SU1599870A1 - Устройство дл определени периода контрол технических систем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  исследовани  случайных процессов в сложных технических системах. Цель изобретени  - повышение точности определени  оптимального периода контрол . Устройство содержит задатчики 1 веро тностей отказов, генераторы 2 случайных сигналов, блоки 3, 8 умножени , пороговые элементы 4, элементы И 5, сумматоры 6, ключи 7, блоки 9 задани  степени снижени  эффективности системы при отказе, блок 10 управлени  параметрами моделировани , блок 11 определени  эффективности работы технической системы, блок 12 отображени  и источник 13 посто нного напр жени . Устройство обеспечивает учет различной степени снижени  эффективности сложной технической системы при отказе различных групп ее элементов. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

Description

Q1

00

8

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании случайных процессов, например дл  определени  периодичности контрол  сложных технических устройств.

Цель изобретени  - повьппение точности определени  оптимального периода контрол  дл  сложных технических устройств путем учета различной степени снижени  эффективности их использовани  при отказе различных элементов.

Сущность изобретени  заключаетс  в моделировании процесса эксплуатации сложного технического устройства В процессе эксплуатации техническое состо ние определ етс  с помощь контрол  п параметров, на значени  которых вли ют определенные элементы, вход щие в состав технического устройства . Элементы обладают определенной интенсивностью отказов -, отказы их подчинены экспоненциальному закону, т.е. exp.it. Если I, j, k и т.д. элементы вли ют на величину i-ro параметра контрол , то веро тность-отказа по i-му параметру контрол  определ етс  веро тностью

определ етс 

РО,; (t) 1 - , где (А , + + } :+7iy,+ ...). Наличие отказа определ етс  по результатам контрол ,Редкий контроль приводит к тому, что техническое устройство может находитьс  длительное врем  в состо нии

к п скрытого отказа

где Т J,; случайное врем  нахождени  устройства в состо нии скрытого отказа по i-му параметру контрол ; К - количество циклов контрол  на интервале времени эксплуатации Т..

Л tri

«i О,

J

Частый контроль ведет к значительному усложнению простого устройства, св занному с временем контрол  пара- к- и

метров

: z:, i

л

с

t

где . - длительность контрол  1-го параметра.

Дл  простых систем, где любой отказ ведет к отказу всего устройства, оптимальный период контрол  такой, когда выполн етс  условие Тр- +i мин. в сложных технических устройствах отказы отдельных элементов не всегда привод т к отказу всего устройства , а могут в той или иной сте

пени снижать эффективность его ис- i пользовани  по пр мому значению (Эц). Кроме того, в процессе контро- л  устройство тоже может быть использовано с определенной эффективностью (Эц). Поэтому дл  сложных объектов оптимальным периодом контрол   вл етс  такой, который обеспечивает минимальное значение суммы

.1 - Эй;) TO; е. . (1-Э„,;).

Q

5

5

0

5

0

5

0

5

На фиг.1 представлена структурна  схема устройства; на фиг,2 - схема блока управлени  параметрами моделировани ; на фиг,3 - схема блока определени  эффективности работы технической системы; на фиг,4 - схема за- датчика веро тностей отказа;на фиг.5- временные диаграммы, по сн ющие работу устройства.

Устройство содержит задатчики 1, - 1д веро тностей отказов, генераторы 2,-2„ случайных сигналов, первые блоки 3i-3 группы умножени , пороговые элементы 4,-4„ группы, элементы И 5(-5 группы, сумматоры 6„ i группы задани , ключи группы,

.вторые блоки 8,-8„ умножени  группы, блоки задани  степени снижени  ; эффективности системы при отказе группы, блок 10 управлени  параметрами моделировани , блок 11 определени  эффективности работы технической - системы, блок 12 отображени , источник 13 посто нного напр жени . Блок 10 содержит генератор 14 тактовых импульсов, ключ 15, делитель 16 частоты , одновибратор 17, счетчик 18, дешифратор 19, группу делителей 201 частоты, группу одновибраторов 21,-21, группу счетчиков , группу ключей 23,-23, группу узлов 2Ач-24(, умножени , группу узлов 25,-25 ft задани  степени снижени  эффективности системы при контроле, элемент 26 задежки, узел 27 задани  законов изменени  веро тностей отказов . Блок 11 содержит генератор 28 импульсов, счетчик 29, дешифратор 30, коммутатор 31, сумматор 32,.

