НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ. При разработке методических указаний учитывались следующие требования информация, содержащаяся в методических указаниях, должна быть наиболее полной и понятной прочитав методические указания, студент должен получить информацию о правилах выполнения лабораторной работы, о целях и задачах лабораторной работы, получить теоретические сведения о методах расчета, узнать методику проведения расчетов и правилах работы с разработанным программным обеспечением методические указания должны иметь контрольные вопросы для самоподготовки студентов перед проведением лабораторной работы. Теоретические сведения приведены согласно 1 - 6 . Учитывая выше изложенные требования, методические указания были разбиты на два основных раздела теоретический раздел, где были изложены правила выполнения, цели, задачи проводимой лабораторной работы, теоретические сведения о методах динамического программирования и наискорейшего спуска и о алгоритме проведения расчетов по этим методам. руководство пользователя программой ОПТИМИЗАЦИЯ версии 2.0, где изложена подробная пошаговая инструкция работы с программой.

В результате методические указания приняли изложенный ниже вид. 4.1. Общие сведения Описываемая ниже лабораторная работа входит в первую часть лабораторного практикума по дисциплинам Основы теории надежности и Инженерные методы расчета надежности. Лабораторная работа выполняется в дисплейном классе с использованием ПЭВМ. 4.2. Правила выполнения лабораторной работы 1. При подготовке к выполнению лабораторной работы студентам следует Изучить теоретические вопросы, изложенные в методических указаниях Ознакомиться с техникой безопасности при работе в дисплейном классе Получить у преподавателя задание на выполнение лабораторной работы, которое выдается после проверки теоретической подготовки студента. 2. Лабораторные работы выполняются в соответствии с описанием и инструкцией пользователя. 3. Результаты расчетов утверждается преподавателем. 4. Категорически запрещается использование клавиш ПЭВМ, нажатие которых не предусмотрено в инструкции пользователя. 4.3. Цели лабораторной работы Проводимая лабораторная работа предусматривает следующие цели Закрепление полученных теоретических знаний по методам оптимизации структуры РЭС. Выработка навыков оптимизации структуры РЭС по критериям надежности и стоимости с помощью системы автоматизированного проектирования. 4.4. Задача лабораторной работы С помощью подсистемы автоматизированного проектирования оптимизировать структуру РЭС методом наискорейшего спуска подъема по критерию надежности при заданных ограничениях стоимости РЭС или по критерию стоимости при заданном ограничении на вероятность безотказной работы РЭС на фиксированном интервале времени 0, t или методом динамического программирования по критерию вероятности отказа при заданном ограничении на стоимость и вес системы.

Исходные данные получить у преподавателя. 4.5. Теоретические сведения При резервировании приходится решать задачу не только обеспечения заданных КПН, но и одновременно решать задачу оптимизации других показателей качества РЭС суммарных затрат на резервные элементы, массы, габаритов, потребляемой мощности и т.д Пр решении задачи оптимизации выбирается критерий оптимальности или показатель качества РЭС 4.1 где Ki - i 1, m - единичные показатели качества РЭС масса, габариты, стоимость, показатели безотказности и т.д Часто или и Кi называют целевой функцией или функцией качества.

Каждый из единичных показателей Кi является функцией первичных параметров РЭС параметров схемы, конструкции, параметров исходных материалов и т.п Оптимизация РЭС, проводимая на основе вектора, называется векторной многокритериальной оптимизацией.

Скалярная оптимизация осуществляется по одному критерию качества Кi, при этом остальные критерии качества выводятся в разряд ограничений 4.2 где Gj - область допустимых значений критерия качества Кi. Выражение 4.2 показывает, что параметры РЭС могут изменяться лишь в определенных пределах.

В этом случае задача оптимизации решается с помощью условного экстремума целевой функции при наличии ограничений, наложенных на ее переменные в виде условий ограничений 4.2 . В данной лабораторной работе для оптимизации структуры РЭС с ограничениями используется метод наискорейшего спуска МНС , относящийся к градиентным методам оптимизации, или метод динамического программирования.

