Устройство для прогнозирования случайных событий в технической системе Советский патент 1985 года по МПК G06N7/08 G06F17/00 

мента 2И и инвертора, вькод которого соединен с первь1м входом третьего элемента 2И, первый и второй входы первого элемента 2И являются первым и вторым входами блока, третьим вхо1167619 дом которого являются вторые входы второго и третьего элементов 2И, а выходами - выходы одновибратора и второго и третьего элементов 2И.

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СЛУЧАЙНЫХ СОБЫТИЙ-В ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ, содержащее генератор случайных импульсов, генератор тактовых импульсов и блок счетчиков, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения на системы с временным резервом и повышения, точности устройства оно содержит блок моделей элементов системы, блок формирования сигналов отказов, коммутатор, m выходов которого подключены к tn входам блока счетчиков, первый вход - к первому выходу блока формирования сигналов отказа, второй и третий выходы которого подключены соответственно к (т+1)-му и (т+2)-му входам блока счетчиков, п нечетных входов которого подключены к и выходам генератора случайных импульсов, а п четных входов - к п выходам генератора тактовых импульсов, (п+1)-й. . выход которого подключен к второму входу коммутатора, а (п+2)-й - к второму входу блока формирования сигна- . лов отказов, к третьемувходу которого подключен п-й выход генератора слз чайных импульсов, второй выход блока моделей элементов системы подключен к (гг1+3)-му. входу блока счетчиков. 2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок моделей элементов системы содержит два элемента ЗИ, п-2 элемента 4Ии п-1 реверсивных счетчиков, суммирующий вход первого реверсивного счетчика и вычитающий вход (п-1)-го реверсив(Л ного счетчика подключены к выходам первого и второго п-го элементов ЗИ соответственно, -выходы элементов 4И подк 1ючены к разноименным входам смежных реверсивных счетчиков, первые входы всех элементов ЗИ и 4И являются нечетными входами блока, вторые - четными, третьи входы,-кроме О5 второго элемента ЗИ, подключены к ч1 первым выходам реверсивных счетчиков, О) вторые выходы которых, кроме (п-1)-го |ш1 реверсивного счетчика, подключены к с четвертым входам элементов 4И, второй выход (п-1)-г.о реверсивного счетчика подключен к третьему входу второго элемента ЗИ и является первым выходом блока, вторым вьгходом блока является выход второго элемента ЗИ. 3.Устройство по П.1, о т л и ч аю щ е ес я тем, что.блок формиро.вания сигналов отказов содержит три элемента 2И, одновибратор и инвертор, выход первого элемента 2И соединен с входами одновибратора, второго эле

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при разработке, испытаниях и исследованиях сложных автоматизированных и робототехнических систем, в которых применяется временное резервирование.

Цель изобретения - расширение -об-; ласти применения на системы с временным резервом и повьшение точности устройства.

На фиг.1 представлена функциональ ная схема предлагаемого устройства для прогнозирования случайных событий в технической системе на фиг.2блок-схема технической системы.

Устройство содержит генератор 1 случайных импульсов, многоканальный генератор 2 тактовых импульсов, блок 3 моделей элементов системы, блок 4 формирования сигналов отказов системы, коммутатор 5 и блок 6 суммирующи счетчиков.

Блок 3 моделей элементов системы содержит элементы И 7.1-7.П, а также п-1 реверсивных счетчиков 8.1-8.П-1.

Блок 4 формирования сигналов отказов технической системы содержит три элемента 2И 9,10 и 11, инвертор 12 и одновибратор 13.

Коммутатор 5 состоит из D-триггеров 14.1-14.т, образующих регистр сдвига, и элементов 2И 15.1-15.т.

