Устройство для моделирования вероятностного графа Советский патент 1984 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано при моделировании процессов технического обслуживания сложных систем. Известно устройство для моделиро вания вероятностного графа, содержащее первый генератор случайных сигналов, первый выход-которого сое динен с первь м входом блока индикации, а второй - с первым входом клю ча, второй вход которого подключен выходу первого триггера, выход ключа соединен с входом счетчика, выход которого соединен с входом элемента ИЛИ и OAHtiM из входов первого триггера, второй вход которого является входом устройства, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и через элемент НЕ к первому входу элемента И, выходы элементов И соединены соответственно с вторым и , третьим входами блока индикации, а вторые входы элементов И подключены к выходу элемента ИЛИ. Известное устройство дает возмож ность моделировать процесс функционирования сложной системы, представ ленной в виде вероятностного графа, а именно процессов вьтолнения случайных объемов работ, ассоциируемых с верпгинами графа ij Однако данное устройство не позволяет исследовать процесс функционирования сложной системы с учетом ее отказов и восстановлений. Наиболее, близким к предлагаемому является устройство для моделирования вероятностного графа, содержащее первый генератор случайных сигналов выход которого соединен с информацио ным входом ключа, выход которого подключен к счетному входу счетчика .выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и первому входу элемента запрета, выход которо го соединен с первьми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к информационным входам первого и второго блоков инди кации соответственно, одновибратор, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, установечными входами блоков индикации, установочным входом счетчика, вторым входом первого элемента ИЛИ и входом сброса генератора входных сигналов, выход которого подключен к единично-; му входу первого триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, генератор импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и через элемент НЕ с вторым входом второго элемента И, второй генератор случайных сигналов, выход которого подключен к нулевому входу второго триггрра, выход которого соединен с вторым входом элемента запрета, и третий генератор случайных сигналов, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к нулевому входу первого и единичному входу второго триггера соответственно. Причем выход третьего генератора случайных сигналов через второй элемент ИЛИ подключен к единичному входу второго триггера, а сигналы t первого генератора случайных сигналов выведены на индикацию. Данное устройство позволяет моделировать процесс функционирования сложной системы, представленной в виде вероятностного графа, с учетом ее отказов и восстановлений 2 . Однако известное устройство не позволяет учитьшать медленных изменений технического состояния моделируемой системы, определяемых старением ее элементов и приводящих к ее разрегулировке. Величина разрегулировки зависит от времени работы системы до отказа и влияет на длительность процесса восстановления, которая определяется не только временем, необходимым для устранения отказа, которое учитывается в данном устройстве третьим генератором случайных сигналов, моделирующим процесс восстановления, но и временем устранения разрегулировки. Кроме того, указанное устройство не позволяет моделировать разрегулировку системы, что приводит к появлению несоответствия между получаемьши результатами и параметрами реальной системы и снижает точность моделирования. Цель изобретения - повышение точости моделирования. Поставленная цель достигается ем, что в устройство, содержащее ервьм генератор случайных сигналов, ыход которого соединен с информационным входом ключа, выход которог подключен к счетному входу счетчика выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и первому входу элемента запрета, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к информационным выводам первого и второго блоков индикации соответственно, одновибратор, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, установочным входом счетчик вторым входом первого элемента ИЛИ и входом сброса генератора входных сигналов, выход которого подключен к единичному входу первого триггера выход которого соединен с управляющим входом ключа, генератор импульсов, выход которого соединен с втор входом первого элемента И и через элемент НЕ с вторым входом второго элемента И, второй генератор случай ных сигналов, выход которого подклю чен к нулевому входу второго тригге ра, выход которого соединен с вторы выходом элемента запрета, и третий генератор случайных сигналов, выход первого и второго элементов ИЛИ подключены к нулевому входу первого и единичному входу второго триггеро соответственно, введены третий триггер, преобразователь интервала в код, преобразователь кода в напря жение, компаратор, генератор линейн f i:-) изменяющегося напряжения и блок задания скорости обслуживания, выход которого подключен к управляющему входу генератора линейно изменякнцег ся напряжения, выход.