SU1059581A1 - Устройство дл прогнозировани параметрической надежности технических систем - Google Patents

Abstract

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, содержащее генератор нестационарных случайных процессов, выход которого соединен с первым входом блока задани  параметров нестационарных случайных процессов, второй его вход соединен с первым выходом блока управлени , а выход блока задани  нестационарных случайных процессов соединен с входом блока имитации реализаций случайных процессов, первый выход которого соединен с первым входом блока элементов И, выход которого соединен с первым входом блока моделей, а второй вход блока элементов И соединен с-выходом генератора стационарных случайных процессов, первый вход которого соединен с вторым выходом блока имитации реализации случайных процессов , а второй вход - с выходом блока задани  параметров стационарных случайных процессов, вход которого соединен, с вторым выходом блока управлени , третий выход которого соединен с входом задатчика тестовых сигналов, четвертый выход блока управлени  соединен с первым входом счетчика циклов ьюделировани , выход которого соединен с вычислительным блоком, другой вход которого соединен с выходом блока задани  допусков, отличающеес  тем, что, с целью.повышени  точности прогнозировани  за счет учета вли ти  мультипликативных помех, оно содержит блок коммутации , блок умножени  и блок задани  внешних возмущающих фактоi ров, вход которого соединен с п тым выходом блока управлени , а (Л выход - с первым .входом блока умножени , второй вход которого соединен с первым выходом блока коммутации , а выход - с первым входом блока коммутации, второй вход которого соединен с выходом задатчика тестовых сигналов, третий вход с выходом блока моделей, второй выход - с вторым входом блока модеел лей, а третий выход - с входом блока задани  допусков. со 2. Устройство по п, 1, отли01 чающеес  тем, что блок управлени  содержит генератор тактовых х импульсов, четыре линии задержки и четыре формировател  сигналов, вЫ- / ход генератора тактовых импульсов соединен с первым выходом блока управлени  и через последователь ,но соединенные линии задержки и формирователи сигналов с соответствующими выходами блока управле ни .

