SU1695320A1 - Устройство дл моделировани отказов систем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано дл  оценки эксплуатационных показателей объектов эксплуатации. Цель изобретени  - повышение быстродействи  моделировани  отказов . Цель достигаетс  введением элемента задержки, элемента ИЛИ и соответствующих св зей между элементами устройства. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано дл  оценки эксплуатационных показателей объектов эксплуатации. ,

Цель изобретени  - повышение быстродействи  устройства.

На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 - схема блока распределени  сигналов; на фиг.З - временна  диаграмма, по сн юща  работу устройства.

Устройство дл  моделировани  отказов содержит: блок 1 управлени , генератор 2 случайных сигналов, блок 3 сравнени , блок 4 пам ти весовых коэффициентов, блок 5 распределени  сигналов, блок 6 обработки результатов, блок 7 реализации, генератор 8 тактовых импульсов, блок 9 умножени  частоты, счетчик 10 времени моделировани , счетчик 11 числа реализаций, элемент 12 задержки, первый элемент ИЛИ 13.

Блок распределени  сигналов содержит группу счетчиков 14, дешифратор 15. элемент ИЛИ 16, группу элементов И 17.

Устройство работает следующим образом .

Перед началом работы по результатам квантовани  функции принадлежности нечетного множества пороговых уровней (кривой, характеризующей степень принадлежности значений параметра к нечетному множеству пороговых уровней) определ ютс  используемые затем при моделировании величины пороговых уровней и соответствующие им веса из интервала 0,1. Пример квантовани  с уровн ми 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1 показан на фиг.З. Значени м порогов,образованных абсциссами точек пересечени  уровней квантовани  с кривой функции принадлежности , приписываютс  веса, равные значени м данных уровней квантовани . Весь интервал эксплуатации, на котором моделируетс  процесс изменени  параметров, разбиваетс  на р д подинтервалов (фиг.З) дл  последующего подсчета средних1 значений весов пересеченных пороговых уровней в каждом подинтервале по множеству всех реализаций и получени  таким образом статистической оценки математического ожида (Л

С

о о ел со ю о

ни  функции принадлежности момента отказа объекта.

С помощью блока 1 управлени  последовательно производ тс  следующие операции:

установка значений пороговых уровней в блоке 3 сравнени ;

запись импульсов, соответствующих весу каждого порогового уровн , в блок 4 пам ти весовых коэффициентов;

запись числа моделируемых реализаций параметра в счетчик 11 числа реализаций и блок 6 обработки результатов;

установка требуемых характеристик случайного процесса изменени  параметра, моделируемого генератором 2 случайных сигналов;

запись кодов, соответствующих граничным значени м подинтервалов времени эксплуатации, в блок 5 распределени  сигналов и блок 7 регистрации.

При установке значений пороговых уровней в блоке 3 сравнени  и записи соответствующих весов в блок 4 пам ти весовых коэффициентов учитываютс  только те пороговые уровни, веса которых отличны от нул .

Блок управлени  1 содержит последовательно соединенные датчик чисел, наборное поле, коммутатор, а также источник посто нного напр жени , соединенный с кнопкой Пуск. Выходы коммутатора подключены к входам значени  приведенных выше параметров блоков 2-7, 11.

Устройство начинает процесс моделировани  с по влением сигнала Пуск на выходе блока 1 управлени . Этот сигнал запускает генератор 8 тактовых импульсов и одновременно поступает на вход запуска генератора 2 случайных сигналов, разреша  начать моделирование первой реализации случайного процесса.

Сигнал с выхода генератора 1 поступает на блок 3 сравнени . В 3 сравнени  производитс  сравнение значени  реализации параметра и записанных заранее пороговых уровней. При пересечении параметров очередного порогового уровн  на соответствующем выходе блока 3 по вл етс  пр моугольный импульс.

Импульс с выхода блока 3 сравнени  разрешает считывание числа, пропорционального весу пересеченного порогового уровн , из блока 4 пам ти весовых коэффициентов в блок 5 распределени  сигналов.

Блок 9 выполн ет функции умножител  частоты, поэтому считывани  информации о весах пороговых уровней происходит с большой скоростью.

Последовательность импульсов, ко,.и- чество которых пропорционально весу очередного пересеченного уровн , поступает с выхода блока 4 на вход блока 5 распределени  сигналов, который предназначен дл  прив зки событий, заключающихс  в пересечении реализаций параметра моделируемого объекта пороговых уровней, к конкретным подинтервалам времени эксплуатации . Число выходов блока 5 равно числу подинтервалов, на которые разбит рассматриваемый интервал эксплуатации моделируемого объекта. Поступающа  на вход блока 5 последовательность импульсов проходит на

5 его выход, соответствующий тому подинтер- валу, в котором произошло рассматриваемое пересечение порогового уровн .