Блок 6 содержит суммирующие счетчики 16.1-16.т+3.Генератор 1, представлякнций собой типовой п-канальный генератор случайных импульсов, вырабатывает импульсы, длительность которых являетс случайной величиной, распределенной по заданному закону. Длительность формируемых импульсов пропорциональна случайному времени нахождения агрегатов AJ, i f,{фиг.2)технической системы в работоспособном состояНИИ, а паузы между импульсами - случайному времени восстановления агрегатов.

Многоканальный генератор 2 тактовых импульсов предназначен для формирования последовательностей импульсов заданной частоты. На выходах генератора 2, связанных с блоком 3 моделей, генерируются тактовые импульсы с частотой ,пропорциональной производительности агрегатов А.

В блоке 3 элементы 7.1-7.п представляют собой модели агрегатов системы. Каждый реверсивный счетчик 8.18.п-1. имитирует накопитель , , п-1. (фиг.2). Выходы элементов 7.1-7.п подключены к суммирующим и вычитающим входам реверсивных счетчиков 8,-18.п-1. На первом выходе каждого реверсивного счетчика формируются сигналы нулевого уровня в тех случаях, когда содержимое счетчика становится равным значению, пропорциональному предельной емкости соответствующего накопителя. В остальных случаях на первых выходах счетчиков присутствует единичный сигнал. На втором выходе каждого реверсивного счетчика формируется сигнал нулевого уровня, когда содержимое счетчика равно нулю (накопитель пустой), и сигнал единичного уровня в остальных случаях.

Блок 4 формирования сигналов отказов технической системы вместе с коммутатором 5 служат для фиксирования моментов появления отказов системы в результате исчерпания временного резерва, определяемого запасами в накопителях В.1-В-П-1.

Первый триггер 14«1 регистра сдвига до начала работы устройства устанавливается в единичное состояние, а триггеры 14.2-14.m - в нулевое.

Счетчики 16.1-16.in предназначены для регистрации потока отказов сиетемы, в счетчике 16.т+1 фиксируется суммарное время безотказной работы системы, в сче,тчике 16.т+2 - суммарное время восстановления системы, а счетчике 16.т+3 - число, пропорциональное общему времени эксплуатации технической системы. С помощью данного устройства моде лируется процесс функционирования технической системы с временным резервом, возникающим за счет создания промежуточных запасов в накопителях. Временной резерв позволяет израсходо вать определенное время на восстанов ление отказавших в процессе эксплуатации элементов технической системы. В предлагаемом устройстве воспро.изводятся случайные потоки отказов и восстановлений моделей агрегатов системы, связанных единым технологическим циклом. После возникновения отказа агрегата, оснащенного накопителем (бункером для изделий), система остается работоспособной за счет наличия промежуточных запасов изделий-полуфабрикатов.. Это происходит при условии, что восстановление агрегата будет завершено до исчерпа ниязапаса изделий, изготовленных аг регатов до момента вртемени появления отказа и находящихся в его накопителе . Б противном случае происходит отказ системы. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 формирует последовательности импульсов и пауз случайной длительности. Импульсы поступают на первые входы элементов 4И 7.2-7.П-1 блока 3. На вторые входы элементов 4И подаются последовательности импуль- сов с выходов генератора 2 тактовых импульсов. На третьи и четвертые вхо ды элементов И 7.1-7.П блока 3 посту пают блокирующие сигналы с выходов реверсивных счетчиков 8.1-8.П-1. Ког да на первом и третьем входах элемента ЗИ 7.1 присутствуют сигналы единичного уровня, означающие, что агрегат А) находится в работоспособном состоянии и накопитель В заполнен не полностью, то импульсы с первого выхода генератора 2 проходят на первый вход реверсивного счетчика 8.1. Это соответствует поступлению продукции из агрегата А в накопитель Bj . Наличие сигнала нулевого уровня на первом входе элемента ЗИ 7. 1 соответствует отказу агрегата А/. Наг личие сигнала нулевого уровня на третьем входе элемента ЗИ 7.1 - полному заполнению накопителя В. В этом случае импульсы с первого выхода генератора 2 на суммирующий вход реверсивного счетчика 8.1 не проходят, т.е. продукция в йакопитель В|-не поступает. На второй бычитающий вход реверсивного счетчика 8.1 через второй вход логического элемента 4И 7.2 поступают импульсы, имитирующие изъятие из накопителя А продукции для обработки на втором агрегате Ag. Если на одном из входов элемента. 4И 7.2 присутствует сигнал нулевого уровня, что соответственно имитирует либо отказ агрегата А, либо переполнение накопителя В, либо полное опорожнение первого накопителя. В), то на второй вход реверсивного счетчика 8.1 импульсы с второго выхода генератора 2 не проходят, и тем самым содержимое накопителя В не уменьшается. Импульсы с выхода, элемента 4И 7.2 подаются также на первый вход реверсивного счетчика Это соответствует процессу заполнения накопителя В.р продукцией, прошедшей обработку на втором агрегате А. Сигналы, поступающие на входы реверсивных счетчиков 8.3-8.П формируются аналогично.. Для фиксации количества обработанной продукции в блоке 6 используется суммирующий счетчик 16.т+3, на который подаются импульсы с выхода элемента ЗИ 7.П, имитирующего последний агрегат AJ в технической системе. Для формирования сигнала об отказе всей системы второй выход реверсивного счетчика 8.п и выход генератора 1 подключены к первому и второму входам элемента 2И 9, выход которого электрически связан с входом одновибратора 13. При изменении сигнала на выходе элемента 2И 9 с единичного значения на нулевое одновибратор 13 формирует импульс, подаваемый на вторые входы элементов 2И 15.1-15.т. Этот импульс пропускается на вход блока 6 тем элементом 2И 15.1-15.m коммутатора 5, на первом входе которого в данный омент времени присутствует сигнал единичного уровня.