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при анализе и прогнозировании надежности по постепенным отказам технических систем, в частности метрологической надежности измерительных систем. Известно устройство дл  прогнозировани  параметрической надежност узлов радиоэлектронной аппаратуры, содержащее блок управлени , выход которого подключен к управл ющим входам блока перебора реализаций, формировани  тестовых сигналов, моделировани , задани  допусков и коммутаций, первый вход соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого подключен к первому входу блока ком мутаций, третий выход - к первому входу блока задани  допусков, выход блока коммутации соединен с первым входом блока моделировани  второй вход которого подключен к выходу блока формировани  тестовых сигналов, выход - к второму входу блока задани  допусков, первы выход которого соединен с входом счетчика отказов, блок установки входных параметров, выход которого подключен к третьему входу блока моделировани , первый выход блока перебора реализаций через первый КЛЮЧ: соединен с вторым входом блок коммутаций, другой вход первого ключа объединен о вторым входом блока управлени  и подключен к выходу блока анализа, входы блока ан лиза подключены к выходам соответствующих элементов И, первые входы которых соединены с вторым выходом блока перебора реализаций, второй вход каждого элемента И подключен выходу соответствующего счетчика . запрещенных кодов, вход каждого из которых соединен с соответствующим выходами шагов коммутатора, вход к торого соединен с выходом второго ключа, первый вход второго ключа соединен с третьим выходом блока перебора реализаций,второй вход с вторым выходом блока задани  допусков , выходы счетчика шагов и сч чика задани  числи шагов через тре ключ соединены с входом генератора тактовых импульсов, четвертый выхо которого подключен к входам блока установки входных параметров и сче чика шагов Cl. . Однако в данном устройстве не предусматриваетс  имитирование слу чайных процессов старени , йзносаили разрегулировани  элементов сие тем. Известно также устройство дл  прогнозировани  параметрической надежности ргщиоэлектронной аппа ратуры, содержащее генератор нестационарных случайных процессов, выход которого соединен с первым входом блока задани  параметров нестационсфных случайных процессов, второй его вход соединен с первым выходом блока управлени , а выход блока задани  нестационарных случайных процессов соединен с входом блока имитации реализаций случайных процессов, первый выход которого соединен с первым входом блока элементов И, выход которого соединен с первым входом блока моделей , а второй вход блока элементов И соединен с выходом генератора стационарных случайных процессов , первый вход которого соединен с вторым выходом блока имитации реализаций случайных процессов, а,, второй вход - с выходом блока задани  параметров стационарных случайных процессов, вход которого соединен с вторым выходом блока управлени , третий выход которого соединен с входом задатчика тестовых сигналов, четвертый выход блока управлени  соединен с первым входом счетчика циклов моделировани , выход которого соединен с вычислительным блоком, другой вход которого соединен: с выходом блока задани  допусков. Указанное устройство позвол ет прогнозировать параметрическую надежность радиоэлектронной аппаратуры путем воспроизведени  непре-. рывных нестационарных и стационарных составл ющих случайных процессов изменени  параметров элементов C2J. Однако в реальных услови х эксплуатации на величину параметров систем действуют различные нерегул рные возмущагацие факторы как в виде аддитивных, так и мультипликативных помех (погрешностей ). Так, например, дл  измерительных систем, использующих в Качестве первичных преобразователей тензорезисторы, аддитивные помехи (погрешности/ возникают на входе системы вследствие ползучести тензорезисторов или неполной термокомпенсации. Мультипликативные помехи возникают на выходе системы от изменени  чувствительности регистрирующих приборов вследствие изменени  напр жений питани  или коэффициента усилителей прибора . Выходной параметр системы определ етс  формулой : ,..(thV(tO)z. (t), (Hi -1-й выхЬдной параметр где -у системы, ,N, - j-и параметр элементов i системы, , к; 4(t)- аддитивна  помеха (може иметь стационарную и нестационарную составл  щие процесса изменени  воздействующа  на входные пар аме тры, 2j(-t) - мультипликативна  поме ха, . воздействующа  на выходные параметры сис темы. На практике часто встречаетс  случай, когда обе помехи воздейст вуют на вход системы. В этом случае выходной параметр системы запишетс  в виде . ((.-Ck b( где S-(t) - мультипликативна  пом ха, воздействующа  на входной параметр системы . Уравнени  (1 I и (2 ) можно объе динить и записать как ),()f( где ф- (-t) - аддитивна  помеха, воздействующа  на выходной параметр системы. При отсутствии воздействи  муль типликативных помех на входные параметры (полагаем f,- t) 1) и аддитивной помехи на выходной параметр (полагаем, (t} О) уравнение (3 ) преобразуетс  в (1 ). При воздействии мультипликативных и аддитивных помех-только на входные параметры (полагаем ) 1 и V-(t) О J уравнение (3 ) преобразуетс  в (2 ). Учет названных помех необходим дл  воспроизведени  всех существующих св зей (взаимодействий) объекта испытаний с внешней средой Цель изобретени  - повышение точности прогнозировани  надежности технических систем за счет учета вли ни  мультипликативных помех. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в.устройство введены блок коммутации, блок умножени  и блок задани  внешних возмущающих факторов , бход которого соединен с п тым выходом блока управлени , а выход - с первым входом блока умножени , второй вход которого сое .динен с первым выходом блока ком мутации , а выход - с первым входом блока коммутации, второй вход которого соединен с выходом задатчика тестовых сигналов, третий вхо с выходом блока моделей, второй вы ход - с вторым входом блока моде ,лей, а третий выход - с входом блока задани  допусков. Блок управлени  содержит генератор тактовых импульсов, четыре линии задержки и четыре формировател  сигналов, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым выходом блока управлени  и через последовательно соединенные линии задержки и формирователи сигналов с соответствующими выходгили блока управлени . На фиг. 1 представлена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - схемы блоков моделей и управлени  соответственно. Устройство содержит блок 1 задани  параметров нестационарных случайных процессов, блок 2 имитации реализаций случайных процессов, блок 3 элементов И, блок 4 задани  допусков, вычислительный , блок 5, счетчик б циклов моделировани , генератор 7 нестационарных случайных процессов, генератор 8 стационарных случайных процессов , блок 9 задани  параметров стационарных случайных процессов, задатчик 10 тестовых сигналов, блок 11 моделей, блок 12 умножени , блок 13 задани  внешних возмущающих факторов , блок 14 управлени  и блок 15 коммутации. Блок 1 предназначен дл  задани  (установки / начальных значений параметров нестационарных случайных процессов изменени  определ ющих параметров элементов систем, а именно средних начальных значений и средних квадратических отклонений , средних скоростей изменени  параметров и их средних квадратических отклонений. Блок 1 представл ет собой блок задани  масштабных коэффициентов. Выход блока 1 подключен к входу блока 2. Блок 2 содержит электронные и электромеханические интеграторы, необходимые дл  воспроизведени  линейных (или нелинейных) реализаций моделируемых случайных процессов изменени  определ ющих параметров элементов систем. Первый выход блока 2 присоединен к первому входу блока 3, а второй выход - к первому входу генератора 8. , Блок 4 предназначен дн  установлени  границ областей работоспособных состо ний элементов сисем . Величины границ задаютс  в виде электрических напр жений или токов. Выход блока 4 соединен с входом блока 5 вычислени  показаелей надежности. Генератор 7 служит дл  имитации нестационарных случайных процессов, а генератор 8 - стационарных слуайных процессов.

