RU1774358C - Устройство дл определени оптимального периода контрол технического обслуживани издели - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : устройство содержит датчик 1 времени, три блока 3-5 умножени , два ключа 2,11, сумматор 6, два компаратора 7, 15, блок 8 нелинейности, элемент 9 пам ти, два одновибратора 10.19, элемент ИЛИ 12, два инвертора 13, 16, генератор 14 линейно измен ющегос  напр жени , два элемента И 17, 18, интегратор 10. 1-11-3-7-8-9-6-15-17-2-2, 11- 2, 3-4-6, 5-6, 12-14-7, 10-18-11. 10-17, 15-16-18-2, 7-9. 1 ил.

Description

(Л

С

xi

4Ьь 00

сл

00

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в частности к контрольным устройствам , и может быть использовано в научных исследовани х и технике, где требуетс  находить оптимальные периоды контрол  работоспособности издели .

Известно устройство дл  определени  оптимального периода контрол  технического обслуживани  издели , содержащее датчик времени, блок нелинейности, интегратор , блок сравнени , элемент задержки, ключ, два блока перемножени , сумматор и блок делени . Оно позвол ет определ ть оптимальный период технического обслуживани  издели  по критерию максимума среднего значени  времени полезного функционировани . Однако оно рассчитано только на экспоненциальный закон распределени  с посто нной интенсивностью отказов, т.е. дл  изделий, у которых интенсивность отказов с течением времени не мен етс .

Наиболее близко к предлагаемому устройство , содержащее датчик времени, блок нелинейности, интегратор, три элемента задержки , три элемента пам ти, три ключа, компаратор, четыре блока перемножени , два сумматора и два блока делени . Оно позвол ет определ ть оптимальный период технического обслуживани  издели  по критерию максимума коэффициента готовности .

Устройство-прототип рассчитано на издели , у которых интенсивность отказов с течением времени не мен етс .

Цель изобретени  - расширение области применени  устройства за счет определени  периода контрол  изделий, у которых плотность веро тности по влени  отказов подчинена закону распределени  Рэле .

Любое изделие может находитьс  в одном из двух состо ний: в рабочем - изделие исправно и в нерабочем - изделие в отказо- вом состо нии. В межконтрольный период нельз  судить о состо нии издели . Контроль обычно св зан с некоторыми затратами . С другой стороны, работа издели  в неисправном состо нии приводит к ущербу. Отсюда возникает задача выбора такого межконтрольного периода, при котором суммарные средние затраты минимальны.

Введем следующие допущени . Врем  контрол  равно нулю, т.е. контроль осуществл етс  мгновенно. Затраты на проведение контрол  равны Ск. За единицу времени работы изделию в неисправном состо нии наноситс  ущерб на величину Со. Веро тность по влени  отказа в изделии на интервале времени между проверками равна q.

0

5

0

5

0

5

0

Тогда функци  суммарных затрат принимает следующий вид:

С Ск п+Со( Гп-t), где п - число проверок;

тп - момент времени проведени  п-й проверки;

t - момент по влени  отказа в изделии,

Если в результате контрол  окажетс , что изделие находитс  в исправном состо нии , продолжаетс  эксплуатаци  издели  по назначению. Если в результате контрол  обнаружитс  отказ, провер ют состо ние издели .

Полагаем, что правило проверок издели   вл етс  веро тностным, т.е. веро тность по влени  отказа в изделии на интервале времени между (МН и j-й проверками P(tj-nj) равна q. Пусть, F(t)- функци  распределени  времени по влени  отказа.

Тогда FVLV(V-7)1)J-1-2 3

F(0)0.

Дл  времени первой проверки ti: Р(чЫ:

. F(tnH-Pn. где .

Математическое ожидание числа проверок N, за которое будет обнаружен отказ, в изделии,

-.

Если переход из исправного состо ни  в неисправное произошел в момент t, а проверкой был обнаружен во врем  т.п. то в интервале времени tn-t изделие находилось и неисправном состо нии. Среднее врем , в течение которого изделие находилось в отказном состо нии,

«п - 1

/(tn-t)J(t

dt.

