Прогнозатор постепенных отказов Советский патент 1983 года по МПК G06F17/00 G06F17/18 

Изобретение относится к автомати и может быть использовано, при иссле довании надежности автоматических систем управления и радиоэлектронно аппаратуры, в частности, для прогно зирования момента наступления постепенных отказов.. Известно устройство для прогнози рования, содержащее блоки обегающег контроля, управления, вычисления ве роятностных параметров, оперативной памяти, прямого и обратного функцио нальных преобразователей, вычислени разности и логические элементы f . Недостатком этого устройства является использование экспоненциальной функции для прогнозирования изменения контролируемого параметра в будущие моменты времени, что ограни чивает область использования устройства. . . Наиболее близким по технической сущности к изобретению является экс траполятор для прогнозатора постепенных отказов, содержащей блоки преобразования напряжения в код, уп равления, отображения, коммутатор, реверсивный счетчик, регистр вычитания, дешифратор, счетчик шагов прогнозирования и вентили 2 . , Недостатком этого устройства является использование в нем в качает ве алгоритма прогнозирования экстра поляции с помощью линейного двучлена что значительно ограничивает область использования устройства и делает возможным его использование для прог нозирования только линейно изменяющихся процессов. Цель изобретения - расширение области применения прогнозатора за счет обеспечения возможности прогнозиройания квазидетерминированных процессов, изменяющихся по произволь ному априорно неизвестному закону. . Поставленная цель достигается . тем, что прогнозатор, содержащий блок запуска, блок нормирования и блок коэффициентов, последовательно соединенные счетчик импульсов, первый блок умножения, первый блок вычи тания и блок отображения, содержит блок памяти математического ожидания контролируемого параметра, блок памяти корреляционной функции контролируемого параметра, генератор импульсов, второй блок вычитания, второй блок умножения, компаратор, сумматор, триггер, элемент И, первый вход которого соединен с генератором импульсов, а выход - с входом сче-тчика импульсов и с входом блока нормирования, второй вход которого соединен с входом прогнозатора, вход блока памяти математического омсидания контролируемого параметра соединен с выходом элемента И и с входом блока памяти корреляционной функции контролируемого параметра, выход которого подключен к первому входу второго блока умножения, парвый вход компаратора соединен с выходом блока нормирования/ первый вход сумматора соединен с выходом второго блока умножения, второй вход - с выходом блока памяти математического ожидания контролируемо го параметра, а выход - с вторым входом компаратора,, единичный вход триггера соединен с выходом компаратора, нулевой вход - с выходом . блока запуска, а выход - с вторым входом элемента И, первый вход второго блока вычитания соеди«ен с выходом блока памяти математического ожидания контролируемого параметра, второй вход - с выходом блока нормирования, а выход - со входом блока коэффициентов , первый выход которого соединен с вторым входом первого блока вычитания, второй выход с вторым входом блока умножения, а третий выход - с вторым входом первого блока умножения. На чертеже представлена блок-схема прогнозатора постепенных отказов. Устройство додержит блок 1 запуска, триггер 2, генератор 3 импульсов, элемент И 4, блок 5 памяти математического ожидания контролируемого параметра, блок б памяти корреляционной функции контролируемого параметра, второй блок 7 умножения, сумматор 8, компаратор 9, блок 10,КоэффИ1шент6в, второй блок 11 вычитания, блок 12 нормирования, счетчик 13 импульсов, первый блок 14 умножения, первый блок 15 вычитания, блок 16 отображения. В прогнозаторе реализуется алгоритм прогнозирования отклонения контролируемого параметра за допустимые пределы с помощью формулы Y«(i)) )(YO - ,г(Г). где YjJCS) - пргнозируемое значение Vконтролируемого парамет/ ра; |){t) - корреляционная функция . прогнозируемого параметра;Y- - знач:ение контролируемого параметра при 0; т. - значение математического ожидания контролируемого параметра при О;, т4 (t) - текущее зналение математического ожидания контролируемого параметра. Решение указанного уравнения позоляет определить интервал корреляции i корреляционной функции / Cf) . Время спада корреляционной ункции определяет интервал, в теение которого практически затухает i инейная корреляция между значениями r eCiCa. При этом p (о) л О и Y (to) ). Ксли при ( Со ) o6ecne4HTb-m,j Ci:) Yg (где Yg допустимое значение контролируемого параметра), то время до отказа аппаратуры можно определить выражением отк - o Ирогнозатор работает следующим образом. При поступлении сигнала от блока 1 запуска на единичный вход S триггера 2 напряжение от этого триггера поступает на первый вход элемента И 4, На второй вход элемента И поступают тактовые импульсы с периодич(ностью Т{, от генератора 3, Импульс с выхода элемента И и при i) О поступает на входы блоков памяти ,математического ожидания 5 и корреля ционной .функции 6 контролируемого па раметра, а также на входы счетчика 1 импульсов и устройства нормирования 12. Значения параметра Y и его математического ожидания то поступают во второй блок 11.вычитания. Значение Л YO - Шд из второго блока вы-читания поступает в блок 10 коэффищиентов. Сюда же записываются значения периода повторения тактовых импульсов Т генератора 3 и время сйадаоо корреляционной функции прогйрзируемого параметра. Значение ь Y - шд nocTyrtaet из блока 10 коэффициентов на второй блок 7 умножения, где умножается на значение корр еляционной функции p,j (0)1,поступающие из блока памяти корреляционной функции контро рируемого параметра б. Полученная.величина А YO - K,Q суммируется в сумматоре 8 с величиной mg, поступающей из блока 5 памяти математического ожидания контролируемого параметра, и сравнивается в компараторе 9 с величиной YO , поступающей из блока.12 нормирования. Таким образом при1 О уравнение (1) вырождается в Yg YO. При этом в счетчике импульсов .13 (подсчитывающем число интервалов Tf,) запишется значение N 0. Поэтому блок отображения зафиксирует вре/ л мя до отказа аппаратуры Л0 . С вьлхода компаратора 9 напряжение поступает на нулевой вход R триггера 2 и приводит его в исходное состояние. На этом заканчивается под готовительная операция прогнозирова- ния (первая точка измерения, 0) При дальнейшем поступлении сиг- нала от блока 1 запуска(вторая точка .измерения, 0) на единичный вход S триггера 2 напряжение с этого триг гера поступает на вход элемента И 4 На второй вход элемента И поступают тактовые Ш пульсы с периодичностью Тп от генератора 3 импульсов. Через элемент И эти импульсы поступают на входы блока 5 памяти математическог ожидания контрюлируемого параметрго. блока б памяти корреляционной функции контролируемого параметра, блока нормирования 12 и счетчика 13 импульсов. При поступлении тактовых импульсов на указанные блоки с их выходов поступают текущие значения математического ожидания mu(t), корреляционной функции рч(1} и нормированного значения Y() прогнозируемого параметра. Значение Си(С) умножаются с помощью второго блока 7 умножения на значение и YO - Щд/ поступающее из блока 10 коэффициентов . Произведения суммируются с помощью сумматора 8 со значениями m(Z}i поступающими из блока 5.. Полученные величины р,, (e)(Yo - Шо) + т,(0) сравниваются компаратором.9 с величиной нормированного параметра Y(t) , поступающей из блока 12 нормирования. При этом тактовые импульсы, поступающие с элемента И 4, подсчитываются счетчиком 13 импульсов. Число подсчитанных импульсов умножается с помощью первого блока 14 . умножения на период повторения тактовых и myльсов Tf,, поступающих из , блока 10 коэффициентов. Полученное произведение NTf, вычитается из времени спада корреляционной функцич с помощью первого блока 15 вычитания В момент равенства напряжений на входах компаратора 9 он срабатывает, на его выходе формируется импульс, поступающий на нулевой вход R триггера 2. Триггер возвращается в исходное состояние. Сигнал на его выходе исчезает, что г1риводит к блокированию элемента И 4. Поступление импульсов с генератора 3 тактовых импульсов на счетчик 13 импульсов прекращается. : 1аким образом осуществляется моделирование уравнения (1), решение которого пропорционально числу импульсов, поступивших на счетчик 13 импульсов. Выбирая соответствующим образом частоту повторения импульсов генератора 3, получаем код числа импульсов, записанный в счетчике 13, пропорциональный времени отклонения контролируемого параметра к допустимому; пределу.. Вычисленная прогнозируемая величина fg-jn to - i (где ц - корень уравнения (1)) отображается на индикаторе блока 16 отображения. Достоинством предлагаемого устройства является возможность его использования для прогнозирования квазидетерминированных процессов, изменяющихся по произвольному априорно неизвестному закону, по двум измеренным значениям контролируемого параметра.