Блок 5 функционирует следующим образом (фиг.2).

0 В исходном состо нии с помощью блока 1 управлени  в блоке 5 установлены значени  границ подинтервалов эксплуатации. При этом задаетс  максимальна  емкость счетчиков 14, так что момент заполнени 

5 каждого отдельного счетчика 14, соответствует моменту окончани  подинтервала, определ емого этим счетчиком. С началом работы устройства на вход блока 5 начинают поступать тактовые импульсы с генера0 тора 8. Данные импульсы подсчитываютс  счетчиками 14. В начальный момент времени на выходах всех счетчиков 14 л соответственно , на всех входах дешифратора 15 присутствуют потенциалы низкого уровн .

5 На всех выходах дешифратора 14, кроме первого, присутствуют нули, а на первом выходе - единицы, так что на управл ющий вход первого элемента И 17 группы подан сигнал высокого уровн . Данный эле0 мент И находитс  в открытом состо нии, а остальные элементы И 17 закрыты, т.к. на их управл ющие входы поданы потенциалы нулевого уровн . При этом при пересечении моделируемой реализацией какого-либо по5 рогового уровн  поступающа  на один из вторых входов блока 5 последовательность импульсов, соответствующа  весу пересеченного уровн , проходит на соответствующий первому подинтервалу эксплуатации

0 первый выход группы выходов блока 5. По мере накоплени  импульсов счетчики 14 последовательно заполн ютс , что приводит к изменению комбинаций сигналов на входах дешифратора 15. Так, после заполнени 

5 первого счетчика из группы счетчиков 14 на первом входе дешифратора 15 по вл етс  единица, в то врем  как на остальных входах остаютс  нули. Это приводит к изменению сигналов на выходах дешифратора 15. Теперь единица присутствует на втором выходе дешифратора 15, а на остальных выходах - нули. Момент изменени  состо ни  первого выхода дешифратора 15 с единичного на нулевое, а второго выхода - с нулевого на единичное - есть момент окончани  первого подинтервала и, соответственно, момент начала второго подинтервала, т.к. при этом первый элемент И 17 группы запираетс , а второй элемент И 17 группы открываетс . По окончании заполнени  второго счетчика 14 первой группы осуществл етс  переключение на третий подинтервал эксплуатации. Аналогично описанному выше осуществл етс  последовательное переключение всех последующих подинтервалов. Количество счетчиков 14 на единицу меньше количества подинтервалов , поэтому при заполнении последнего из счетчиков 14 осуществл етс  переключение на последний подинтервал эксплуатации.

Состав элементов блока 5 и св зи между ними дают возможность при моделировании каждого конкретного параметра выбирать различные значени  границ TiT2...Tn в интересах более точного исследовани  результирующих статистических характеристик в те периоды эксплуатации, когда отказ моделируемого объекта наиболее веро тен.

Импульсы с выхода генератора 8 тактовых импульсов подсчитываютс  счетчиком 10 времени моделировани , его содержимое определ ет врем , соответствующее времени эксплуатации с момента начала моделировани  очередной реализации. Частота генератора 8 выбираетс  такой, чтобы подсчет времени производилс  в единицах, соответствующих прин тым дл  учета времени эксплуатации моделируемого объекта (секундам, минутам, часам и т.д.). Максимальна  емкость счетчика 10 соответствует продолжительности эксплуатации моделируемого объекта. После окончани  времени моделировани  одной реализации счетчик

10времени моделировани  вырабатывает импульс, который поступает через элемент ИЛИ 13 на вход блока 5 распределени  сигналов и переводит его в исходное состо ние , обнул   содержимое счетчиков 14 группы. Импульс переполнени  с выхода элемента ИЛИ 13 проходит также на вход генератора 2 случайных сигналов, перевод  его в режим моделировани  новой реализации . Этот же импульс поступает на счетчик

11числа реализаций. Сам счетчик 10 обнул етс . Устройство начинает новый аналоговый цикл моделировани .

Новый цикл моделировани  начинаетс  также и в том случае, если происходит пересечение последнего порогового уровн . При

этом импульс переключени  на новый цикл поступает с соответствующего данному пороговому уровню выхода блока 3 через элемент 12 задержки и элемент ИЛИ 13, проход  далее на вход сброса счетчика 11, вход блока 5 и вход генератора 2. Необходимость элемента 12 задержки обусловлена потребностью завершить считывание информации в весе пересеченного уровн  из

0 блока 4 и записать ее через блок 5 в блок 6 до момента перехода к следующему циклу моделировани .

