автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Совершенствование мехатронных модулей искусственного сердца на основе анализа вероятности безотказной работы компонентов

005042598

и

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

1 0 '«'мй' ¿(>12

Владимир 2012

005042598

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 руководитель: Научный консультант: Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Морозов Валентин Васильевич

кандидат технических наук, доцент Жданов Алексей Валерьевич

доктор технических наук, профессор Веселое Олег Вениаминович

кандидат технических наук Глинкин Сергей Александрович

Ведущая организация: AHO «Всероссийский научно-

исследовательский 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, 33-13-91

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/^L

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 медико-технического 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 МАТЬАВ.

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 па 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, 19-21 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 8 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.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

а) в собранном виде б) в разобранном виде

Рисунок 1. Мехатронный модуль системы искусственного сердг/а и вспомогательного

кровообращения

На рисунке обозначено: 1 - толкатель, 2 - корпус МП, 3 - направляющая, 4 - втулка, 5, 9 - подшипники (условное изображение), 6 - ДПТ с полым ротором, 7 - крышка корпуса РВМ, 3 - корпус РВМ, 10 - кольцо датчиков, 11- крышка МП. 12 - выходной штуцер. 13 - 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 нх 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.

Счетчик перехода к, Хк (г), определяется как количество раз, которое переход «отработал» к моменту времени t. Для каждого перехода к время его работы определяется как {фк{п),п еМ}, которое означает

продолжительность »-ой работы перехода к . Для основного перехода к1 его счетчик вычисляется как X. (/) = [//$], где [/] - наибольшее целое число, меньшее к.

Расчет счетчиков основывается па 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: И-структура сети, ИЛИ-структура сети: (одноуровневые и многоуровневые входные состояния); переход с несколькими входами и выходами.

Для вычисления вероятности возникновения ошибки вводится величина / (0 - вероятность того, что / -й переход отработает к моменту времени 'Рл - множество переходов в последовательности 5 . 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 времени ? через заданную последовательность переходов, является результатом всех вероятностей того, что переходы из данной последовательности отработают, т.е.

*■.(')= П/-о. О)

/еЧ',

Вероятность безотказной работы в этом случае рассчитывается как

*,(')= 1-П о-/.('))• (2)

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, Д мм 92

2 Толщина, мм 56

3 Полный объем ИЖС, V, мл 250

4 Объем ударного выброса V, мл 75

5 Вес имплантируемого блока, Р, г 500

6 Максимальный ход подвижной мембраны, Л, мм 20

7 Макс, теоретическая производительность, л/мин 5,4

8 Количество пар полюсов двигателя, р 5

9 Напряжение питания, ¡У, В 12

а) стенд б) экспериментальный образег/

Рис. j. Внешний вид стенда для исследования надежности ММ ИС и В К 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"', 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:

Т Тх1 + Г х, + х, =

к > . >}/.

О < I <1с\

T/x2+x2=[vl-v';yl-vтr{x2jl /с </</,;

ТА + *> = -к» + <, -& )1

7Д + х4 =-у'„„,/,„</</,; Гх5 + х5 <(<(,,;

начальными и краевыми

100 1 90 200 250 300 350 430 403 ¿00 ;

ОН ВТ о СУ

Рис. 4. Диаграмма распределения количества

отказов по времени на промежутке I = (0,500), где Н - недопустимое давление в камере желудочка, Т~ недопустимая температура, СУ - отказ СУ

условиями

X,(о) = х,(о) = 0;х,) = хг((с) = Я,;х,(/,) = х2);х,(г,) = х,(г,);

*2 (',) = (л ); (/,„,) = *4 (/„ )=Н\х, (/,„ ) = х4 (/и ) = 0; ) = ('„); )=(',,); ('„)=0; х5 (г,,)=о, где х, - выходное перемещение в изоволюметрическую стадию систолы, х,,х, - выходные перемещения в фазу изгнания (2 и 3 фазы), х4,х5 -выходные перемещения в фазу диастолы (4 и 5 фазы), Т. = г/МП/сохх82хс -постоянная времени, вызванная растяжимостью камеры ИЖС, г] - КПД исполнительного механизма, О) п - угловая передача холостого хода двигателя, X, = V/со - передаточная функция исполнительного механизма, с -коэффициент упругости стенок камеры ИЖС, Мп - пусковой момент двигателя, Ту - электромеханическая постоянная времени ММ, у' = Vпи -идеальная скорость нагрузки, м' ' =ухх 5хГ/1/г]М„ - эквивалентная скорость нормального давления р, V,,,(х) = у,.9Ггр(х)/г/М„ - эквивалентная скорость сил вязкого трения, Н - полный ход штока, Н - перемещение, затрачиваемое на нагнетание давления.