Узлы 33,-33„ задани  дхительности контрол  параметров системы, узлы

, умножени  , Задатчик 1 содержит ключ 35, конденсатор 36,резне- : тор 37.i

За счет зар да емкости 36 формируетс  экспоненциальный закон распределени  PQ, (t) 1-е . Веро тность отказа каждой части устройства измен етс  со своей скоростью в соответствии с А;. Технически реализуетс  за счет изменени  вааичины емкости конденсатора 36 с блока 10 управлени , т.е. мен етс  посто нна  времени зар да ЕС цепочки. Разр д емкости 36 осуществл етс  путем подачи напр жени  на ключ 35 с блока 10 управлени  по достижении t через параллельно подключенные контакты ключа 35 емкости 36.

В блоки , и в коде занос тс  значени  снижени  эффективности использовани  технического устройства при отказе его i-ой . j-ой, и т.д. части {(1-3(ij), снижени  эффективности использовани  технического устройства при контроле его i-ro, j-ro и т.д. параметра {(1 Эцк|) и значени  длительности контрол  определенного параметра Д соответственно.

В блоке 10 осуществл етс  с помощью узла 27 установка величин емкостей 36 обратно пропорционально ин тенсивност м. отказов прекращение моделировани  процесса эксплуатации технического устройства на интервале времени Т при выполнении требований по достоверности моделировани  (задаетс  числом реализацией процесса эксп уатаци М путем подключени  т-го выхода дешифратора 19 к запрещающему управл кндему входу ключа 15); подсчет количества периодов контрол  по катщой части устройства за весь ЦИ1СЛ моделировани  (коэффициенты пересчета делителей 20,-20„ пропорциональны Т Ткп.1 сброс напр жени  на выходе задатчиков 1 в начале очередного контрол  подачей сигнала с выхода одновибраторов длительности импульсов одновибраторов 21 - 21ц пропорциональны соответственно к к чтобы в процессе контрол  предотвратить заполнение счетчиков 20,-20jj, так как следующий период контрол  сдвинут на интервал C KJ - (} (на фиг.За, б заштрихованные области ), а также, чтобы на этом же интервале времени исключить ложный процесс формировани  отказа, т.е. зар д емкости 36; задержка сброса информации со счетчиков и ,

пока не осушествитс  процесс сложени  в сумматоре 32 (элемент 26 задержки

5

5

0

5

0

5

0

5

имеет 1, 2п .

tzB

14

ч-О, ); коэффициент пересчета делител  16 частоты пропорционален Т. Счетчик 18 очищаетс  перед началом работы устройства по шине. Сброс.

Блок 11 осуществл ет последовательное сложение значений с выходов блоков 8,-8), и узлов 24,-24„ путем последовательного подключени  их выходов к входу сумматора 32. Коммутатор 31 - стандартный элемент, i-й информационный вход которого коммутируетс  на его выход при наличии сигнала на i-м управл ющем входе. Управл ющие сигналы переадресуютс  с помощью дешифратора 30, который дешифрирует состо ние счетчика 29.

Устройство работает следующим образом .

Изменение во времени веро тности отказов по закону Рру; (t) 1 - каждой из частей технического устройства , определ ющих значение контролируемых параметров, моделируетс  задатчиками 1 (Л-;- интенсивлость отказов элементов, вли ющих на значение i-ro параметра). На задатчи- ки 1 (фиг.4) подаетс  посто нное напр жение с источника 13. Происходит зар д конденсаторов 36, причем посто нна  времени зар да каждого задат- чика 1 отлична от других и соответствует интенсивности отказов моделируемой части технического устройства . Емкости конденсаторов 36, а следовательно, и посто нные времени зар да задатчиков 1 задаютс  блоком 10 с помощью узла 27. Таким образом , веро тность отказа элементов технического устройства, контролируемых i-M параметром, мен етс  от времени со своей скоростью в соответствии с Л;, что отображено на диаграммах (фиг.5а,б).

Случайный характер изменени  веро тности отказов моделируетс  путем перемножени  напр жени  эадатчика 1 со случайно измен ющимс  напр жени- ем генератора 2. Умножение происходит в блоках 3.