45 После несложных математических преобразований получим:

50

00

Т0 2 tnPn VM T,

00

где / tr(t)dt - математическое ожидао

ние времени перехода в отказовое состо - ние.

Общие средние затраты на проведение проверок и затраты из-за потери полезной информации при работе неисправного издели :

--+{2 C2 Q

Отсюда можно выбрать такое q. при котором средние потери минимальны. Значение q. минимизирующее значение функции , можно определить из соотношени  .

Дл  многих изделий по мере их эксплуатации со временем интенсивность издели  растет, и плотность распределени  веро тности по влени  отказов имеет вид распределени  Рэле :

f(t)

2 Л/Г

ма

,.

0-q)

|Л

Подставив это значение в формулу дл  определени  q, получим: 2Ci д qC2 М 2

+ q-2(1-q)ln .

Решим уравнение.

После некоторых преобразований получим:

exp()-ti2 |M2-Citi I

Определив т - оптимальное врем  проведени  первой проверки, очередные сроки проверок получим из соотношени  I-

Th УП Г1 .

На чертеже приведена блок-схема устройства .

Устройство содержит датчик 1 времени, первый ключ 2. первый блок 3 умножени , второй блок 4 умножени , третий блок 5 умножени , сумматор 6, первый компаратор 7. блок 8 нелинейности, элемент9 пам ти , первый одновибратор 10, второй ключ 11, элемент ИЛИ 12, первый инвертор 13, генератор 14 линейно измен ющегос  напр жени , второй компаратор 15, второй инвертор 16, первый и второй элементы И 17 и 18. Датчик 1 времени содержит одно- вибратор 19 и интегратор 20.

Устройство работает следующим образом .

При поступлении сигнала Пуск с третьего входа устройства через элемент ИЛИ 12 запускаютс  в работу датчик 1 времени и генератор 14 линейно измен ющегос  напр жени . Датчик 1 времени задает в пор дке нарастани  с шагом Д г последовательность возможных значений времени контрол  издели  rj т) - 1 + Д TJ 1.2, з. . Величина Дг определ етс  длительностью импульса, генерируемого одновибратором 19. Длительность импульса на выходе одно0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

вибратора 10 больше длительности импульса на выходе одновибратора 19. Значение т с выхода датчика времени через открытый второй ключ 11 поступает на второй вход третьего блока 5 умножени , на информационный вход первого ключа 2 и на оба входа первого блока 3 умножени . Значение rj с выхода первого блока 3 умножени  поступа- ег на второй вход второго блока 4 умножени  и на второй вход первого компаратора 7. С первого входа устройства на первый вход третьего блока 5 умножени  поступает

Ci

значение параметра

С2М2

, с второго входа устройства на первый вход второго блока 4 умножени  поступает значение параметра -1/м . Значение т I M с выхода второго блока 4 умножени  поступает на второй вход сумматора 6. Значение Ci rj/C2M с выхода третьего блока 5 умножени  поступает на первый вход сумматора 6.

С выхода генератора 14 линейно измен ющегос  напр жени  на первый вход первого компаратора 7 поступает значение сигнала t. В первом компараторе 7 сравниваютс  между собой два значени  ц и t.

Пока if больше t, на выходе перпого компаратора 7 - управл ющий сигнал. Как только

у

значение ту становитс  меньше либо равно t. на выходе первого компаратора 7 по вл етс  нулевой сигнал (отсутствие управл ющего сигнала). Блок 9 нелинейности запускаетс  по фронту управл ющего сигнала с выхода первого компаратора 7, т.е. в момент запуска генератора 14 линейно измен ющегос  напр жени  (генератор 14 запускаетс  по спаду управл ющего сигнала с элемента ИЛИ 12, а второй одновибратор 19 по фронту управл ющего сигнала с элемента ИЛИ 12). Блок 8 нелинейности формирует на выходе функцию ехр(т /2т)2 . По спаду управл ющего сигнала с выхода первого

