 10. График прогнозируемой вероятности безотказной работы ММ имплантируемой системы ИС и ВК с реверсивным и нереверсивным приводом.

Итоговое значение вероятности безотказной работы для ММ системы 0,t = (0,500) ВК на промежутке времени в часах после увеличения КПФ - 0,9, для ММ с нереверсивным приводом -.Сравнительные диаграммы прогнозируемой вероятности безотказной работы модуля приведены на рис.

11.

а) на промежутке времени в часах б) на промежутке времени в часах t = (350,1000 ) t = (1000,10000 ) Рисунок 11. График прогнозируемой вероятности безотказной работы ММ имплантируемой системы ИС и ВК с реверсивным и нереверсивным приводом до и после повышения КПФ.

Более подробно описана разработанная методика моделирования и расчета надежности мехатронных модулей на базе сетей Петри.

Сформулированы основные этапы метода.

Анализ на ошибки начинается с определения потенциально возможных отказов модуля, которые могут вызвать серьезные ошибки в процессе работе. Отказы возникают в результате влияния некоторых факторов (влияние внешней среды, значения исходных данных).

Определение последовательности отказов начинается после построения модели в виде сети Петри системы с учетом возможных отказов.

Отказы необходимо интегрировать в сеть Петри следующим образом: отказ должен быть обозначен как переход, причина отказа должна быть обозначена как входное состояние перехода, последствия отказа – выходные состояния.

На основе сети Петри строится дерево достижимости, путем прохода всеми доступными метками по всем доступным переходам начиная с начальной метки. Эта процедура выполняется до тех пор, пока не будут пройдены все состояния. В результате данное представление всей системы включает в себя процесс нормального ее функционирования и все возможные отказы. С использованием меток определяется последовательности отказов путем прослеживания состояний от начальной метки до метки, которая находится в состоянии отказа системы. Таким образом, удается определить маршруты сети, которые приводят к ее отказу.

После того, как определилась последовательность отказов, рассчитывается вероятность их возникновения. Принцип определения вероятности возникновения отказа в работе системы основан на использовании счетчиков в сети Петри.

На базе построенной модели строят прогноз дальнейшего поведения модели мехатронного модуля: величин среднего времени возникновения отказа и вероятности безотказной работы. Полученные результаты были использованы для повышения надежности ММ реверсивного привода. Для этого необходимо изменить параметры, которые влияют на работу модуля и возникновение отказов, провести повторный расчет вероятности безотказной работы для подтверждения эффективности этих изменений.

В заключении сформулированы основные выводы по работе.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Разработана математическая модель безотказности мехатронного модуля имплантируемой системы искусственного сердца и вспомогательного кровообращения, учитывающая конструктивные особенности исполнительного механизма, двигателя и системы управления. Построенная сеть Петри для мехатронного модуля позволяет наглядно представить процессы, протекающие в системе, и возможные отказы, повысить достоверность расчёта безотказности и прогнозирования надежности.

2. Сформулированы положения методики анализа мехатронного модуля искусственного сердца и вспомогательного кровообращения на безотказность. Предложенный алгоритм состоит из пяти этапов: определение потенциально возможных отказов, построение модели в виде сети Петри, интеграция в сеть отказов, определение последовательности отказов, расчет вероятности безотказной работы.

3. Получена зависимость вероятности безотказной работы от наработки с учетом структуры переходов сети, которые могут привести к возникновению отказа. Метод расчета вероятности безотказной работы базируется на использовании счетчиков сети. Изучено влияние отдельных составляющих мехатронного модуля на его надежность в целом.

4. Проведены экспериментальные исследования безотказности мехатронных модулей искусственного сердца и вспомогательного кровообращения. Значения наработки до отказа были использованы при расчете вероятности безотказной работы мехатронного модуля пульсирующего типа. В результате величина вероятности безотказной 0,работы составила. Получен прогноз работы модуля, значений наработки до отказа и вероятности безотказной работы.

5. Разработана методика совершенствования рассмотренных мехатронных модулей искусственного сердца на стадии проектирования.

Проведенные мероприятия, включающие в себя изменение параметров, влияющих на работу модуля, позволили повысить величину вероятности 0,безотказной работы до.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В рецензируемых журналах из перечня ВАК 1. Трефилов, М.А. Исследование надежности электромеханических приводов с помощью аппарата сетей Петри [Текст] / М.А. Трефилов, В.В. Морозов, А.В. Жданов // Мехатроника, автоматизация, управление / М.: Новые технологии, 2011. – № 7. – С. 26-30. – ISSN 1684-6427.

2. Трефилов, М.А. Применение сетей Петри для анализа технической системы на возможные отказы [Текст] / М.А. Трефилов // Естественные и технические науки / М.: Спутник+, 2011 – №3 (53). – С. 288-292. – ISSN 1684-2626.

3. Трефилов, М.А. Анализ надежности мехатронного модуля системы вспомогательного кровообращения с использованием сетей Петри [Текст] / М.А. Трефилов, А.В. Жданов // Современные проблемы науки и образования / 2012. – № 1 – С. 54-57 – ISSN 1817-6321.

В других изданиях 4. Пат. 99371 Российская Федерация, МПК B25J11/00. Пространственный механизм [Текст] / Волкова И.В., Волков М.Ю., Жданов А.В., Трефилов М.А.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет». - № 2010125410/02;

заявл. 21.06.2010; опубл. 20.11.2010 Бюл. № 02. – 2 с.

5. Трефилов, М.А. Анализ надежности мехатронной системы на основе использования аппарата сетей Петри [Текст] / М.А. Трефилов // Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике / Пенза: Приволжский Дом Знаний, 2009. – С. 101 – ISBN 9785-8356-0913-0.

6. Трефилов, М.А. Математическое моделирование технических систем с использованием аппарата сетей Петри [Текст] / М.А. Трефилов // Аналитические и численные методы моделирования естественнонаучных и социальных проблем / Пенза: Приволжский Дом Знаний, 2009. – С. 232 – ISBN 978-5-8356-0907-9.

7. Трефилов, М.А. Прогнозирование надежности информационноизмерительных систем подвижных объектов с использованием сетей Петри [Текст] / М.А. Трефилов, А.В. Жданов // Исследование, проектирование, испытание и эксплуатация информационноизмерительных устройств военной техники / М.: Издательство РАРАН, 2010. – С. 172-174.

8. Трефилов, М.А. Исследование надежности мехатронных приводов поступательного перемещения [Текст] / М.А. Трефилов, А.В. Жданов // Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования / Вологда: ВоГТУ, 2010. – в 2.т., т.2. – С. 137141 – ISBN 978-5-87851-410-1.

9. Трефилов, М.А. Анализ вероятности отказов технической системы на основе ее модели в виде сети Петри [Текст] / М.А. Трефилов, А.В.

Жданов // Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике / Новочеркасск: ЮРГТУ, 2011. – С. 13-14 – ISBN 978-5-9997-01053.

Личный вклад соискателя в публикациях [1] – математическая модель электромеханического привода, [3] – математическая модель мехатронного модуля системы вспомогательного кровообращения, [4] – математическая модель безотказности, [7] – прогноз надежности, [8] – математическая модель безотказности, [9] – моделирование системы, расчет вероятности отказов.

Подписано в печать 28.04.12.

Формат 60х84/16. Бумага для множит. техники. Гарнитура Таймс.

Печать офсетная. Усл. печ. л.. Тираж 100 экз.

Заказ Редакционно-издательский комплекс Владимирского государственного университета.

600000, Владимир, ул. Горького,







© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.