При достижении напр жени  на выходах блоков 3 величины порога V fjon 0,95 и цсг (г Д и „с т напр жение источника 13) срабатьтают пороговые элементы 4. Величина порога в каждом случае в каждом из п каналов устрой;

10

ства достигаетс  в общем случае в разное врем  (фиг.5а,б), которое определ етс  посто нной времени зар да накопительного конденсатора 36 задатчика 1 данного канала. Срабатывание данного порогового элемента 4 соответствует возникновению отказа в части устройства, моделируемой данным каналом и контролируемой данным параметром контрол .

Период эксгшуатации Т,, на котором моделируетс  процесс использовани  технического устройства, периоды контрол  по каждому параметру (Т,- Тц ) и длительности контрол  каждого параметра (к К(. устанавливаютс  в блоке 10. При выбранных значени х этих величин в одних част х системы за TK отказ не происходит (фиг.За), в 2о других может произойти (фиг.56,д), причем в разное врем . Врем  с момента возникновени  отказа до момента начала контрол  представл ет собой врем , в течение которого имеет ме- 25

сто скрытый отказ с.- В течение

го времени техническое устрой тво функционирует с заниженной или равной нулю эффективностью использова- л.

. 15998708

ты 20) с этого блока подаетс  импульс (с выхода одновибратора 21) длительностью , включающий схемы разр да задатчиков 1 и предотвращающий зар д емкости 36 на врем  контни  , Врем  о (« также различно дл  различных частей системы. В процессе контрол  i-ro параметра техническое устройство также может примен тьс  с меньшей эффективностью (Эщ(.) , это врем  , также в общем случае различно.

В блоке 10 и в блоках 9, -9 в исходном состо нии занос тс  также значени  разности между единицей и эффективностью использовани  устройства при отказе по определенному параметру (Эц - Эц ) и эффективности использовани  устройства при проведении контрол  по данным параметрам (Эцк, - Эц ) соответственно.

При включении устройства в определенные моменты времени (фиг.За,б) происход т отказы, срабатывают соответствующие пороговые элементы 4 и открываютс  соответствующие им элементы И 5. Импульсы с блока 10 поступают на соответствующие сумматоры 6, т.е. в них накапливаетс  врем  скрытого отказа дл  каждой ветви устройства за весь цикл моделировани . По истечении установленного на блоке 10 периода -контрол  Т данной части технического устройства (задаетс  коэффициентом пересчета делител  часто30

рол  соответствующего параметра. По окончании времени j. цикл зар да повтор етс , т.е. идет моделирование следующего участка времени использовани  технического устройства. Кроме того, в соответствующий счетчик 22 заноситс  единица, свидетельствующа  о проведении одного цикла контрол . Аналогичным образом устройство работает до момента времени Т, когда завершен период эксплуатации технического устройства. В момент времени t Т в блоке 10 на выходе делител  частоты 16 по вл етс  сигнал , срабатывает одновибратор 17, заноситс  единица в счетчик 18 и на . первом из М вькодов дешифратора 19 по вл етс  единица (к управл ющему входу ключа 15 подключен тп-й выход дешифратора 19). Таким образом, в счетчиках , в зависимости от выбранного дл  ка-лдого канала периода контрол  и его длительности записываютс  различные числа (т.е. количество проведенных контрольных операций за врем  Т), а в сумматорах 6, -6 J, также заноситс  различное количество импульсов в соответствии с интенсивностью отказов каналов и выбранным периодом контрол .

Эта информаци  о значени х oi;

i j J

и n цикл OB контрол  по кавдой i-й части технического устройства накапливаетс  J3 блоках , и счетчиках момента времени, когда, в счетчик 18 записываетс  М-  единиД5 ца (требовани  по достоверности моделировани  вьшолнены), В момент времени t М-Т 5 на та-м выходе дешифратора 19 по вл етс  потенциал- логической единицы, который закрывает ключ 15, запреща  процесс моделировани . Кроме того, этим напр жением открываютс  ключи ,, 23,-23,и ,, разреша  проведение операции

W умножени  в блоках (Т-Эо;)21

п

21соЛ в узлах 24,(1-Эцк;)

