Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Математика. Механика. Информатика

ISSN 1816-9791 (Print)
ISSN 2541-9005 (Online)


Для цитирования:

Larkin E. V., Akimenko T. A., Bogomolov A. V. Modeling the reliability of the onboard equipment of a mobile robot [Ларкин Е. В., Акименко Т. А., Богомолов А. В. Моделирование надежности бортового оборудования мобильного робота] // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Математика. Механика. Информатика. 2021. Т. 21, вып. 3. С. 390-399. DOI: 10.18500/1816-9791-2021-21-3-390-399


Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
31.08.2021
Полный текст:
(downloads: 71)
Язык публикации: 
английский
Рубрика: 
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
631.353.3

Modeling the reliability of the onboard equipment of a mobile robot
[Моделирование надежности бортового оборудования мобильного робота]

Авторы: 
Ларкин Евгений Васильевич, Тульский государственный университет
Акименко Татьяна Алексеевна, Тульский государственный университет
Богомолов Алексей Валерьевич, Санкт-Петербургский Федеральный исследовательcкий центр РАН
Аннотация: 

Исследованы мобильные роботы со сложным бортовым оборудованием. Показано, что бортовое оборудование для обеспечения требуемых параметров надежности должно обладать отказоустойчивыми свойствами, а для проектирования такого оборудования необходима адекватная модель оценивания его надежности. Рассмотрен подход, связанный с созданием модели, основанной на теории параллельных полумарковских процессов. На первом этапе моделирования определяется срок службы единственного блока в сложном цикле устранения неисправностей. Получены зависимости для расчета временных интервалов и вероятностей блуждания по обычным полумарковским процессам для общего случая. На втором этапе обычные процессы включаются в параллельный, который имитирует срок службы оборудования в целом. Для упрощения расчетов предложена цифровая модель неисправностей с использованием процедуры построения гистограмм. Показано, что количество выборок позволяет контролировать как точность, так и вычислительную сложность процедуры расчета параметров надежности.

Благодарности: 
Работа поддержана грантом Президента Российской Федерации для государственной поддержки ведущих научных школ Российской Федерации (НШ-2553.2020.8).
Список источников: 
  1. Tzafestas S. G. Introduction to Mobile Robot Control. Elsevier, 2014. 750 p. https://doi.org/10.1016/C2013-0-01365-5
  2. Landau I. D., Zito G. Digital Control Systems: Design, Identification and Implementation. Springer-Verlag London, 2006. 484 p. https://doi.org/10.1007/978-1-84628-056-6
  3. Astr om J., Wittenmark B. Computer-Controlled Systems: Theory and Design. (Dover Books on Electrical Engineering). Third Edition. Dover Publ., 2011. 576 p.
  4. Rousand M. Reliability of Safety-Critical Systems: Theory and Applications. John Wiley & Sons, 2014. 466 p.
  5. Sanchez-Silva M., Klutke G.-A. Reliability and Life-Cycle Analysis of Deteriorating Systems. (Springer Series in Reliability Engineering). Switzerland, Springer International Publishing, 2016. 356 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-20946-3
  6. O’Conner P., Kleyner A. Practical Reliability Engineering. John Willey & Sons, 2012. 512 p.
  7. Koren I., Krishna C. Fault Tolerant Systems. San Francisco, CA, Morgan Kaufmann Publ., 2007. 400 p.
  8. Dubrova E. Fault-Tolerant Design. Springer-Verlag New York, Springer Science+Business Media New York. 2013. 185 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-2113-9
  9. Zhang Y., Jiang J. Bibliographical review on reconfigurable fault-tolerant control systems. Annual Reviews in Control, 2008, vol. 32, iss. 2, pp. 229–252. https://doi.org/10.1016/j.arcontrol.2008.03.008
  10. Bielecki T. R., Jakubowski J., Nieweglowski M. Conditional Markov chains: Properties, construction and structured dependence. Stochastic Processes and their Applications, 2017, vol. 127, iss. 4, pp. 1125–1170. https://doi.org/10.1016/j.spa.2016.07.010
  11. Ching W. K., Huang X., Ng M. K., Siu T. K. Markov Chains: Models, Algorithms and Applications. (International Series in Operations Research & Management Science, vol. 189). Springer Science+Business Media New York, 2013. 241 p.
  12. Howard R. A. Dynamic Probabilistic Systems. Vol. 1: Markov Models. (Dover Books on Mathematics). Dover Publ., 2007. 608 p.
  13. Howard R. A. Dynamic Probabilistic Systems. Vol. II: Semi-Markov and Decision Processes. (Dover Books on Mathematics). Dover Publ., 2007. 576 p.
  14. Janssen J., Manca R. Applied Semi-Markov Processes. Springer US, 2006. 310 p. https://doi.org/10.1007/0-387-29548-8
  15. Larkin E., Ivutin A., Malikov A. Petri-Markov model of fault-tolerant computer systems. 2017 4th International Conference on Control, Decision and Information Technologies (CoDIT), 2017, pp. 0416–0420. https://doi.org/10.1109/CoDIT.2017.8102627
  16. Naess A., Leira B. J., Batsevich O. System reliability analysis by enhanced Monte Carlo simulation. Structural Safety, 2009, vol. 31, iss. 5, pp. 349–355. https://doi.org/10.1016/j.strusafe.2009.02.004
  17. Sudret B. Global sensitivity analysis using polinomial chaos expansion. Reliability Engineering & System Safety, 2009, vol. 93, iss. 7, pp. 964–979. https://doi.org/10.1016/j.ress.2007.04.002
  18. Zaghami S. A., Gunavan I., Shultmann F. Exact reliability evaluation of infrastructure networks using draph theory. Quality and Reliability Engineering International, 2020, vol. 36, iss. 2, pp. 498–510. https://doi.org/10.1002/qre.2574
  19. Finkelstain M. Failure Rate Modelling for Reliability and Risk. (Springer Series in Reliability Engineering). London, Springer, 2008. 290 p. https://doi.org/10.1007/978-1-84800- 986-8
  20. Ivutin A. N., Larkin E. V. Simulation of concurrent games. Bulletin of the South Ural State University. Series: Mathematical Modelling, Programming and Computer Software, 2015, vol. 8, no. 2, pp. 43–54. https://doi.org/10.14529/mmp150204
  21. Larkin E. V., Ivutin A. N. “Сoncurrency” in M-L-parallel semi-Markov process. MATEC Web of Conferences, 2017, vol. 108, article ID 05003. https://doi.org/10.1051/matecconf/ 201710805003
  22. Petersen P. Linear Algebra. (Undergraduate Texts in Mathematics). New York, SpringerVerlag, 2012. 390 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-3612-6
  23. Bauer H. Probability Theory. Berlin, New York, de Gruyter Publ., 1996. 540 p.
Поступила в редакцию: 
04.11.2019
Принята к публикации: 
16.01.2021
Опубликована: 
31.08.2021