которого соеди нен с первым входом компара-тора, выход которого подключен к второму выходу второго элемента ИЛИ, выход второго генератора случайных сигналов соединен с единичным входом третьего триггера, выход которого подключен через преобразователь интервала в код к входу преобразователя кода в напряжение, выход которого соединен с вторым входом компаратора, выход третьего генератор а случайных сигналов подключен к входу запуска генератора линейно из меняющегося напряжения и нулевому входу третьего триггера. На чертеже изображена структурная схема устройства для моделирова ния -вероятностного графа. Устройство содержит первый генератор 1 случайных сигналов, ключ2, счетчик 3, первый триггер 4, первый элемент ИЛИ 5, элемент 6 запрета, второй триггер 7, второй и третий генераторы 8 и 9 случайных сигналов, генератор 10 импульсов с регулируемой частотой и скважностью, элемент НЕ 11, первый и второй элементы И 12 и 13, первый и второй блоки 14 и 15 индикации, одновибратор 16, второй элемент ИЛИ.17, третий триггер 18, преобразователь 19 интервала в код, преобразователь 20 кода в интервал, компаратор 21, генератор 22 линейно изменяющегося напряжения, блок 23 задания скорости обслуживания и генератор 24 входных сигналов. Устройство работает следующим образом. Сигналом от одновибратора 16 устройство устанавливается в исходное состояние и одновременно возбуждается генератор 24. Генератором 24, выполненным, например, в виде генератора пачки импульсов, определяется объем выборки N, задаваемой, например, следующим соотношением где N - число импульсов в выборке; п - число десятичных разрядов счетчиков, как первого, так и второго блоков индикации, счетчики соединены через дешифраторы с цифровыми индикаторами, запятая на которых устанавливается на п десятичньк разрядов влево, начиная с младшего разряда. Причем первый блок 14 индикации фиксирует за выбелку N вероятность Р выполнения случайного объема работ, а блок индикации 15 - вероятность Q 1-Р. С приходом каждого импульса от генератора 24 триггер 4 по единичному входу устанавливается в единичное состояние. Ключ 2 открывается и импульсы от генератора 1 поступают на вход счетчика 3. Через случайный промежуток времени . после отсчета числа импульсов, соответствующего дуге вероятностного графа, счетчик 3 переполняется и вьщает импульс, который через элемент ИЛИ 5 перебрасьшает триггер 4 в нулевое состояние, закрывая ключ 2, и одновременно поступает на первый вход элемента 6 запрета. При единичном состоянии триппера 7, соответствующем исправному состоянию представленной графом системы, импульс с вы хода элемента 6 запрета поступает на первые входы элементов И 12 и 13, На второй вход элемента И 12 поступают импульсы от генератора 10 непосредственно, а на второй вход элемента И 13 через элемент НЕ 11. Изменением частоты F ijyj и сква ности q. (TJ - период; с длительность импульса) импульсов генератора 10 устанавливается вероятность Р выполнения случайного объема работ, которая определяется количеством импульсов с выхода элемента 6 запрета, прошедших через элемент И 12 на блок 14 индикации, за выборку объема N, Тогда при абсолютной наделаюсти системы, представленной графом, т.е при единичном выходе триггера 7 в течение всей выборки N, вероятность Р определяется выражением 1 N где при L, t -ч а вероятность Q 1-Р. Процесс отказов и восстановлений с учетом устранения разрегулировки системы, представленной графом, моделируется сменой состояний триггера 7. При поступлении на нулевой вх триггера 7 импульса от генератора 8 моделирующего отказа в процессе выполнения случайного объема работ, триггер 7 устанавливается в нулевое состояние. Процесс устранения отказа модели ется генератором 9, с выхода которо появляется импульс через временной интервал , равный времени устра нения отказа. Тогда вероятность Q невьшолнения случайного объема рабо с учетом устранения отказа, предста ляклз ая собой Q ;,. + с; ) ly.o/ -3 численное значение которой определяется выражением л. г- , 4 -l2 l hlili L тГ И вероятность Р выполнения случайного объема работ с учетом отказов определяются выражением Вероятность выполнения случайного объема работ с учетом устранения разрегулировки определяется выражением /. / л 1 -1 -54.0.