В методе наискорейшего спуска, как и во всех численных методах, осуществляется многократный переход от начальной точки к точке экстремума функции.

Методы организации движения к точке экстремума можно разделить на две группы регулярного и случайного поиска.

При регулярном поиске переход из одной точки движения к экстремуму Sj - 1 в другую Sj на j -ом шаге может быть выражена равенством 4.3 где - параметр шага, скалярная величина, определяющая величину j шага l j - вектор, задающий направление движения.

При использовании градиентных методов оптимизации направление движения к точке экстремума определяется мгновенным направлением градиента функции.

Градиентом функции в точке j называется вектор, направленный по нормали к поверхности уровня, и указывающий направление наиболее быстрого роста функции т.е. направление наибольшей производной по направлению. Антиградиент указывает направление наибольшего убывания функции.

МНС предусматривает на каждом шаге изменение не только направления движения по градиенту или антиградиенту, но и изменение параметра шага, который находится из условия касания линии градиента очередного уровня функции.

Число шагов при использовании МНС обычно меньше, чем в случае применения градиентных методов с постоянным или переменным параметром шага, т.е. метод является более эффективным.

Сущность МНС минимизации функции заключается в следующем Определяется градиент функции в начальной точке Осуществляется движение по градиенту или антиградиенту, пока не достигнет максимума или минимума на уровне Определяется новое направление градиента или антиградиента и осуществляется движение по новому направлению до достижения max или min на новом уровне. Такое движение продолжается до выполнения окончания поиска.

Данная программа позволяет оптимизировать структуру РЭС При обеспечении максимально возможной вероятности безотказной работы Pmax 0, t при заданных затратах на резервные элементы Сзад При минимальных затратах на резервные элементы Сmin с обеспечением вероятности безотказной работы P 0, t Pзад. Рассмотрим первую задачу.

Требуется определить оптимальное число резервных элементов при постоянном нагруженном резервировании, обеспечивающем P 0, t max при условии С Сзад. Процесс создание оптимальной структуры РЭС является многошаговым.

Исходной структурой является последовательная структура нерезервированного РЭС. Рассчитываются исходные характеристики P0 0, t и С0. 4.4 где N - число элементов нерезервированного РЭС Pi 0, t - вероятность безотказной работы i - го элемента. 4.5 где Сi - стоимость i - го элемента.

На первом шаге определяется элемент, включение резервного к которому дает максимальный выигрыш по надежности на единицу стоимости.

Для этого для каждого элемента вычисляется относительное приращение P 0, t на единицу стоимости 4.6 где P0 0, t - вероятность безотказной работы исходной структуры P0 0, t - вероятность безотказной работы после добавления резервного элемента Сi - стоимость резервного элемента.

За исходную структуру на втором шаге принимается оптимальная структура первого шага, для которой определяется P1 0, t - вероятность безотказной работы РЭС на первом шаге. Рассчитывается стоимость такой структуры С1, которая сравнивается с заданной.

Если С1 Cзад, то процесс нахождения оптимальной структуры продолжается.

На втором шаге рассчитываются показатели 4.7 где P 0, t - вероятность безотказной работы РЭС на втором шаге после добавления резервного элемента. Резервный элемент подключается к элементу, для которого gi max. Рассчитываются P2 0, t и С2. Если С1 Cзад, то процесс поиска оптимальной структуры продолжается до тех пор, пока С будет меньше Сзад. Если С Сзад, то процесс оптимизации завершается. 4.8 где N - количество элементов нерезервированного РЭС Сi - стоимость i - го элемента ni - количество i - х элементов. Аналогично происходит процесс оптимизации структуры РЭС при ограничениях на вероятность безотказной работы.

В этом случае процесс заканчивается, когда P 0, t Pзад 0, t. Применительно к задаче оптимального резервирования метод динамического программирования сводится к отысканию доминирующей последовательности решений, т.е. последовательности векторов состава системы, включающих все множество оптимальных решений.

Будем говорить, что один состав системы, представляющий собой некоторую комбинацию расположения резервных элементов, доминирует над другим, если для одного и того же уровня надежности обеспечение этого состава связано с наименьшими затратами.