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

9

♦ \аД У» "-6 АО 6 ^г

а) с реверсивным приводом

6) с нереверсивным приводом

Рис. 5. Сеть Петри для ММ имплантируемой системы ИС и ВК В рассматриваемой сети отказ фиксируется при возникновен

состояния рп через переходы и в момент времени (. Для расчс. вероятности безотказной работы использовался метод счетчиков I переходов с ИЛИ-структурой.

Для рассматриваемого случая

Л(/) = 1- ПЬ~М'-Ф,)\ где С

/ /ЙФ,

Таким образом, итоговая формула вероятности безотказной рабо имеет вид

т = , _ Г, _ __I, _ ('-Фгг)/Фп

где фи - наработка до отказа перехода ^(возникновение недопустимс давления в камере ИЖС), фп - наработка до отказа перехода | (возникновение недопустимо высокой температуры), - наработка / отказа перехода ¡¡0 (возникновение недопустимого давления в камере ИЖ1 /

ф\4 - наработка до отказа перехода /4 (ошибка системы управления), ф2\ -

наработка до отказа перехода , ф22 - наработка до отказа перехода ^ , ф2ъ

- 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 были рассчитаны значения наработки до отказа в часах: фи = 385,2, ф[г = 354,3, фп =326,6, фы = 374,5, <021 = 374,5, ф22 = 354,3, ф1Ъ = 360,5.

Для этих значений получаем вероятности безотказной работы для каждого их 4 случаев Л,, = 0,98 , Л21 = 0.99 , Л|3=0,98, /?14 = 0,98 , среднее итоговое значение вероятности безотказной работы для них 0.98 .

График /-"(/) (I) вероятности возникновения отказа на промежутке времени в часах / = (0,500) и значении наработки до отказа в часах фи = (0,500) приведен на рис. 6. Похожие графики были получены и для значений фХ2, фп, . 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.

Рис. 6. График Т7^) вероятности возникновения отказа на промежутке времени в часах / = (0,500) и наработке до отказа в часах фп = (0,500) Степень адекватности модели

Рис. 7. Графики вероятности Я (/) возникновения отказа на промежутке времени I = (0,500) и значениях наработки до отказа. была

надежности

оценена путем

сопоставления результатов прогноза среднего времени возникновения отказа, полученного в модели (глава 4), и экспериментальных данных на промежутке времени в часах / = (0.600). 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 равным 0,99. 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.

1500 ЭОСО 2500 3<Я0 3500

Рис. 8. Диаграмма среднего значения наработки до отказа (прогноз) на

промежутке времени в часах / = (400,1000), где Н - отказ из-за недопустимого давления в камере желудочка, Т - отказ из-за недопустимой температуры, СУ - отказ СУ

Рис. 9. Диаграмма среднего значения

наработки до отказа (прогноз) на проме.жутке времени ! = (1000,5000), где Н - отказ из-за недопустимого давления в камере желудочка, Т - отказ из-за недопустимой температуры, СУ - отказ 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 И С 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) ни промежутке времени в часах б) на промежутке времени в часах

г = (350,1000) г = (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 ВК на промежутке времени в часах / = (0,500) после увеличения КПФ -0,99 , для ММ с нереверсивным приводом - 0,992 .Сравнительные диаграммы прогнозируемой вероятности безотказной работы модуля приведены на рис. 11.

а) на промежутке времени в часах б) на промежутке времени в часах

( = (350,1000) г ='(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 работы составила 0,98. 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 безотказной работы до 0,99 .

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, A.B. 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 16842626.

3. Трефилов, М.А. Анализ надежности мехатронного модуля системы вспомогательного кровообращения с использованием сетей Петри [Текст] / М.А. Трефилов, A.B. 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 A.B., 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 978-5-8356-0913-0.

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 информационно-измерительных систем подвижных объектов с использованием сетей Петри [Текст] / М.А. Трефилов, A.B. Жданов // Исследование, проектирование, испытание и эксплуатация информационно-измерительных устройств военной техники / М.: Издательство РАРАН, 2010. - С. 172-174.

8. Трефилов, М.А. Исследование надежности мехатронных приводов поступательного перемещения [Текст] / М.А. Трефилов, A.B. Жданов // Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования / Вологда: ВоГТУ, 2010. - в 2.т., т.2. - С. 137-141 - ISBN 9785-87851-410-1.

