文档介绍：人机系统可靠性计算
【大纲考试内容要求】:
1、熟悉人机系统可靠性计算;
2、掌握人机系统可靠性设计原则。
【教材内容】:
四、人机系统可靠性计算
(一)系统中人的可靠度计算
由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化,因此人的可靠性是不稳定的。人的可靠度计算(定量计算)也是很困难的。

系统不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率,称为人的基本可靠度,用r表示。人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示:
r=a1a2a3                      (4—10)
式中a1——输入可靠度,考虑感知信号及其意义,时有失误;
a2——判断可靠度,考虑进行判断时失误;
a3——输出可靠度,考虑输出信息时运动器官执行失误,如按错开关。
上式是外部环境在理想状态下的可靠度值。a1,a2,a3,各值如表4—3所示。
表4-3可靠度计算
人的作业方式可分为两种情况,一种是在工作时间内连续性作业,另一种是间歇性作业。下面分别说明这两种作业人的可靠度的确定方法。
(1)连续作业。在作业时间内连续进行监视和操纵的作业称为连续作业,例如控制人员连续观察仪表并连续调节流量;汽车司机连续观察线路并连续操纵方向盘等。
连续操作的人的基本可靠度可以用时间函数表示如下:
r(t)=exp[∫0+∞l(t)dt]                  (4—11)
式中r(t)——连续性操作人的基本可靠度;
t——连续工作时间;
l(t)——t时间内人的差错率。
(2)间歇性作业。在作业时间内不连续地观察和作业,称为间歇性作业,例如,汽车司机观察汽车上的仪表,换挡、制动等。对间歇性作业一般采用失败动作的次数来描述可靠度,其计算公式为:
r=l一p(n/N)                         (4—12)
式中N——总动作次数;
n——失败动作次数;
p——概率符号。

考虑了外部环境因素的人的可靠度RH为:
RH=1—bl·b2·b3·b4·bs(1—r)         (4一13)
式中b1——作业时间系数;
b2——作业操作频率系数;
b3——作业危险度系数;
b4——作业生理和心理条件系数;
b5——作业环境条件系数;
(1-r)——作业的基本失效概率或基本不可靠度。
r可根据表4—4及式(4—10)求出。b1~b5;可根据表4—4来确定。
表4--4  可靠度RH的系数(bl~b5)
(二)人机系统的可靠度计算
人机系统组成的串联系统可按下式表达:
Rs=RH·RM    (4—14)
式中Rs——人机系统可靠度;
RH——人的操作可靠度;
RM——机器设备可靠度。
人机系统可靠度采用并联方法来提高。常用的并联方法有并行工作冗余法和后备冗余法。并行工作冗余法是同时使用两个以上相同单元来完成同一系统任务,当一个单元失效时,其余单元仍能完成工作的并联系统。后备冗余法也是配备两个以上相同单元来完成同一系统的并联系统。它与并行工作冗余法不同之处在于后备冗余法有备用单元,当系统出现故障时,才启用备用单元。

当系统由两人监控时,控制如图4—8所示。一旦发生异常情况应立即切断电源。该系统有以下两种控