Рассмотрим систему, состоящую из k последовательно соединенных подсистем.

Система считается работоспособной тогда и только тогда, когда работоспособна каждая из ее подсистем. Предполагается, что i-я подсистема состоит из ni элементов i-го типа, включенных параллельно, и она считается работоспособной, если нормально функционирует хотя бы один из ее элементов.

Предположим, что каждый элемент i-го типа характеризуется j типами различных затрат, т.е. величина сij есть затраты j-го типа на i-й элемент.

Например, первым типом затрат может быть вес, вторым- объем, третьим- стоимость.

Для каждого типа затрат определены линейные ограничения следующего вида, j 1,2, ,r. 4.9 Так, например, может требоваться, чтобы полный вес системы не превышал некоторой заданной величины С1, полный объем - величины С2, а полная стоимость в долларах - величины С3. Каждый элемент i - го типа характеризуется вероятностью безотказной работы pi независимо от того, работают или не работают другие элементы системы.

Таким образом, надежность системы P n, где n n1, ,nk, определяется как P n , 4.10 где qi 1 - pi. Наша задача состоит в нахождении такого вектора n, компонентами которого являются положительные числа, чтобы максимизировать функцию P n при выполнении условий 4.9 . Доминирование Пусть cj n ni - суммарные затраты j - го типа на систему в целом, если резервируемая система характеризуется вектором n. Далее будем говорить, что n1 доминирует n2, если сj n1 cj n2 , j 1, ,r, в то время как P n1 P n2 . Если при этом, по крайней мере, одно из неравенств является строгим, то будем говорить, что n1 строго доминирует n2. Последовательность S, состоящая из векторов nh, h 1,2 удовлетворяющих условиям 9 , будет называться доминирующей последовательностью, если ни один из векторов nh не доминируется строго никаким другим вектором.

Ясно, что для решения нашей задачи нам необходимо рассмотреть лишь члены доминирующей последовательности S. Процесс построения доминирующей последовательности для системы, из двух подсистем Чтобы построить доминирующую последовательность для системы, состоящей только из двух подсистем 1 и 2, составим следующую таблицу с двумя входами в клетке таблицы, стоящей на пересечении строки n1 и столбца n2 , содержится вектор где сj n1, n2 c1j n1 c1jn2, j 1, r, и Q n1, n2 1 - 1 - 1 Этот вектор содержит информацию о ненадежности и о затратах на систему, имеющих место в случае, если в системе использовано n1 элементов типа 1 и n2 элементов типа 2. В таблицу включаются лишь такие векторы, которые удовлетворяют условиям 4.9 . Затем исключаем из таблицы все доминируемые векторы, т.е. такие векторы, для которых в таблице существует по крайней мере один доминирующий их вектор.

Оставшиеся после указанной операции исключения векторы составляют доминирующую последовательность.

Для уяснения этого процесса ниже будет приведен численный пример.

Далее покажем, что доминирующая последовательность для системы, состоящей из s подсистем, может быть построена на основании доминирующей последовательности для части той же системы, состоящей из s -1 подсистем.

Тем самым по индукции доказывается существование доминирующей последовательности для системы, состоящей из произвольного количества подсистем.

Процесс состоит в следующем сначала строится доминирующая последовательность для подсистем 1 и 2 , затем, оперируя результирующей доминирующей последовательностью для этих подсистем и характеристиками подсистемы 3, строится доминирующая последовательность для части системы, состоящей из подсистем 1,2 и 3, и так далее до тех пор, пока не будет построена доминирующая последовательность для всей системы в целом.

Процесс для системы, состоящей из s подсистем Построим таблицу, в которой строка ns соответствует ns элементам типа s, а h-й столбец соответствует вектору nh, который является h-м членом доминирующей последовательности для первых s - 1 подсистем.

На пересечении столбца h и строки ns стоит вектор, т.е. вектор ненадежности и затрат на систему, если последняя характеризуется вектором nh, ns. Заметим, что и в общем случае cj nh, ns cj nh csjns, j 1 r, и Q nh, ns 1 - 1 В таблицу включаются лишь векторы, удовлетворяющие ограничивающим условиям, причем исключаются все строго доминируемые векторы.