9. Трефилов, М.А. Анализ вероятности отказов технической системы на основе ее модели в виде сети Петри [Текст] / М.А. Трефилов, A.B. Жданов // Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике / Новочеркасск: ЮРГТУ, 2011. - С. 13-14 - ISBN 978-5-999701053.

Личный вклад соискателя в публикациях

[I] - 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 60x84/16. Бумага для множит, техники. Гарнитура Тайме. Печать офсетная. Усл. печ. л. . Тираж 100 экз. Заказ

Редакциоино-издательский комплекс Владимирского государственного университета. 600000, Владимир, ул. Горького, 87

Обозначения и сокращения.

Введение.

Глава 1. Мехатронные модули, их особенности. Надежность мехатронных модулей, ее параметры и способы оценки.

1.1. Медико-технические требования к системам вспомогательного кровообращения.

1.2. Надежность мехатронных модулей систем вспомогательного кровообращения.

1.2.1. Основные понятия надежности мехатронных модулей.

1.2.2. Показатели надежности мехатронных модулей.

1.3. Моделирование надежности мехатронных модулей.

1.4. Обзор методов моделирования надежности мехатронных модулей.

1.5. Постановка задачи исследования.

Глава 2. Разработка математической модели безотказности мехатронного модуля на базе сетей Петри.

2.1. Основные подходы к моделированию безотказности мехатронных модулей с использованием сетей Петри.

2.2. Применение сетей Петри для анализа безотказности мехатронного модуля.

2.3. Определение вероятности возникновения отказа в работе мехатронного модуля.

2.4. Пример использования сети Петри для моделирования надежности мехатронного модуля.

2.5. Выводы по главе 2.

Глава 3. Экспериментальные исследования надежности мехатронных модулей систем вспомогательного кровообращения.

3.1. Классификация типов отказов мехатронных модулей систем вспомогательного кровообращения.

3.2. Описание объекта исследований, методики испытаний и экспериментальных стендов.

3.2.1. Описание объекта исследования.

3.2.2. Описание системы управления экспериментального мехатронного модуля

3.2.3. Описание мехатронного модуля осевого насоса имплантируемой системы вспомогательного кровообращения.

3.3. Проведение испытаний и оценка результатов.

3.3.1. Расчет вероятности безотказной работы мехатронного модуля системы вспомогательного кровообращения.

3.3.2. Расчет вероятности безотказной работы мехатронного модуля имплантируемой системы вспомогательного кровообращения с нереверсивным приводом.

3.4. Выводы по главе 3.

Глава 4. Разработка методики совершенствования мехатронного модуля искусственного сердца.

4.1. Построение прогноза значений параметров безотказности.

4.2. Методика совершенствования ММ на основе анализа безотказности.

4.3. Выводы по главе 4.

Проблема замены жизненно важных органов искусственными является одной из наиболее актуальных в современной медицине и затрагивает широкий круг вопросов медицинского, и медико-технического характера. В настоящее время для мехатронных модулей медицинского оборудования становятся наиболее важными вопросы повышения надежности, безопасности и эффективности. Важной проблемой функционирования искусственного сердца является создание надежного привода, 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 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 направление исследования 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:

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

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

3. 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 МАТЪАВ.

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 искусственного сердца.

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 7 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, 19-21 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 8 публикациях, в том числе в 3 статьях в реферируемых изданиях из перечня ВАК.

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 работы составила 0,98. 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 безотказной работы до 0,99 .

104

1. Абакумов М.В. Методика математического моделирования сердечнососудистой системы. М.:МГУ, 1999. - 11 с.

2. Барлоу Р., Прошан Ф. Математическая теория надежности. М.: Советское радио, 1969. - 488 с.

3. Беленький Ю.М., Зеленков Г.С., Микеров А.Г. Выбор и программирование параметров бесконтактного моментного привода. Л.: ЛДНПТ, 1990. - 24 с.

4. Беляев Ю.К., Богатырев В,А., Болотин В.В. надежность технических систем : Справочник / Ушаков И.А. М.: Радио и связь, 1985. - 608 с.

5. Берг А.И. Кибернетика и надежность. М.: Знание, 1963. - 32 с.

6. Берг А.И., Бруевич Н.Г. О надежности сложных технических систем. // Сборник трудов семинара Секции надежности Научного совета по комплексной проблеме «Кибернетика» при Президиуме АН СССР. М.: Советское радио, 1966. - 324 с.

7. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1984. - 312 с.

8. Бруевич Н.Г. Вопросы точности и надежности в машиностроении. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1962. - 194 с.

9. ГОСТ Р 51167-1998. Графические модели технологических процессов переработки данных. Введ. 1999-01-01. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1998.

10. Дебейки М., Готго А. Новая жизнь сердца. М.: ГЭОТАР МЕДИЦИНА, 1998.-376 с.

11. Дружинин Г.В. Надёжность автоматизированных систем. М.: энергия, 1977.

12. Егоров О.Д., Подураев Ю.В. Мехатронные модули. Расчет и конструирование : Учебное пособие. М.: МГТУ «СТАНКИН», 2004. - 360 с.

13. Жданов A.B. Повышение надежности и долговечности мехатронных приводов искусственного сердца. // Проблемы исследования и проектирования машин: сб. ст. междунар. науч.-техн. конф. Пенза: ПДЗ, 2005.-С. 70-72.

14. Жданов A.B. Создание цифровой системы управления автономным имплантируемым аппаратом вспомогательного кровообращения // Актуальные проблемы машиностроения: материалы I Междунар. науч-техн. конф. Владимир, 2001. - С. 199-202.

15. Исии Т., Самояма И., Иноуэ X. Мехатроника. М.: Мир, 1988.

16. Каган В.Г. Электроприводы с предельным быстродействием для систем воспроизведения движений. М.: Энергия, 1975. - 240 с.

17. Киселев Ю.М., Осипов А.П., Мордашев В.М. Обоснование выбора типа теплового двигателя для имлантируемого искусственного сердца // Проблемы трансплантологии и искусственных органов. М.: НИИТиИО, 1993. - С. 121123.

18. Копылов А.И. Разработка и исследование электропривода аппаратов искусственного сердца: Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. тех. наук. МЭИ.-М., 1982.-20 с.

19. Куликов Н.И., Толпекин В.Е. Вспомогательное кровообращение и основы системного подхода к проектированию имплантируемых технических средств с пульсирующим кровотоком. М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2009. -292 с. ISBN 978-5-7035-2135-9

20. Медико-технические требования на создание электромеханической имплантируемой системы обхода левого желудочка сердца. М.: НИИТиИО, 2001.- Юс.

21. Морозов В.В. Имплантируемая система вспомогательного кровообращения на базе мехатронных модулей : монография. Владимир : Изд-во Владим. гос. ун-та, 2006. - 134 с.

22. Морозов В.В., Новикова Ю.А. Биотехнические проблемы создания трансплантируемого искусственного сердца // Актуальные проблемы машиностроения: Материалы I Междунар. науч.-техн. конф. / Владим. гос. ун-т. Владимир, 2001. С. 199-202.

23. Морозов В.В., Костерин А.Б., Новикова Е.А. Плавность динамических звеньев электромеханических приводов. / Морозов В.В. Владимир: ВлГУ, 1999-С. 25-36

24. Морозов В.В., Новикова Е.А., Костерин А.Б. Управление мехатронным модулем имплантируемой системы вспомогательного кровообращения / Мехатроника, автоматизация, управление. 2003. - №10 - С. 26-28. - ISSN 1684-6427

25. Новикова Ю.А. Моделирование динамики мехатронного привода имплантируемой системы вспомогательного кровообращения // Актуальные проблемы машиностроения: материалы II Междунар. науч-техн. конф. -Владимир, 2002. С. 272-275. - ISBN 5-89368-531-Х

26. Новикова Ю.А. Модель управления мехатронным приводом искусственного сердца // Мехатроника, автоматизация, управление: тр. I Всерос. науч-техн. конф. с междунар. участием. -М.: Новые технологии, 2004. С. 171-172

27. Олсон Г., Пиани Дж. Цифровые системы автоматизации управления. СПб: Невский Диалект, 2001. - 557 с.

28. Острейковский В.А. Теория надежности: Учеб. Для вузов / Острейковский В.А. М.: Высш. шк., 2003. - 463 с.

29. Половко A.M., Гуров C.B. Основы теории надежности. СПб: БХВ-Петербург, 2006. ISBN 5-94157-541-6

30. Понтрягин JI.C. Обыкновенные дифференциальные уравнения. М. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. - 400 с. - ISBN 5-93972053-6

31. Проников A.C. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978. - 592 с.

32. Решетов Д.Н., Иванов A.C., Фадеев В.З. Надежность машин : учебное пособие. / Решетов Д.Н. М.: Высшая школа, 1988.