Каждому счетчику 16,1-16.m ставится в соответствие определенный временной интервал. Выбор необходимого счетчика осуществляется по сигналу сдвигового регистра коммутатора 5, на выходе которого последовательно подается сигнал единичного уровня при поступлении на синхровходы D-триггеров 14.1-14.m импульсов от генератора 2 тактовых импульсов.

Таким образом, в счетчиках 16.116.m фиксируются моменты появления отказов технической системы, что соответствует прекращению потока изготовленной на выходе агрегата А,д продукции.

Сигнал с выхода элeмeнta 2И 9 подается на первый вход элемента 2И 10 для фиксации суммарного времени работы технической системы и через инвертор 12 на второй вход элемента 2И.11 для регистрации суммарного времени простоев системы. На вторые входы элемента 2И 10 и элемента 2И 11 поступает последовательность импульсов, задающих масштаб времени. В суммирующем счетчике 16. накапливается количество импульсов, пропорциональное суммарному времени простоев системы, а в суммирующем счетчике 16.т+ +1 - суммарному времени безотказной работы технической системы.

В результате обработки статистических данных, накопленных в суммирующих счетчиках блока 6, определяют-ся следующие численные значения показателей надежности технической системы: функция параметра потока отказов W (t), коэффициент готовности k и коэффициент простоя kn системы с учетом временного резервирования. . .функция параметра потока отказов определяется по формуле

статистическая оценка величины СО (t) на i-M временном интервале

накопленное в 1-м счетчике количество отказов системы; заданное количество реализаций процесса функционирования системы

длительность i-ro интервала наработки системы.

нт готовности системы нахоформуле- ki

-r-k,k,

где k) - содержимое счетчика 16.m+1, k - содержимое счетчика 16.m+2. Коэффициент простоя системы вычисляют по формуле

,,kj

Таким образом, с помощью предлагаемого устройства можно прогнозировать случайные события в технической системе с временным резервированием. ла создаваемымВ процессе функционирова ния системы, т.е. запасами частично обработанной продукции в проме уточных накопителях;

Фие. i