+/-) Ч.р. Р -N где с.ЦП - время устранения разрегулировки. Из сравнения вероятностей Р и Р следует, что учет времени устранения разрегулировки о; VT, повышает точность 3 ц. моделирования. Время устранения разрегулировки Тц Р для многих систем пропорционально степени разрегулировки системы (j.p J7 - которая, в свою очередь, пропорциональна времени работы ления до последующего отказа k tp, т.е. Ч - t сГ Г где (X., k - коэффициенты пропорциональности, первый из которых учитывает квалификацию обслуживающего персонала (скорость устранения разрегулировки) , а второй - скорость изменения структурных параметров системы во времени. Моделирование процесса устранения разрегулировки ос тцествляется следующим образом. На выходе триггера 18 формируется временной интервал t , определяемый сигналами от генераторов 8 и 9. Этот временной интервал преобразуется последовательно соединенными преобра-зователями 19 и 20 в напряжение Uj с коэффициентом преобразования равным k Uj k. tjp S, т.е. блоки 18-20 моделируют степень разрегулировки системы S в зависимости от времени ее работы до отказа. Процесс устранения разрегулировки обслуживающим персоналом моделируется последовательно соединеннь ми блоками 23 и генератором 22, постоянная времени которого L выбирается из условия, чтобы при среднем значении напряжения на выходе блока 23 скорость изменения напряжения генератора 22 соответствовала средней квалификации обслуживающего персонала Ыср (средней скорости устранения раэрегу лировки). Изменением напряжения на выходе блока 23 изменяется скорость выходного напряжения генератора 22, который запускается в момент устранения отказа сигналом от генератора 9, т.е. выходным напряжением генератора 22 моделируется квалификация аСобслуживанлцего персонала. Компаратор 21 определяет момент времени окончания устранения разрегулировки, соответствующий моменту времени достижения выходным напряжением генератора 22 уровня напряжения преобразователя 20, когда на его выходе появляется импульс, задержанный относительно импульса генератора 9 на время устранения разрегулировки С, р , который через элемент ИЛИ 17 устанавливает триггер 7 в единичное состояние через время восстановления системы ов Ч-о,.р.Таким образом, изобретение позволяет повысить точность моделирования систем, представленных вероятностными графами, и тем самым точ- . ность оценки мероприятий по обеспечению надежности систем.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНОГО ГРАФА, содержащее первый генератор случайных сигналов, выход которого соединен с информационным входом ключа, выход которого подключен к счетному входу счетчика, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и первому входу элемента запрета, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к информа- ционным выводам первого и второго блоков индикации соответственно,одновибратор, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, установочным входом счетчика, вторым входом первого элемента ИЛИ и входом сброса генератора входных сигналов, выход которого подключен к единичному входу первого триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, генератор импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и через элемент НЕ с вторым входом второго элемента И, второй генератор случайных сигналов, выход которого подключен к нулевому входу второго триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента запрета, и третий генератор случайных сигналов, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к нулевому входу первого и единичному входу второго триггеров соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в i него введены третий триггер, преобразователь интервала в код, преоб(Л разователь кода в напряжение, компаратор, генератор линейно изменяющегося напряжения и блок задания скорости обслуживания, выход которо§ го подключен к управляющему входу генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен 00 с первым входом компаратора, выход со to которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход второго о генератора случайных сигналов соедиО5 нен -с единичным входом третьего триггера, выход которого подключен через преобразователь интервала в код к входу преобразователя кода в напряжение, выход которого соединен с вторым входом компаратора, выход третьего генератора случайных сигналов подключен к входу запуска генератора линейно изменяющегося напряжения и нулевому входу третьего триггера.