Когда содержимое счетчика 11 числа реализаций становитс  равным установлен5 ной величине, т.е. при обнулении емкости счетчика, установленной предварительно с пульта 1 управлени , импульс обнулени  с его выхода поступает на вход генератора 2 случайных сигналов, прекраща  процесс

0 моделировани , на вход генератора 8, останавлива  выдачу тактовых импульсов, и на вход блока 6 обработки результатов, дава  команду на обработку. Результаты обработки , призводимой с помощью импульсов с

5 выхода блока 9 умножени , поступают в блок 7 регистрации. Дл  того чтобы обработка результатов в блоке 6 была осуществлена полностью, отключение генератора 8 тактовых импульсов производитс  по срезу им0 пульса счетчика 11, в то врем  как обработка в блоке 6 начинаетс  по его фронту.

Блок 6 обработки результатов содержит счетчики. В процессе моделировани  импульсы с выхода блока 5 проход т на тот или

5 иной из счетчиков в зависимости от того, в каком из моделируемых подинтервалов эксплуатации происходит пересечение порогового уровн . После окончани  моделировани  в каждом из счетчиков будет

0 записано число, соответствующее суммарному весу пересеченных уровней в течение конкретного подинтервала. По импульсу переполнени  с выхода счетчика 11 числа реализаций осуществл етс  деление со5 держимого счетчиков на заданное от блока 1 число реализаций. С выхода блока 6 результаты обработки, соответствующие статистическим оценкам математического ожидани  функции принадлежности мо0 мента отказа, поступают на входы блока 7 регистрации. На другие входы блока 7 регистрации дл  прив зки результатов моделировани  по времени эксплуатации подаютс  значени  границ подинтервалов.

5 Результаты обработки могут регистрироватьс , например, в виде, показанном на фиг.З. Результат делени , выполн емого в блоке 7, больше истинного значени  степени принадлежности во столько раз, во сколько раз количество импульсов, записываемое в регистры блока 4, больше истинного значени  весов пороговых уровней. Удобнее выбирать этот коэффициент пропорциональности равным 10м (назначаетс  в зависимости от требуемой точности и определ ет положение зап той в отсчете).

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  моделировани  отказов систем, содержащее блок управлени , генератор случайных сигналов, блок сравнени , блок пам ти весовых коэффициентов, блок распределени  сигналов, блок обработки результатов, блок регистрации, генератор тактовых импульсов, блок умножени  частоты , счетчик времени моделировани , вычитающий счетчик числа реализаций, выход обнулени  которого соединен с входом останова генератора случайных сигналов, входом останова генератора тактовых импульсов и входом считывани  результатов блока обработки результатов, вход задани  числа реализаций которого соединен с входом задани  числа реализаций вычитающего счетчика числа реализаций и выходом задани  числа реализации блока управлени , блок распределени  сигналов содержит элемент ИЛИ, группу элементов И и дешифратор, выходы которого соединены соответственно с первыми входами элементов И группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходом элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к выходам блока пам ти весовых коэффициентов, а выходы элементов И группы соединены соответственно с информационными входами блока обработки результатов , выхода задани  значений пороговых уровней, выходы задани  весов пороговых уровней блока управлени  подключены соответственно к установочному входу блока сравнени  и информационным входам блока пам ти весовых коэффициентов , выходы задани  значений интервалов времени эксплуатации соединены соответственно с информационными входами первой группы блока регистрации, информационные входы второй группы которого подключены соответственно к выходам блока обработки результатов, выход задани  параметров случайного процесса блока управлени  подключен к установочному входу генератора случайных сигналов, вход запуска которого и вход запуска генератора тактовых импульсов соединены с выходом запуска блока управлени , выход генератора случайных сигналов соединен с информационным входом блока сравнени , выходы которого подключены соответственно к адресным входам блока пам ти весовых коэффициентов , вход считывани  которого и

   вход считывани  блока обработки результатов соединены с выходом блока умножени  частоты, вход которого и счетный вход счетчика времени моделировани  подключены к выходу генератора тактовых импульсов, о тличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи , оно дополнительно содержит элемент задержки и элемент ИЛИ, а блок распределени  сигналов дополнительно содержит группу счетчиков импульсов , выходы переполнени  которых подключены соответственно к входам дешифратора блока распределени  сигналов, входы обнулени  счетчиков импульсов группы объединены и соединены с выходом элемента ИЛИ устройства, входом перезапуска генератора случайных сигналов и вычитающим входом счетчика числа реализаций, счетные входы счетчиков импульсов группы блока распределени  сигналов объединены

   и соединены с выходом генератора тактовых импульсов и тактовым входом генератора случайных сигналов, а разр дные входы счетчиков импульсов группы соединены соответственно с выходами задани  значений

   интервалов времени эксплуатации блока управлени , последний выход блока сравнени  подключен к входу элемента задержки, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ устройства и входом останова счетчика времени моделировани , выход переполнени  которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ устройства.

   Фиг1

   s

   к 5ft.6

   Фиг. 2