Устройство для моделирования технических систем Советский патент 1985 года по МПК G05B23/02 

11 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании надежности технических систем с учетом случайных процессов старения, износа и ра регулрфования. Цель изобретения - повышение точ ности устройства. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок имитаторов отказов; на фиг. 3 - временна диаграмма работы блока имитаторов отказов. Устройство содержит генератор 1 случайных напряжений, генератор 2 тактовых импульсов, коммутатор 3, блок 4 имитаторов отказов, блок 5 цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП), модель технической системы 6 блок 7 фиксации отказов, реле време ни 8. Генераторы 1 .и 2 являются типовы ми генераторами случайных напряжени и тактовых импульсов. Коммутатор 3 управляется генератором 2 тактовых импульсов и служит -для подключения выходов генератора 1 к п входам бло ка 4 имитаторов отказов. Блок 4 имитаторов отказов содержит п однотипных каналов, в которых производится моделирование реализац случайных процессов изменения параметров компонентов технической системы. Принципиальная схема одного из каналов 4.1 блока 4 имитаторов отка зов дана на фиг. 2. Он содержит интегратор 9, первый инвертор 10, пер вьй 11 и второй 12 пороговые элемен ты, второй инвертор 1Д, первый 14 и второй 15 элементы И, триггер 16, реле 17 коммутации и реверсивный счетчик 18. «. При исследовании надежности техн ческих систем используется линейная аппроксимация случайных процессов, приведенных к параметрам отказов.Дл аппроксимации отдельных реализаций случайных процессов изменения параметров компонентов технической сист мы применяется выражение вида Y. A,--bB.t, начальные значения парамет ров технической системы (i 1,2,... п); 5 В- - скорость изменения i-ro параметра;t - время моделирования. Устройство работает следующим образом. Случайное напряжение с заданным законом распределения скорости В изменения параметров технической системы с п выходов генератора 1 поступает на п входов коммутатора 3. На (п+1)-й вход коммутатора 3 поступает сигнал от генератора 2. Коммутатор 3 с частотой, задаваемой генератором 2, синхронно подключает входы каналов блока 4 к выходам генератора 1. В эти же моменты времени в реверсивный счетчик 18 производится запись начальных условий, что приводит к установлению на выходе ДАЛ 5/ нулевого уровня напряжения. Пусть на вход первого канала блока 4 подается отрицательное напряжение, пропорциональное скорости В/ изменения первого параметра системы от генератора 1. Триггер 16 находится в нулевом состоянии, якорь реле 17 не притянут, напряжение с входа канала через нормально-замкнутые контактты реле 17 поступит на вход интегратора 9. Происходит интегрирование этого напряжения. Одновременно отрицательное входное напряжение поступает на элемент 11, на выходе которого появится О (1 при положительном входном напряжении), поступающий на второй вход элемента 15 и через инвертор 13 на второй вход элемента 14. Напряжение с выхода интегратора 9 подается на вход элемента 12, у которого два порога срабатывания +U и -U (см. фиг. 3). При достижении напряжением значения +U (или -U) на выходе элемента 12 появится I. На выходе элемента 14 также появится 1, которая поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 18, содержимое счетчика уменьшается на единицу. На выходе ЦАП 5« появится отрицательное напряжение. Кроме тогЬ, Г с выхода элемента 12 поступает на триггер 16, которьй перехЮдит в единичное состояние, реле 17 срабатывает. После этого на вход инвертора 9 через нормальноразомкнутые контакты реле 17 поступает проинвертированное инвертором 10 входное напряжение, Напряжение на 3 выходе интег ратора начинает уменьшаться и через некоторое время достигает значения -U. Нд выходе элемента 12 появляется 1, триггер 16 меняет единичное состояние на нулевое, якорь реле 17 отпускается. Содержимое реверсивного счетчика 18 уменьшается еще. на единицу. Это приводит к росту отрицательного напряжения на выходе ЦАП 5(. При изменении полярности входного напряжения с отрицательной на положительную канал 1 блока 4 функционирует аналогично, с той разницей,что на выходе порогового элемента 11 присутствует 1. Импульсы от порогового элемента 12 поступают на суммирующий вход счетчика 18, а не на вычитающий. Поэтому содержимое счетчика с каждым пришедшим импульсом увеличивается на единицу, что приводит сначала к уменьшению отрицательного, а затем к росту положительного напряжения на выходе ЦАП 5/. Указанные процессы в каждом из п каналов блока 4 повторяется до тех пор, пока с генератора 2 не поступит сигнал об окончании моделирования отдельной реализации случайного процесса изменения параметров технической системы в коммутатор 3, Отличие процессов, происходящих в разных каналах блока 4, ббуславливается лишь тем, что входные напряжения каналов различны по величине и знаку. Полярности входных напряжений каналов определяются знаками + или - в аппроксимирующих уравнения 754 для соответствующего параметра. Закон распределения случайного напряжения на i-M выходе генератора случайных напряжений соответствует закону распределения скорости нгаменения i-ro параметра. Каждая отдельная реализация случайного процесс изменения параметра системы начинается с определенного номинального значения, задаваемого физичeckим макетом компонента исследуемой системы. Изменения параметров макета происходят одновременно, имитируя тем самым реальный процесс старения.(износа или разрегулирования) . За выходным параметром осуществляется наблюдение - контролируются моменты пересечения им границы поля допуска. Отказом считается превьш1ение выходным параметром допустимых значений. В блоке 7 регистрируются моменты времени появления отказов в исследуемой технической системе. Количество реализаций случайных процессов изменения параметров компонентов технической системы задается вьздержкой времени реле времени 8 и определяется по следующей формулегде Т вьщержка реле времени; Т период следования импульсов на выходе генератора 2 тактовых импульсов инфранизкой частоты.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, содержащее ком.мутатор, соединенньй информационными входами с выходами генератора случайных напряжения, а первым и вторым управляющими входами - с выходами генератора тактовых импульсов и реле времени, а также модель технической системы, выходом.соединенную с входом блока фиксации отказов, отличающееся тем, что, с целью повы щения точности устройства, оно содер жит блок цифро-аналоговых преобразователей и блок имитаторов отказов, состоящий из группы каналов, каждый из которых включает интегратор, пер --вый инвертор, первый и второй пороговые элементы, второй инвертор, первый и второй элементы И, триггер, реле коммутации и реверсивный счетчик, .- вход интегратора через размыкающие контакты реле коммутации подключен к соответствующему выходукоммутатора, соединенному с входом первого порогового элемента, и через первый замыкающий контакт реле коммутации - с входом первого инвертора, выход интегратора через второй пороговый элемент подсоединен к первым входам первого и второго элемента И и к счетi ному входу триггера, выход которого подключен к обмотке реле, выход пер(Л вого инвертора через второй замыс кающий контакт реле коммутации подсоединен к входу интегратора, выход первого порогового элемента соединен с вторым входом второго элемента И, а через второй инвертор - с вторым входом первого элемента И, вь(ходы первого и второго элементов И соединены соответственно с вычитающим 1 и суммирующим входами реверсивного счетчика, входы и выходы блока цифроNd Ч Pt аналоговых преобразователей соединены соответственно с .выходами соответствующих реверсивных счетчиков и с входами модели технической сисfreMbi.