Оставшиеся в таблице векторы образуют, как это мы докажем в теореме 1, доминирующую последовательность для подсистем 1,2, ,s. Теорема 1. Векторы, которые остаются строго недоминируемыми в описанной выше таблице, образуют доминирующую последовательность для системы из s подсистем.

Д о к а з а т е л ь с т в о. Нам нужно доказать два утверждения 1 векторы, получаемые при помощи указанного процесса, включают в себя все строго недоминируемые векторы и 2 каждый из векторов, получаемых с использованием этого процесса, является строго недоминируемым.

Первое утверждение докажем по индукции. Вначале заметим, что для системы, состоящей из единственной подсистемы, все векторы являются строго недоминируемыми.

Предположим теперь, что векторы, полученные при помощи нашего процесса для системы из j подсистем j 1,2 s - 1, включают все строго недоминируемые векторы, удовлетворяющие условию 9 . Рассмотрим произвольный вектор n n1, ,ns, удовлетворяющий условию 9 . Тогда по индукции вектор n1, ,ns-1 доминируется некоторыми недоминируемыми векторами n 1, ,n s-1 , полученными в результате того же процесса.

Таким образом, по определению Q n1, ,ns-1 Q n 1, ,n s-1 cj n1, ,ns-1 cj n 1, ,n s-1 j 1, ,r. Отсюда следует, что Q n 1 - P n1, ,ns-1 P ns 1 - P n 1, ,n s-1 P n s Q n, где n s ns, и что cj n cj n1, ,ns-1 cj ns cj n 1, ,n s-1 cj n s cj n, j 1 r, т.е что вектор n доминируется вектором n. С другой стороны, вектор n, принадлежа указанной таблице, сам доминируется вектором, полученным при помощи нашего процесса.

Итак, доказано, что всякий вектор, удовлетворяющий условию 9 , доминируется некоторым вектором, полученным на основании описанного выше процесса.

Следовательно, доказательство первого утверждения завершено.

Для доказательства второго утверждения предположим, что n0 есть некоторый вектор, полученный при помощи нашего процесса.

Если n0 строго доминируется каким-либо вектором, удовлетворяющим условию 9 , он должен в то же время строго доминироваться некоторыми недоминируемыми векторами, также удовлетворяющими условию 9 . Но мы только что доказали, что все недоминируемые векторы, удовлетворяющие условию 9 , получаются в процессе применения нашего процесса.

Таким образом, вектор n0 строго доминируется, например, вектором n1 , также получаемым нашим процессом.

В результате получено противоречие, поскольку никакой вектор, получаемый при помощи описанного ранее процесса, не может доминировать какой-либо другой вектор, полученный этим же процессом.

Тем самым доказано второе утверждение.

Приближения При практических использованиях описанного процесса построения доминирующей последовательности можно обычно сделать следующее допущение.

Вместо использования выражения Q n1, n2 1- 1- 1- можно, пренебрегая произведением в последнем равенстве, использовать выражение Q n1, n2 . Аналогичным образом для системы, состоящей из s подсистем, можно приближенно записать Q n1, ns Q n qs, 4.11 где n n1, ,ns-1 . Использование данного приближения для случая r 1 приводит к ошибке в достигаемой надежности системы P, не превышающей величины Q2 здесь Q 1 - P . Во всех применениях описанной процедуры оптимального распределения резервных элементов будем в дальнейшем использовать приближенное выражение 4.11 . Еще одно приближение позволяет уменьшить длину доминирующей последовательности. При сравнении пары векторов в таблице можно ввести в рассмотрение допустимую погрешность j по стоимости j-го типа, а также допустимую погрешность q по ненадежности.

Теперь, если какие-нибудь два вектора два вектора в таблице отличаются друг от друга по затратам j-го типа на величину j или менее, то по этому типу затрат они считаются идентичными.

То же относится и к векторам, отличающимся друг от друга по ненадежности на величину q или менее. В результате длина каждой доминирующей последовательности уменьшается.