IS

и В узлах 34, nj(1-3uK; ) , с

35

40

50

рол  соответствующего параметра. По окончании времени j. цикл зар да повтор етс , т.е. идет моделирование следующего участка времени использовани  технического устройства. Кроме того, в соответствующий счетчик 22 заноситс  единица, свидетельствующа  о проведении одного цикла контрол . Аналогичным образом устройство работает до момента времени Т, когда завершен период эксплуатации технического устройства. В момент времени t Т в блоке 10 на выходе делител  частоты 16 по вл етс  сигнал , срабатывает одновибратор 17, заноситс  единица в счетчик 18 и на . первом из М вькодов дешифратора 19 по вл етс  единица (к управл ющему входу ключа 15 подключен тп-й выход дешифратора 19). Таким образом, в счетчиках , в зависимости от выбранного дл  ка-лдого канала периода контрол  и его длительности записываютс  различные числа (т.е. количество проведенных контрольных операций за врем  Т), а в сумматорах 6, -6 J, также заноситс  различное количество импульсов в соответствии с интенсивностью отказов каналов и выбранным периодом контрол .

Эта информаци  о значени х oi;

i j J

и n цикл OB контрол  по кавдой i-й части технического устройства накапливаетс  J3 блоках , и счетчиках момента времени, когда, в счетчик 18 записываетс  М-  единица (требовани  по достоверности моделировани  вьшолнены), В момент времени t М-Т 5 на та-м выходе дешифратора 19 по вл етс  потенциал- логической единицы, который закрывает ключ 15, запреща  процесс моделировани . Кроме того, этим напр жением открываютс  ключи ,, 23,-23,и ,, разреша  проведение операции

W умножени  в блоках (Т-Эо;)21

п

21соЛ в узлах 24,(1-Эцк;) i

IS

и В узлах 34, nj(1-3uK; ) , с

выходов которых данные поступают на соответствующие информационные входы коммутатора 31. С выхода дешифратора 19 запускаетс  также генератор 28, который через счетчик 29 и дешифратор 30 управл ет коммутацией информационных входов на его выход, т.е. на вход сумматора 32. По первому импульсу 28 с первого выхода дешифратора 30 коммутируетс  первый информационный вход на вход сумматора 32

Г 1 -,

((1-Эц) ° второму ( . I {е I п -3ui)Z.c л, по п-И-му -ГСкГ n,

J4 ;«:| J

X (ЬЭик,), а 2п-му Эик«)3 Таким образом, в сумматоре 32 происходит сложение всех времен скрытых отказов, умноженных на неэффективность их использовани  в состо нии отказа по всем параметрам, и всех длительностей контрол , умноженных на неэффективность использовани  в процессе контрол . Эта сумма поступает на блок 12, где отображаетс  в цифровой форме.

Делители 16 и 20 , « частоты очищаютс  после окончани  Т и ,, соответственно (подготавливаютс  к новому этапу моделировани ), счетчик ,и 6,-6 , очищаютс  после окончани  МТ с задержкой о «,(элемент 26) дл  того,чтобы закончились переходные процессы в блоках умножени  и сумматоре 32.. .

На первом этапе определени  оптимального периода контрол  дл  всех параметров устанавливаетс  период Т к - Tj, Затем уменьшаетс  значение Т, и, если значение на выходе сумматора 32 уменьшаетс , то изменение Т к, осуществл етс  до момента Tj,, с которого значение на выходе блока 32 начинает увеличиватьс . Аналогичные операции осуществл ютс  по остальным п-1 каналам и определ етс 

{ к;ор+1 ° ««« п

Ф о р м у л а изобретени 

Claims (2)

1. Устройство дл  определени  периода контрол  технических систем, содержащее источник посто нного напр жени , первую группу блоков умножени , группы задатчиков веро тностей отказов генераторов случайных сигналов, пороговых элементов,злементов И и сумматоров, блок управлени  параметрами моделировани  и блок отображени , информационные входы задатчиков веро тностей отказов группы соединены с выходом источника посто нного напр жени , входы сброса и усQ тановки соответственно с группой выходов сброса и с группой установочных выходов блока управлени  параметрами моделировани , а выходы - с входами первых сомножителей соот5 ветствующих блоков умножени  первой группы, входы вторых сомножителей которых св заны с выходами соответствующих генераторов случайных сигналов группы, а выходы - с входами