В блоке 9 устанавливаютс  значени  характеристик стационарных случайных процессов - величины математических ожиданий и средних квадратических отклонений,Блок 11  вл етс  электронным макетом реальной схемы. В макете испольЭуютс  элементы с переменными параметрами, предназначающиес  дл  имитации процессов износа, старени , разрегулировани  в-ходе эксплуатации . Так, например, дл  измерител .ьных систем, использующих в качестве первичных преобразователей тензорезисторы, макетом реальной схемы будет набор пассивных элементов , соединенных по схеме фиг. 2. Дл  других систем макет реальной схемы будет другой.

На фиг. 2 на транзисторах 16, и 1б2 собрана схема объединени  тестового сигнала, поступающего с блока 10, и сигнала с блока 3. На сопротивлени х 17-22 собрана модель измерительной системы, состо ща  из первичных .преобразователей (сопротивлений 18 и 19/, образующих внешний полумост измерительного моста (активный и компенсационный тензорезисторы, вход щие во внешний полумост, наклеиваютс  на поверхность объекта, подвергающегос  деформации ), и сопротивле .НИИ 21 и 22, образующих внутренний полумост измерительного моста (17 и 172- сопротивлени  св зи, --.напр жение питани  измерительного моста , При этом блок 11 также содерзкит сопротивлени  23 и 24 смещени .

Блок 13 предназначен дл  задани  внешних возмущающих факторов в виде электрических напр жений или токов, которые могут быть детерминированными или случайными.

Блок 14 управлени  конструктивно представл ет собой генератор 25 тактовых импульсов с периодом, равным длительности цикла моделировани , линии 26-29 задержки и формирователи 30-33 сигналов (фиг. 3/. Его назначение - запуск и разрешение работы соответствующих блоков.

Устройство работает следующим образом.

Формируемые на выходе генератора 7 нестационарные случайные процессы в виде электрических напр жений поступают на вход блока 1, где осуществл етс  их масзитабирование в соответствии с моделируемыми процессами изменени  свойств элементов систем.