33. Сифоров В.И. Надежность технических систем и изделий. М.: Наука, 1965. -37 с.

34. Смелягин А.И. Синтез и исследование машин и механизмов с электромеханическим приводом. Новосибирск: Наука, 1991. - С.216-226.

35. Трефилов М.А., Морозов В.В., Жданов A.B. Исследование надежности электромеханических приводов с помощью аппарата сетей Петри / Мехатроника, автоматизация, управление М.: Новые технологии, 2011. -№ 7. - С. 26-30. ISSN 1684-6427

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

37. Трефилов М.А., Жданов A.B. Анализ надежности мехатронного модуля системы вспомогательного кровообращения с использованием сетей Петри // Современные проблемы науки и образования. 2012. - № 1 - С. 54-57 ISSN -1817-6321

38. Турпаев А.И. Винтовые механизмы и передачи. М.: Машиностроение, 1982. - 224 с.

39. Шишонок Н.А. Надежность и эксплуатация радиоэлектронной техники. -Киев, 1965.

40. Шумаков В.И., Толпекин В.Е., Шумаков Д.Е. Искусственное сердце и вспомогательное кровообращение. М.: Янус - 2002

41. Aho А.V., Hopcroft J.E., Ullman J.D. Data structures and algorithms. Readind, Massachusetts: Addison-Wesley, 1987

42. Bender К., Broy M., Pretschner A., Stauner T. Model based development of hybrid systems. // Modelling, Analysis and Desing of Hybrid Systems 2002 - №279 -pp. 37-52

43. Bradley D., Seward D., Dawson D., Burge S. Mechatronics. New York: Stanley1. Thornes 2000

44. Breedveld P.C. Port-based modeling of mechatronic systems // Mathematics and Computers in Simulation. 2004 - №66 - pp. 99-127

45. Broenink J.F. and Weustink P.B.T. A combined-system simulator for mechatronic systems. // Modelling and Simulation 1996 - №2 - pp. 10-15 ISBN 1-56555097-8

46. Burmester S., Giese H., Tichy M. Model-driven development of reconfigurable mechatronic systems with mechatronic UML // MDAFA 2005 - pp. 47-61

47. Caccavale F., Walker I.D. Observer-based fault detection for robot manipulators. // IEEE International Conference on Robotics and Automation. Albuquerque, NM - 1997-pp. 2881-2887

48. Craig K., DeVito M., Mattice M., LaVigna C., Teolis C. Mechatronic integration modeling. // IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, Atlanta, USA 1999 - pp. 1032- 1037

49. De Parsis C., Isidori A. A geometric approach to nonlinear fault detection andisolation. // IEEE Transactions on Automatic Control 2001 - №46 - pp. 853-865110

50. Dhillon B.S. Robot reliability and safety. New York: Springer-Verlag, 1991

51. Dilger E., Karrelmeyer R., Straube B. Fault tolerant mechatronics. // 10th IEEE International On-line Testing Symposium

52. Elmqvist H., Bruck D. Constructs for object-oriented modeling of hybrid systems. // Eurosim Simulation Congress, Vienna, Austria 1995

53. Groothuis M.A., Broenink J.F. Multi-view methodology for the design of embedded mechatronic control systems // Conference on Computer Aided Control Systems Design. 2006 - pp. 416 - 421

54. Grosu R., Stauner T., Broy M. A modular visual model for hybrid systems. // Proc. of Formal Techniques in Real-Time and Fault-Tolerant Systems 1998

55. Isermann, R. Model-based fault-detection and diagnosis status and applications. / R. Isermann // Annual Reviews in Control. - 2005 - №29 - pp. 71-85

56. Isidori A. Nonlinear control systems. London, UK: Springer-Verlag, 1995

57. Jensen K. Coloured Petri nets. Basic concepts, analysis methods and practical use. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 1997 ISBN 3-540-60943-1

58. Hammouri H., Kinnaert M., El Yaagoubi E.H. Observer-based approach of fault detection and isolation for nonlinear systems. // IEEE Transactiona and Automatic Control 1999 - №44 - pp. 1879-1884

59. Harel D., State charts : a visual formalism for complex systems // Science of Computer Programming. Amsterdam, 1987 - №37 - pp. 44-48

60. Herpel H.-J., Glesner M. Rapid prototyping of real-time information processing units for mechatronic systems // Real-Time Systems. 1998 - №14 - pp. 269-291