Некоторые задачи, которые практически не могут быть решены из-за огромных по своей длине доминирующих последовательностей, иногда удается приближенно решить, вводя допустимые погрешности по одному или более факторам.

Сначала следует попытаться решить требуемую задачу точными методами.

Затем, если доминирующие последовательности оказываются слишком длинными для того, чтобы получить решение без соответствующих затруднений вычислительного характера, вводится незначительная допустимая погрешность по ненадежности.

Если и после этого доминирующая последовательность остается слишком длинной, можно либо увеличить допустимую погрешность q, либо ввести дополнительные погрешности j по некоторым типам затрат.

Подобное увеличение допустимых погрешностей или увеличение их количества продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто искомое решение. Начальные значения ni Как будет показано ниже, размеры доминирующих последовательностей определяют масштабы задачи, которая может быть решена на вычислительной машине, а также время, необходимое для получения решения. Поэтому крайне важно стремиться сделать длины доминирующих последовательностей как можно более короткими.

Одним из способов уменьшения длины доминирующих последовательностей является использование наибольших значений ni, какие только возможно подыскать. Метод нахождения таких наибольших начальных значений заключатся в следующем 4 Будем прибавлять по одному элементу каждого типа до тех пор, пока, наконец, при прибавлении очередного элемента не произойдет нарушение хотя бы одного из ограничений. 5 Вычислим значение надежности P для построенной таким образом системы. 6 Из выражения P1- 4.12 определим n0i - минимальное количество элементов i-го типа, необходимых для достижения надежности, равной P или более.

Ясно, что искомое решение задачи оптимального резервирования будет достигаться для величин ni, которые по крайней мере не меньше полученных величин n0i. 5 Таким образом, в качестве начальных значений n0i могут быть взяты величины n0i. Выгодность использования начальных значений может быть видна из следующих примеров, для которых были приведены численные расчеты.

Так, для системы, состоящей из 10 подсистем, при трех ограничениях использование описанного способа привело к уменьшению длины доминирующей последовательности от начала вычислений до момента нарушения одного из ограничений с 334 до 62 членов. Для системы из 20 подсистем при трех ограничениях длина доминирующей последовательности для этапа решения, охватывающего 10 подсистем, оказалась равной 559 членам в то время, как использование начальных значений позволило прийти к решению при результирующей длине доминирующей последовательности, равной всего 69 членам.

Другим методом нахождения начальных величин ni является использование допустимых погрешностей, как это описано в параграфе 2 для нахождения приближенного решения. После получения приближенного решения следует использовать приведенные выше пп. 2, 3. 4.6. ПРОГРАММА ОПТИМИЗАЦИЯ . Руководство пользователя 4.6.1. Что необходимо для запуска программы ОПТИМИЗАЦИЯ ОПТИМИЗАЦИЯ версии 2.0 работает на большинстве типов компьютеров, поступающих сегодня в продажу.

Ниже приведены минимальные и рекомендуемые требования, предъявляемые к конфигурации Вашей системы оборудование и программное обеспечение, выполнение которых необходимо для нормальной работы программы ОПТИМИЗАЦИЯ . ОПТИМИЗАЦИЯ требует Microsoft MS-DOS или IBM PC-DOS версии 3.3 или выше. Узнать номер имеющейся у Вас версии можно, набрав ver в командном режиме MS-DOS. Компьютер совместимый с процессором INTEL 80486 или выше. Желательно иметь процессор INTEL PENTIUM, так как интерфейс программы оптимизирован именно под процессоры этого класса . 2 Мбайт или больше памяти 640 Кбайт обычной памяти и 1024 Кбайт дополнительной . 1 Мбайт свободного пространства на жестком диске и не менее одного дисковода.

Адаптер дисплея, поддерживающий режим VGA. Принтер, подключенный к параллельному порту LPT1, если Вы собираетесь выводить результаты работы с программой ОПТИМИЗАЦИЯ на печать. 4.6.2. Установка программы ОПТИМИЗАЦИЯ Вставьте дискету с дистрибутивом программы ОПТИМИЗАЦИЯ в дисковод.