С помощью интеграторов блока 2 имитируюогс  отдельные реализации нестационарных случайных процессов старени  и износа элементов систем. Синхронно с этим по командам из блока 14, поступающим на вход генератора 8, в нем воспроизвод тс  стационарные составл ющие реальных случс1йных процессов старени  элементов.Затем они подаютс  на

0 первые входы элементов И блока 3, на вторые входы которых поступают нестационарные составл ющие случайных процессов изменени  элементов систем,

5 В момент начала рабочего такта функционировани  устройства на вход блока 11 из блока 3 и задатчика 10 через блок 15 одновременно поступают сигналы и электрические наQ пр жени , пропорциональные отдельным ресшизаци м случайных процессов изменени  параметров элементов системы соответственно. Начинаетс  моделирование первого цикла функциос нировани  системы. В блоке 11 формируютс  напр жени , соответствующие выходным параметрам элементов системы , которые подаютс  на вход блока 12 умножени , на другой вход которого подаетс  мультипликативна 

0 помеха с блока 13. Перемноженные сигналы подаютс  на вход блока 4. Если в ыходные параметры системы пе ресе:ку т границы допустимых областей, то в счетчике 6 фиксируетс  пара5 метрический отказ,

После многократного осуществлени  подобных циклов моделировани  по известным из теЬрии надежности соотношени м вычисл ютс  численные

0 значени  показателей надежности систем.

В случае моделировани  процесса по уравнению (2 ) на вход блока 12 через блок 15 (Ьереключатель нахос дитс  во втором положении ) поступает сигнал из блока 10. Перемноженный сигнал одновременно с сигналом из блока 3 поступает на вход блока 111. Далее процесс моделировани  происходит аналогичным образом.

Экономическа  эффективность, .ожидаема  при внедрении предлагаемого устройства, достигаетс  за 5 счет повышени  точности прогнозировани  нaдeжнocт технических систем, так как более полно учитываетс  вли ние случайных факторов за счет учета воздействи  мультипликативных помех.

Фиг. i

25

26

27

28

29

Фиг.З

На в од б/i.f

а ffxo9 .9

На вхоЗ

31 ВЛ. W

HnSxad

32 б . 13

На влвд

33 S.ff

Claims (2)

1. ' 1УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, содержащее генератор нестационарных случайных процессов, выход которого соединен с первым входом блока задания параметров нестационарных случайных процессов, второй его вход соединен с первым выходом блока управления, а выход блока задания нестационарных случайных процессов соединен с входом блока имитации реализаций случайных процессов, первый выход которого соединен с первым входом блока элементов И, выход которого соединен с первым входом блока моделей, а второй вход блока элементов И соединен с-выходом генератора стационарных случайных процессов, первый вход которого соединен с вторым выходом блока имитации реализации случайных процессов, а второй вход - с выходом блока задания параметров стационарных случайных процессов, вход которого соединен, с вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с входом задатчика тестовых сигналов, четвертый выход блока управления соединен с первым входом счетчика циклов моделирования, выход которого соединен с вычислительным блоком, другой вход которого соединен с выходом блока задания допусков, отлич а ю щ е е с я тем, что, с целью-повышения точности прогнозирования за счет учета влиятия мультипликативных помех, оно содержит блок коммутации, блок умножения и блок задания внешних возмущающих факторов, вход которого соединен* с пятым выходом блока управления, а выход - с первым .входом блока умножения, второй вход которого соединен с первым выходом блока коммутации, а выход - с первым входом блока коммутации, второй вход которого соединен с выходом задатчика тестовых сигналов, третий вход с выходом блока моделей, второй выход - с вторым входом блока моделей, а третий выход - с входом блока задания допусков.
2. 2. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит генератор тактовых импульсов, четыре линии задержки и четыре формирователя сигналов, вы- / ход генератора тактовых импульсов соединен с первым выходом блока управления и через последователь,но соединенные линии задержки и формирователи сигналов с соответствующими выходами блока управления.