61. Honda N. Ultracompact, Completely permanent use electromechanical ventricular assist device and total artificial heart // The International Journal of Artificial Organs. 2002. - №23. - pp. 253-261

62. Hostert C., Maas S., Zurbes A. Dynamic simulation Of mechatronic systems. // Revue Technique Luxembourgeoise. 2007 - №1 - pp. 17-20

63. Hummel T., Duridanova V. Modelling of embedded mechatronic systems using hybrid Petri nets. // IASTED International Conference Modelling, Identification, and Control. Innsbruck: IASTED/ACTA Press, 2001, pp. 521-526. ISBN 08898-6316-4

64. Hung S.T., Gabel M.J. An open system interconnection model for mechatronics. // IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics Proceedings, Como, Italy 2001 - pp. 440-445

65. Labeau P.E., Smidt C., Swaminathan S. Dynamic reliability: towards an integrated platform for probabilistic risk assessment // Reliability Engineering and System Safety. 2000 - №68 - pp. 219-254

66. Larses O., Adamsson N. Drivers for model based development of mechatronic systems. // Design. 2004 - № 1 - pp. 1-6

67. Lee H.S. Application of moving-actuator type pump as a ventricular assist device: In vitro and in vivo studies // The International Journal of Artificial Organs. -2002.-№23.-pp. 556-561

68. Leuschen M.L., Walker I.D., Cavallaro J.R. Experimental AR fault detection method for a hydraulic robot. // ANS 9th Topical Meeting on Robotics and Remote Systems-2001 -p.F131

69. Karnopp D.C., Margolis D.L., Rosenberg R.C. System dynamics : A unified approach. New York: John Wiley and Sons, Inc. - 1990

70. Katsuhiko O. Modern control engineering. New York: Prentice Hall, 1997

71. McPhee J.J. On the use of linear graph theory in multibody system dymanics. // Nonlinear dymanics 1996 - №9 - pp. 73-90

72. Morozov V.V., Zhdanov A.V. Electromechanical units helps artificial heart // Artificial Organs. 1998. - Vol.22. - №3 - pp. 260-262. - ISSN 0160-564X

73. Mrozek Z. Computer aided design of mechatronic systems. // International Journal of Applied Mathematics and Computer Science 2003 - №13 - pp. 255-267

74. Nose Y., Motomure T. Cardiac prosthesis. ICMG publication artificial organs. V. III.-2001. -P.238.

75. Ogata K. Modern control engineering. New York: Prentice Hall, 2002

76. Papadopoulos E.G., Chasparis G.C. Analysis and model-based control of servomechanisms with friction. // IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems EPFL, Lausanne, Switzerland 2002 - pp. 21092114

77. Pelz G. Mechatronic Systems New York: John Wiley and Sons, Inc. - 2003

78. Petersen J.L. Petri net theory and modeling systems. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1981

79. Popovic D., Vlacic L. Mechatronic in engineering design and product development. New York: Marcel Dekker, Inc - 1999

80. Rodjk M., Jezernik K., Trlep M. Mechatronic systems' control design using dynamic emulation of mechanical loads // Automatica. 2006 - №47 - pp. 11-18

81. Selic B., Gullekson G., Ward P. Real-time object-oriented modeling. New York: John Wiley and Sons, Inc - 1994

82. Seshu S., Reed M.B. Linear graph and electrical networks. Reading, Massachusetts: Addison-Wesley, 1961

83. Stadler W. Analytical robotics and mechatronics. New York: Mc-Graw-Hill, 1995

84. Swaminathan S., Smidts C. The event sequence diagram framework for dynamic PRA. // Reliability Engineering and System Safety. 1999 - №64 - pp. 18-26

85. Van Amerongen J., Breedveld P. Modelling of physical systems for design and control of mechatronic systems. // Annual Reviews in Control 2003 - №27 - pp. 87-117

86. Wieting R. Hybrid high-level nets. // Proceedings of the 1996 Winter Simulation Conference, Colorado, USA 1996 - pp. 848-855

87. Wünnenberg J., Cavallo J.R., Walker I.D. Dynamic model based incipient fault detection concept for robots. // IF AC 11th Triennal World Congress, Tallinn, Estonia 1990-pp. 61-66

88. Yong X., Huijun Z., Ruiqin L. Research on conceptual design of mechatronic systems // S.adhan.a. 2006 - №31 - pp. 661-669

89. Zhirabok A.N., Preobragenskaya O.V. Instrument fault detection in nonlinear dynamic systems. // IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, Le Touquet, France 1993 - pp. 114-119