Устройство для определения показателей надежности объектов Советский патент 1984 года по МПК G06F17/00 

vj

00 Jiiii

СО

:о Изобретение относится к автомати KB и вычислительной технике, может быть использовано при анализе и прогнозировании надежности объектов, а именно для определения показателей структурной надежности объе тов, т.е. результирующей надежности системы (устройства) при заданной ее структуре. Показатели структурной надежности применяются для оценки эффективности функционирования системы со сложной структурой и дают возмож ность количественно изучать структурные свойства сложных технических систем. С цепью сравнительного анализа различных вариантов структур (при различном количестве элементов If , различном количестве оставшихся работоспособных элементов ( к) и разных конфигурациях структуры заданной системы, кроме вероятностных параметров, применяют показатель маневренности, вес функции работоспособности, системы в относительных единицах (степень гибкости) и живучести. Маневренность системы - это способность .систем1-, переходить из одного работоспособного состояния в другое в ответ на управляющие и возмущающие воздействия. Количественный показатель маневренности оценивается как отношение числа работоспособных состояний системы при N| исправных элементах к количест ву всех возможных состояний системы NO , Вес функции работоспособности си темы является показателем совершенства структуры и равен общему числу всех .работоспособных состояни системы у , Вес функции работоспособности системы в относительных единицах (степень гибкости i - это отношение обшего количества работоспособных состояний Мр к количеству всевозможнк- состояний системы NplNo гдг N 2). При условии равнонадежных элементов Р-з 0,5 вероятность безотказ ной работы системы Р(, РЗ 0 , 5) Np(Nn Предлагаемое устройство для опре деления структурной надежности объектов систем со сложной структурой) предназначено для определения показателей N/, так как для нахождения его количественных значени применение аналитического метода не возможно. Кроме оценки вариантов структуры системы по показателям маневренности, полученными с помощью предлагае мого устройства значениям1 М ц, можно также воспользоваться для определения Nip и fZ по простым формулам п и Np .r . Р -t f- Qr Значением м ( v н, воспользоваться для нахождения функции надежности сложной структуры также при О ; Р, 1 по известной формуле P ,P O-pr-. Предлагаемое устройство можно применить для решения других задач переборного характера. Известно устройство для определения надежности объектов, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых .импульсов и блок управления, выход которого подключен к входам блока тест-сигналов и входам последовательно соединенных наборного поля, блока физических модулей блока допуска и накопления, блока перебора реализаций и наборного поля, один из входов которого и вход блока допусков подключены к выхода.м генератора тактовых импульсов 1 . Недостатками известного устройства являются его ограниченные функциональные возможности, а именно невозможность определения структурной надежности объектов. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения показателей надежности объектов, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик состояний, переключатель, первый блок сравнения, счетчик совпадений,, блок памяти, регистр адреса, элемент ИЛИ, второй блок сравнения, регистр и дешифратор, причем выход счетчика состояний соединен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен со счетным входом счетчика совпадений, выходы счетчика совпадений являются выходами устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом регистра адреса, выход которого соединен с входом блока памяти и первым входом второго блока сравнения, выход регистра соединен с вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с BTOpHf входом элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом регистра адреса и с счетным входом счетчика состояний, выход которого соединен с входом переключателя и управляющим входом дешифратора, выход дешифратора соединен с первым управляющим входом счетчика совпадений, выход переключателя соединен с вторым управляющим входом счетчика совпадений, выход блока памяти соединен с вторым входом первого блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 2 , Недостатком данного устройства ляется его сложность. Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определе показателей надежности объектов, с держащем генератор тактовых импуль сов, счетчик состояний, выход кото рого соединен с первым входом блок сравнения, выход которого соединен со счетными входами блока счетчиков совпадений, выходы которого являются выходами устройства, а вы ход счетчика состояний соединен с входом переключателя и управляющим входом дешифратора, выходы которог соединены с первыми управляющими входами блока счетчиков совпадений выходы переключателя соединены с вторыми управляющими входами блока счетчиков совпадений, выход блока памяти соединен с вторым входом бл ка сравнения, введены элемент НЛИвычитающий счетчик адреса, выход которого соединен с входом блока п мяти и входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с счетным входом счетчика состояний и управл щим входом вычитающего счетчика адреса, а выход генератора тактовы импульсов соединен с счетным входо вычитающего счетчика адреса. На чертеже представлена блок-сх ма предлагаемого устройства для определения структурной надежности объектов. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2 состояний, переключатель 3, блок 4 сравнения, блок счетчиков 5 совпадений, блок памяти 6, дешифратор 7 вычитающий счетчик 8 адреса и эле:мент ИЛИ-НЕ 9. Выход счетчика 2 состояний соединен с первым входом блока 4 сравнения, гыход которого соединен со счетныг-1 .входом счетчика 5 совпадений. Выходы блока счетчиков 5 совпадений являются выходам устройства. Выход счетчика 2 состояний соединен с входом переключателя 3 и управляющим входомдешифратора 7. Выходы дешифратора 7 сое1;инены с первыми управля ющими входами счетчиков 5 совпадений. Выходы переключателя 3 соединены с вторыми управляющими входами счетчика 5 совпадений. Выход блока памяти б соединен с вторым входом блока 4 сравнения. Выход вычитающего счетчика 8 адреса соединен с входом блока памяти 6 и входом элемента ИЛИ-НЕ- 9. Выход элемента ИЛИ-НЕ 9 соединен со счет ным входом счетчика 2 состояний и управляющим входом вычитающего сче чика 8 адреса. Выход генератора 1 TaKTOBfJX импулттсов соединен с счет ным входом вычитающего счетчика 8 адреса. Для исследования объекта на структурную надежность модель надежности объекта представляется в видеп -разрядных двоичных слов, из которых каждое соответствует минимальному пути в структуре. Минимальный путь в структуре произвольного типа - такой минимальный набор работоспособных элементов, исключение любого из которых Дт,е. отказ) переводит объект из состояния работоспособности в состояние отказа. Если путь проходит через д-и элемент модели надежности, то в -й разряд п-разрядного двоичного слова заносится 1, в противном случае заносится О ( 1,п) . Количество разрядов слова п определяется максимальным числом элементов модели надежности, а количество слов совпадает с количеством минимальных путей в модели надежности и зависит от порядка сложности исследуемой модели надежности (ко.личества элементов и связей между ними, В блоке памяти б.-.устройства, объем которого составляет бит, применяется прямая адресация и, следовательно, количество адресных шин будет р г Bog ml . .чдрёснрле шины (входы ) блока памяти б соединяются с выходами вычитающего счетчика 8 адреса. Одновременно выходы вычитающего счетчика 8 адреса соединяются с выходами элемента ИЛИ-НЕ 9. Следовательно, количество входов элементаИЛИ-НЕ 9 и количество разрядов вычитающего счетчика 8 адреса будут р . Для хранения начального кода вычитающий счетчик 8 адреса в своем составе имеет р дополнительных триггеров, благодаря чему по сигналу на управляющем входе в вычитающем счетчике 8 адреса происходит восстановление, начального кода. Счетчик 2 состояний представляет собой двоичный суммирующий счетчик, счетный вход которого подсоединен к выходу элемента ИЛИ-НЕ 9. Выходы счетчика 2 состояний подключаются одновременно к входам переключателя 3 первыми информационными входами блока 4 сравнения и входами дешифратора 7. Количество разрядов и, соответственно,выходов счетчика 2 состояний соответствует количеству элементов в модели надежности п . Состояние исследуемой системы считается работоспособным, если ее в модели надежности имеется хотя бы один путь, так как в блоке 4 сравнения предлагаемого устройства происходит сравнение состояния системы и пути в модели надежности, каждый раряд блока 4 сравнения построен по логической схеме импликаций. Количество разрядов сравниваемых слов, подаваемых на входы блока 4 сравнения,равно п . Сравниваемые слова подаготся из блока памяти 6 и счетчика 2 состояний в блок счетчиков 5 совпадений, который представляет собой набор двоичных суммирующих счетчиков в количестве k . Количество азрядов Р ц; k-го счетчика (k 1, (1 определяется следующим образом: BogС fi С , Каждый двоичный счетчик из блока счетчиков 5 со (Падений имеет три управляющих входа . Первые управляющие входы всех Двоичных счетчиков являются счетными входами и подключаются к выходу блока 4 сравнения. Вторые управляющие входы являются разрешающими входами и соединяются с соответствующими выходами дешифратора 7, которы позволяет выбрать в данный момент k-й счетчик из набора счетчиков 5 совпадений. Третьи управляющие вход соединяются переключателем 3, с помощью которого {в зависимости от п) часть счетчиков из набора счетчиков 5 совпадений отключается от выхода блока 4 сравнения. Если переключатель 3 установлен в t -м положении, то отключаются; вс двоичные счетчики от t до п (i l,m.