fff(f

w

/

13

8

U-.

//

fff

//

ПРОГНОЗАТОР ПОСТЕНЕИНЬК ОТКАЗОВ, содержащий блок запуска, блюк/ нормирования и блок коэффициентов, последовательно соединеннью счетчик импульсов, первий блок умножения, первый блок вычитания и блок отображения, о т л и ч а ю Ш1 и и с я тем, что, с целью расширения области его применения за счет обеспечения возможности прогнозирования квазидетерминированных процессов, изменя101 лихся по произвольному априорно неизвестному закону, он содержит блок памяти математического ожидания контролируемого параметра, блок памяти корре- Лпяционной функции контролируемого параметра, генератор импульсов, второй блок вычитания, второй блок умножения, компаратор, сумматор, триггер, элемент И, первый вход которого соединен с генератором импульсов, а выход - с входе сметчика импульсов и с входом блока нормирования, второй ход которого соединен с входом прогнозатора, вход блока памяти математического ожидания контролируемого параметра соединен с выходом элемента И и с входом блока памяти корреляционной функции конролируемо, го параметра, выход которого подключен к первому входу второго блока умножения, первый вход компаратора соединен с выходом блока нор1лирова- , ния,первый вход сумматора соединен с выходов второго блока умножения, С второй вход - с выходе блока памяти математического ожидания контролируемого параметра, а выход - с BTopi входом компаратора, единичный вход триггера соединен с выходом компаратора, нулевой вход - с выходом блока запуска, а выход - с вторым входом элемента И, первый вход второго бло- -i ;Ка вычитания соединен с выходом блока памяти математического ожидания контролируемого параметра, второй вход -i ел с выходом блока норглирования, а выход - со входом блока коэффициентов, оо первый Выход которого соединен с вторым-входом первого блока вычитания, второй выход - с вторым входом блока умножения, а третий выход г- с вто со рым входе первого блока умножения.