0 соответствующих пороговых элементов группы, выходы которых подключены к первым входам соответствующих элементов И группы, вторые входы которых соединены с информационным выхо5 дом блока управлени  параметрами моделировани , а выходы - с информационными входами соответствующих сумматоров группы, отличающеес  тем, что, с целью повьппе0 ни  точности определени  оптимального периода контрол , в устройство введены группа ключей, втора  группа блоков умножени , группа бло ков задани  степени снижени  эффеке тивности системы при отказе и блок определени  эффективности работы технической системы, выход которого со.ёдинен с входом блока отображени , перва  группа информационных входов

0 св зана с выходами блоков умножени  второй группы, втора , группа информационных входов -. с гр5Т1ПОй информационных выходов блока управлени  параметрами моделировани , а уп5 равл ющий вход и управл ющие входы ключей группы подключены к управл ющему выходу блока управлени  параметрами моделировани , группа выходов сброса которого соединена с вхо0 дами сброса сумматоров группы, выхо7 ды которых св заны с информационными входами соответствующих ключей группы , выходы которых подключены к входам первых сомножителей соответствую5 щих блоков умножени  второй группы, Bxoffa вторых сомножителей которых соединены с выходами соответствующих блоков задани  степени снижени  эффективности .системы при отказе, вход

сброса блока управлени  параметрами моделировани   вл етс  входом сброса устройства,

2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ вес  тем, что блок уп равлени  параметрами моделировани  содержит генератор тактовых импульсов , клю, делитель частоты, одно- вибратор, счетчик, дешифратор, элемент задержки, узел задани  законов изменени  веро тностей отказов и группы делителей частоты, одновиб- раторов, счетчиков, ключей, узлов умножени  и узлов задани  степени снижени  эффективности системы при контроле, выходы которых соединены с входами первых сомножителей узлов умножени  группы, выходы которых  вл ютс  группой информационных выходов блока, а входы вторых сомножителей св заны с выходами соответствзпо- щих ключей группы, информа1щонные входы которых подключены к выходам соответствукщих счетчиков группы, счетные входы которых и входы сбро- са делителей частоты группы соединены с выходами соответствуищих од- новибраторов группы, которые объединены в группу выходов сброса блока, управл ющие входы ключей группы,вход элемента задержки, управл ющий вход ключа и управл ющий выход блока св заны с выходом одного из разр дов дешифратора, вход которого подключен к выходу счетчика, счетный вход которого и вход сброса делител  частоты соединены с выходом одновибратора, вход которого св зан с выходом делител  частоты, информационный вход которого, информационные входы делителей частоты группы и информацион- / ный выход блока подсоединены к выходу ключа, информационный вход

5

0

5

0

5

0

торого св зан с выходом генератора тактовых импульсов, выходы делителей частоты группы подключены к входам соответствующих одновибраторов группы , входы сброса счетчиков группы и выход сброса блока соединены с выходом элемента задержки, выходы узла задани  законов изменени  веро тностей отказов  вл ютс  группой установочных выходов блока, вход сброса счетчика  вл етс  входом сброса блока,

3, Устройство по п,1, о т л и - чающеес  тем, что блок определени  эффективности работы технической системы содержит генератор тактовых импульсов, счетчик, дешифратор , коммутатор, сумматор и группы узлов умножени  и узлов задани  длительности контрол  параметров системы, выходы которых соединены с входами первых сомножителей узлов умножени  группы, входы вторых сомножителей которых  вл ютс  второй группой информационных входов блока, а выходы св заны с первой группой информационных входов коммутатора, втора  группа информационных входов которого  вл етс  первой группрй информационных входов блока, группа управл ющих входов коммутатора подключена к группе выходов дешифратора а выход коммутатора соединен с информационным входом сумматора, выход которого соединен с выходом блока , один из разр дов дешифратора св зан с входом сброса счетчика и с входом остановки генератора тактовых импульсов, вход запуска которого соединен с управл кщим входом блока, а выход - со счетным входом счетчика, выход которого св зан с входом дешифратора.

Г

Фиг. 2

7L

«

К

6i 6fj

Фиг.З

Pnr-l-e

OTt

Porn-l-e 1..

Упор

Фиг.

Фиг.5