С помощью дешифратора 7 осуществляется определение числа единиц в состоянии, т.е. сопоставление позиционнсму коду, содержащему k единиц на входе, унитарного кода на выходе, содержащего единицу на k-м зыкоде,

Работа устройства состоит в полном переборе состояний модели надежности объекта и подсчета состояний, обеспечивающих функционирование объекта, при различных количествах раСотоспособных элементов ,

Устройство работает следующим обра зом

Перед пуском производится занесение модели надежности (в виде двоичных слов) исследуемого объекта в блок памяти б, В вычитающем счетчике 8 адреса устанавливается код, соответствующий числу путей В моде ли надежностм. Переключатель 3 стаяоэится в положение, соответствующее количеству элементов в модули надежности. Если в модели надеж ности имеется t элементов, то переключатель 3 подключается к выходу (i + 1)го разряда счетчика 2 состояний,

В процессе работы устройства иМ пульсы с генератора 1 тактовых импульсов поСтупагсТ на г;--тетнЕЗй вход

вычитающего счетч.ика 8 адреса. По. коду, появляющемуся на выходе вычитающего счетчика 8 адреса, осуществляется обращение к блоку памяти 6, из которого выдается .соответствую5 щее двоичное слово. Одновременно содержимое вычитающего счетчика 8 адреса уменьшается на один. Считанный код с блока памяти б поступает на первый вход блока 4 срав0 нения и сравнивается с кодом, поступающим со счетчика 2 состояний.Если коды совпадают, сигнал с блока 4 сравнения поступает на синхровходы всех счетчиков из набора счетчика 5 5 совпадений, но с помощью дешифратора 7 открывается синхровход только k-го счет-Шка, т.е. на выходах счетчиков 2 состояний содержится k единиц и соответственно возбужда0 ется k-ft выход дешифратора 7. В том случае, если сравнимые коды не совпадают, увеличение содержимого 1с -го счетчика из блока счетчиков 5 совпадений не производится. В следую5 щем такте из вычитающего счетчика 8 адреса на входах блока памяти б подается адрес второго двоичного слова и одновременно содержимое вычитающего счетчика 8 адреса умень0 шается на один. Считанный код с блока памяти 6 поступает на первый вход блока 4 сравнения и опять сравнивается с кодом счетчика 2 состояний. В зависимости от результата сравнения содержимое соответствующего счетчика из блока счетчиков 5 совпадений увеличивается или увеличение не происходит и начинается следующий такт работы устройства и т.д. После вьадачи всех двоичных

0 слов исследуемой модели с блока памяти б на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 появляется сигнал, который увеличивает содержимое счетчика 2 состояний на один и устанавливает в вычи- 5 .тающем счетчике 8 адреса начальный .код.

После этого устройство повторяет вышеописанные такты работы и П |Процесс продолжается до тех пор,пока на выходе (i +1)-го разряда счетчика 2 состояний не появляется единица, которая звьщает на выходе устройства содержимое блока счетчика 5 совпадений. Содержимое блока счетчика 5 совпадений соответствует количеству работоспособных состояний модели при исправных элементах.

Технико-экономический эффект предок лагаемого устройства заключается в возможности исследования надежности объектов со сложной структурой,расчет которых на ЭВМ требует значительных затрат дорогостоящего машин65 .ного времени.

вь/ХО

гА-±- Д

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ОБЪЕКТОВ, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик состояний, выход которого соединен с первым входом блока . сравнения, выход которого соединен с счетным входом блока счетчиков совпадений, выходы которого являются выходами устройства, а выход счетчика состояний соединен с входом переключателя и управляющим входом дешифратора, выходы которого соединены с первыми управляющими входами .блока счетчиков совпадений, выходы переключателя соединены с вторыми управляющими входами блока счетчиков совпадений, выходы блока памяти соединены с вторым входом блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, введены элемент ИЛИ-НЕ и вычитающий счетчик адреса, выход которого соединен с входом блока памяти и входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого с соединен с счетным входом счетчика состояний и управлянвдим входом вычитающего счетчика адреса, а выход генератора тактовых тлпульсов соединен с счетным входом вычитающего счетчика адреса.