Замечание. Программа поставляется на дискете емкостью 1,44 Мбайт. В командной строке DOS наберите A INSTALL.EXEа затем нажмите клавишу ENTER. Внимание. Программа ОПТИМИЗАЦИЯ может быть установлена ТОЛЬКО с дисковода A . На экране дисплея появится окно, показанное на рис. 4.1 После нажатия любой клавиши на клавиатуре программа ОПТИМИЗАЦИЯ будет установлена на диск C в каталог C OPTIM. Внимание! Программа ОПТИМИЗАЦИЯ жестко привязана к каталогу C OPTIM и корректно работать может только в этом каталоге, поэтому переносить полностью программу или частично какие-либо файлы в другое место не рекомендуется.

Окно программы-инсталлятора Рис. 4.1. После установки программы ОПТИМИЗАЦИЯ компьютер автоматически выйдет из программы-инсталлятора в командный режим DOS. 4.6.3. Работа с программой ОПТИМИЗАЦИЯ Теперь программа ОПТИМИЗАЦИЯ установлена на Ваш компьютер.

Чтобы начать с ней работать необходимо Перейти на диск С . Если этого не сделано, то в командной строке DOS необходимо набрать С Войти в каталог C OPTIM, набрав в командной строке DOS команду cd C OPTIM Набрать в командной строке DOS команду C OPTIM OPTIM.EXE Если Вы работаете в операционной системе Microsoft Windows 95, то для запуска программы ОПТИМИЗАЦИЯ необходимо открыть папку Мой Компьютер выбрать диск С найти папку OPTIM и открыть ее запустить файл OPTIM.EXE. Для удобства запуска программы ОПТИМИЗАЦИЯ под управлением Microsoft Windows 95, можно сделать следующее Щелкните правой кнопкой мыши по Рабочему Столу Windows 95 в появившемся меню выберите Создать Ярлык в появившемся окне в Командной строке набираем C OPTIM OPTIM.EXE и нажимаем кнопку Далее в следующем окне назовем наш ярлык Оптимизация и нажимаем кнопку Далее выберите иконку и нажмите кнопку Готово.

Теперь у Вас на рабочем столе находится иконка программы ОПТИМИЗАЦИЯ . Далее Вам необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши по этой иконке и из появившегося меню выбрать Свойства выберите закладку Программа и установите флажок напротив надписи Закрывать окно по завершении сеанса работы выберите закладку Экран и установите полноэкранный режим работы нажмите кнопку ОК. Теперь дважды щелкая по созданной иконке Вы запустите программу ОПТИМИЗАЦИЯ . Запустив программу ОПТИМИЗАЦИЯ на экране появится окно, показанное на рис. 4.2. Главное окно программы ОПТИМИЗАЦИЯ Рис. 4.2. Главное окно программы ОПТИМИЗАЦИЯ состоит из следующих элементов В верхней части экрана находится меню, состоящее из двух пунктов Оптимизация - здесь выбирается метод проведения расчетов.

Помощь - здесь можно узнать некоторую информацию о программе ОПТИМИЗАЦИЯ Вверху справа находятся часы. Внизу экрана находится бегущая строка, которая выдает подсказки пользователю и помогает ему работать с программой ОПТИМИЗАЦИЯ . Эта строка будет появляться и при проведении расчетов по методу динамического программирования и при проведении расчетов методом наискорейшего спуска подъема только в этом случае она будет находиться не внизу, как показано на рис.2, а вверху экрана. Замечание Скорость бегущей строки можно регулировать клавишами и - на основной или цифровой клавиатуре. Данные о настройках автоматически сохраняются в файлах конфигурации, тем самым отпадает необходимость вторичного регулирования скорости бегущей строки.

В центре экрана находится окно, в котором изображена информация о проводимой лабораторной работе.

Окно О программе Рис. 4.3 Нажмите клавишу F9 и в меню появится курсор, с помощью которого Вы сможете выбрать необходимый пункт.