компаратора 7 в момент времени t if в элементе 9 пам ти запоминаетс  значение, которое оказываетс  на его входе в этот

момент времени, т.е. ехр( т2 /2M2). Блок С нелинейности по спаду управл ющего сигнала с выхода первого компаратора 7 приводитс  в исходное нулевое состо ние и ждет по влени  следующего управл ющего

сигнала. Значение ехр( if /2M2) с выхода элемента 9 пам ти поступает на третий вход сумматора 6. Значениеехр(г2 /2М2) /М2-Ci rf /C2M2 с выхода сумматора 6 поступает на вход второго кэмпаратора 15, в котором это значение сравниваетс , с единицей (уставка компаратора). По спаду импульса с выхода первого компаратора 7 запускаетс  одновибратор 10, сигнал с которого поступает на вторые входы элементов И 17 и 18. Если значение на входе второго компаратора 15 меньше единицы, на его выходе по вл етс  управл ющий сигнал, который с выхода первого элемента И 17 поступает через элемент ИЛИ 12 на управл ющий вход генератора 14 линейно измен ющегос  напр жени , на вход датчика 1 времени и через первый инвертор - на управл ющий вход второго ключа 11, По фронту этого сигнала запускаетс  одновибратор 19, и на выходе датчика 1 времени формируетс  значение tj+i, которое поступает на информационный вход второго ключа 11. По спаду управл ющего сигнала с выхода элемента ИЛИ 12 открываетс  второй ключ 11 и запускаетс  генератор 14 линейно измен ющегос  напр жени , и весь процесс вычислений искомой величины повтор етс , но уже с новым значением периода контрол  издели . Если значение на входе второго компаратора 15 больше либо равно единице, на выходе второго компаратора - нулевой сигнал, который через второй инвертор 16 и второй элемент И 18 поступает на управл ющий вход первого ключа 2, В результате на выходе устройства оказываетс  значение оптимального времени П первого контрол  издели . На этом работа устройства заканчиваетс .

Положительный эффект, который дает предлагаемое изобретение, состоит в том, что оно позвол ет определить оптимальный срок проведени  контрол  издели , у которого плотность веро тности по влени  отказов подчинена закону распределени  Рэле .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  определени  оптимального периода контрол  технического обслуживани  издели , содержащее датчик времени, первый, второй и третий блоки умножени , первые входы третьего и второго

   из которых  вл ютс  соответственно первым и вторым входами устройства,   выходы третьего и второго блоков умножени  соединены с сходами сумматора, первый компаратор , блок нелинейности, первый и второй ключи, выход первого из которых  вл етс  выходом устройства, и элемент пам ти , отличающеес  тем, что, с целью расширени  области применени  устройства , s котором веро тность по влени  отказов подчинена закону распределени  Рэле , в него введены первый и второй инверторы , генератор линейно измен ющегос  напр жени , первый и второй элементы

   И, элемент ИЛИ, второй компаратор и одно- вибратор, выход датчика времени соединен с первым входом второго ключа, выход которого подключен к первым входам первого ключа и первого блока умножени  и вторым

   входам первого и третьего блоков умножени , выход первого из которых соединен с вторым входом второго блока умножени  и первым входом первого компаратора, выход которого подключен к входу одновибратора , к первому сходу элемента пам ти и к входу блока нелинейности, выход которого соединен с вторым входом элемента пам ти , выход которого подключен к третьим входам сумматора, выход которого подключен к входу первого компаратора, выход которого соединен с пероым входом первого элемента И п с входом второго инвертора, выход которого подключен к первому входу второго И, выход которого соединен с вторым сходом первого ключа, выход одноаибратора подключен к вторым входам оломенгоп И, выход первого из которых соедш он с первым входом элемента ИЛИ, второ 1 вход которого  вл етс  третьим пходом устройство, выход элемента ИЛИ подключен к «ходу датчика времени, через инвертор к второму входу второго ключа и входу генератора линейно измен ющегос  напр жени , т.ыход которого

   соединен с вторым входом первого компаратора .