Управляется курсор клавишами, и клавишей Enter. Выбрав пункт меню Помощь откроется окно, показанное на рис. 4.3. Здесь Вы сможете узнать о версии программы ОПТИМИЗАЦИЯ , о ее составителе и о ее принадлежности. Выйти из этого из этого окна можно, нажав клавишу ESC. Программа вернется в исходное состояние. Выбор метода проведения расчетов Рис. 4.4. Для начала выполнения лабораторной работы Вам необходимо выбрать метод расчета или это будет метод наискорейшего спуска, или это будет метод динамического программирования.

Для этого снова нажмите F9 и выберите пункт меню Оптимизация. Появится новое меню, состоящее из трех пунктов рис. 4.4 МНС - расчет оптимальной резервированной системы по методу наискорейшего спуска подъема. МДП - расчет оптимальной резервированной системы по методу динамического программирования. Выход - Выход из программы.

Теперь для начала выполнения лабораторной работы Вам только необходимо выбрать нужный метод расчетов. Метод наискорейшего спуска подъема Выбрав метод наискорейшего спуска подъема, на экране появится окно, показанное на рис.4.5. Как уже говорилось выше, в верхней части экрана находится бегущая строка, которая будет подсказывать пользователю, что делать в следующий момент. Нажмите любую клавишу и приступайте к расчету. Сначала программа попросит ввести имя файла, в котором сохранятся результаты Ваших вычислений рис.4.6 . Имя файла должно быть не более 8 символов без расширения расширение Вашему файлу присваивается автоматически. SAV и не должно содержать точек, запятых, тире, дефисов, опострофов, кавычек и подчеркиваний.

В результате чего имя файла примет примерно следующий вид NAME .SAV Главное окно при проведении расчетов методом наискорейшего спуска Рис. 4.5. Ввод имени файла для сохранения результатов вычисления Рис. 4.6. В программе предусмотрена возможность решения двух задач При минимальных затратах удовлетворить требования к показателям надежности При затратах, не превышающих заданной величины, максимизировать показатели надежности В зависимости от того какую задачу Вы выберите и будут заданы соответствующие критерии и ограничения при расчете рис.4.7 . Затем необходимо ввести количество элементов, из которых состоит система, и после этого программа попросит выбрать что вводить или вероятность безотказной работы элементов, или вероятность отказов элементов.

Замечание Необходимо помнить и знать, что вероятность безотказной работы и вероятность отказа не может быть меньше нуля и больше единицы. После этого в зависимости от того, что Вы выбрали, будет предложено ввести соответственно вероятность безотказной работы каждого элемента или вероятность отказа каждого элемента перед вводом вероятности отказа элементов, программа попросит ввести наработку на отказ в часах. Выбор задачи для проведения расчетов Рис. 4.7. Внимание! В числе, которое Вы собираетесь вводить, вместо запятой необходимо писать точку! Затем будет необходимо ввести стоимость каждого элемента системы в условных единицах у.е После этого, в зависимости от того, какую задачу Вы решаете, будет предложено ввести или вероятность безотказной работы системы, которую необходимо достичь для первой задачи, или максимально возможную стоимость системы для второй задачи. Затем будет необходимо подтвердить правильность ввода всех значений.

На этом ввод данных заканчивается, и программа приступает к вычислениям, а затем сохраняет результаты вычислений в файле.

После этого на экране открывается окно рис. 4.8 , в котором можно просмотреть результаты, которые получились в результате проведенных вычислений.

Это окно имеет следующие управляющие клавиши - просмотр страницы влево, вверх, влево, вниз. Номе - перейти на начало страницы End - перейти на конец страницы PgUp - листинг вверх PgDn - листинг вниз F3 - масштаб Тab - поиск нужной строки Esc - выход Просмотр результатов вычислений Рис. 4.8. После просмотра результатов нажмите на клавиатуре Esc, это окно закроется и Вам будет предложено распечатать результаты вычислений на принтере, который подключен к порту LPT1. На этом расчет оптимальной резервированной системы по методу наискорейшего спуска подъема окончен.

Нажмите Esc, и программа снова вернется в главное окно. Метод динамического программирования Нажмите F9 и из меню Оптимизация выберите метод динамического программирования рис. 4.4 . Появится окно, мало отличающееся от окна, которое появляется при расчете методом наискорейшего спуска подъема. Только бегущая строка с подсказками находится внизу экрана.

Для начала работы нажмите клавишу Enter. Будет предложено ввести имя файла, в котором сохранятся Ваши данные. Как и при расчете методом наискорейшего спуска подъема имя файла должно быть не более 8 символов без расширения расширение Вашему файлу присваивается автоматически. SAV и не должно содержать точек, запятых, тире, дефисов, опострофов, кавычек и подчеркиваний.

В результате чего имя файла примет примерно следующий вид NAME .SAV Затем будет необходимо выбрать ограничения, которые наложены на систему рис. 4.9 . Это могут быть Стоимость системы Вес системы Стоимость и вес системы Выбор ограничений, наложенных на систему Рис. 4.9. Далее необходимо указать количество подсистем, из которых состоит система. Внимание! Подсистем может быть 3, 4, 5 или 6 Затем вводятся стоимости каждой подсистемы в условных единицах у.е. и веса каждой подсистемы в выбранных Вами единицах.

После этого программа попросит ввести вероятность отказа каждой подсистемы. Замечание Необходимо помнить и знать, что вероятность отказа не может быть меньше нуля и больше единицы. Внимание! В числе, которое Вы собираетесь вводить, вместо запятой необходимо писать точку! Следующим шагом, в зависимости от выбранных ограничений, необходимо будет ввести максимально возможную стоимость системы или максимально возможный вес системы, или то и другое. После этого программа попросит подтвердить правильность ввода данных и приступит к расчету.

На экране появится таблица рис. 4.10 , в верхнем заголовке которой отображены значения стоимостей, весов и вероятностей отказа для первой подсистемы, причем значения в каждой следующей клеточке если смотреть слева направо получаются в результате прибавления к данной подсистеме одного резервного элемента. Точно также записываются значения для второй подсистемы в заголовок в левой части таблицы. В тело таблицы записываются суммы стоимостей, весов и вероятностей отказов.

Внимание! В самом левом верхнем углу таблицы имеется надпись, обозначающая вероятность отказа подсистемы q E-n Это равнозначно. Поэтому особое внимание следует обратить на число n, которое может изменяться в зависимости от порядка числа. Выбор доминирующей последовательности Рис. 4.10. В таблице находится курсор, который управляется клавишами. Теперь необходимо с помощью этого курсора выделить доминирующую последовательность.

Для этого подведите курсор к нужному элементу и нажмите Ins. Значения внутри клеточки выделятся ярко белым цветом, затем подведите курсор к другому элементу и выделите его. Если Вы ошиблись, то снять выделение можно, нажав еще раз клавишу Ins. По окончании выделения доминирующей последовательности нажмите Enter. Тем самым Вы объединили две подсистемы в одну. Затем программа подключает следующую подсистему и выводится следующая таблица, в верхнем заголовке которой находятся объединенные первые две подсистемы, а в заголовке слева находится следующая подсистема.

Далее необходимо провести те же операции, что и с первой таблицей, в результате чего будут объединены уже три системы и так далее, до тех пор, пока не будет подключена последняя подсистема рис. 4.11 . Выбор наилучшего элемента Рис. 4.11. В появившейся таблице необходимо выбрать уже не доминирующую последовательность, а один наиболее лучший элемент, удовлетворяющий заданным требованиям.

После выбора нажмите Enter. Насколько правильно Вы выберите доминирующие последовательности и наиболее лучший элемент, настолько верные результаты Вы получите. После выбора лучшего элемента программа произведет некоторые расчеты и выдаст информацию о том, сколько резервных элементов необходимо для каждой подсистемы. Эта информация сохранится в файле под Вашим именем. Затем будет предложено распечатать результаты расчетов на принтере, который подключен к порту LPT1. После этого программа автоматически возвращается в главное окно. Далее Вы можете повторить свои расчеты, произвести новые расчеты этим или другим методом или выйти из программы, выбрав из меню Оптимизация подменю Выход, или просто нажав клавишу Esc. 4.7. Содержание отчета по лабораторной работе Отчет по лабораторной работе должен содержать рассчитанные КПН, оптимальную структуру РЭС и