Устройство для оптимизации периода и глубины контроля Советский патент 1987 года по МПК G06F17/00 

жения, блоки 6,6 деления, сумматоры 7,-7 , элементы 8,-87 задержки, узел .9 формирования экспоненты, инвертор 10, первый ключ 11, элемент И 12, блок 13 сравнения, второй ключ

14,аналого-цифровой преобразователь

15,блок 16 индикации, переключатель 17, двухпозиционный переключатель 18 и блок 19 памяти. Сущность изобретения состоит в аппаратурном определе1

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и может быть использовано при определении эксплуатационных характеристик сложных технических объектов, в частности для определения периодичности и глубины их контроля.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Сущность изобретения состоит в том, что определяют оптимальную периодичность и глубину контроля по максимальному значению целевой функции, заданной вероятностью готовности объекта контроля Р. в равномерно распределенный момент времени, зависящий от глубины g, дпительности С, периодичности Т контроля, длительности :восстановления: Т объекта контроля и их взаимосвязи. С помощью генератора линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) моделируется непрерывное увеличение от нуля значения Т при каждом фиксированном Т, периодически ступенчато задающемся с помощью второго ГЛИН, При этом устройство непосредственно моделирует изменение величин g и Г , Увеличение Т при каждом фиксированном Тд прекращается в случае достижения величиной Pf. максимального значения,

В математическом плане задача состоит в определении таких значений Т и g, при которых Р достигает наибольшего значения. Моделирование готовности объекта контроля марков- ским процессом его состояний с их демарковизацией методом фаз Эрлан19046

НИИ максимального значения целевой функции - вероятности готовности объекта контроля, зависящей от ряда параметров, в том числе от искомых глубины контроля g и периода контроля Т. За счет дискретного изменения g и Тц отыскивается точное (до шага дискретизации) значение максимума зависимостиII аналитическое определение которого затруднено. 2 ил.

га позволяет представить вероятность готовности объекта контроля в виде:

р :, fLelT,i.lb.l К1Т.ОС.ТД

U I-P , (,)

ь (1-об) .(1)

где ot, р - вероятность ошибок контроля первого и второго рода; X - интенсивность отказов;

Tg и ьц - длительности восстановления и контроля, зависящие от глубины контроля; Т1 - период контроля, Глубину контроля оценивают коэф

О : g 1,

(2)

20 где Tg - длительность восстановления объекта контроля, контроль которого осуществляется в целом,

В случае контроля в цепом, , 25 так как Т Т д, в случае контроля до блока, узла и т,д,, g 1, так как Tg : Т ,

Длительность контроля также задана линейной зависимостью от глубины 3Q контроля

г, В - A-g, (3)

где параметры А О и В О опреде- ляют характер и степень влияния глубины на длительность контроля (). 35 Коэффициент g оказывает двоякое влияние на Рр: уменьшение g приводит к уменьшению Tg и тем самым к увеличению Рр и уменьшение g ведет к увеличению Сц и тем самым к уменьше40

НИЮ РГ,

Оптимальные период и глубина контроля могут быть получены аналитически из выражения (1) лишь приближенно, устройство позволяет получить

и, (с)РГ. (с) возрастает по закону, определенному формулой (1). При этом напряжения Uy(t), ll,c,(t), U,(t), Uft.Cc), Ua,(t), Uajt), U,, (t).

их точные за счет аппаратур- с U (t), Ug(t), Ug (t) не изменяются

ной реализации значений Р при различных Т, g и других параметров системы и объекта контроля.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - JO временные диаграммы.

Устройство содержит блок 1 установки ограниченийJблоки 2,-2,д задания постоянных коэффициентов, блоки 3,-3g умножения, первый 4 и вто- 15 рой 5 ГЛИН, блоки деления, сумматоры 7,-7ц , элементы задержки узел 9 фор1чирования экспоненты, инвертор 10, второй ключ 11, элемент И 12, блок 13 сравнения, пер-20 вый ключ 14, аналого-цифровой преобразователь 15, блок 16 индикации, переключатель 17, двухпозиционный переключатель 18, блок 19 памяти и третий ключ 20.25

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на выходе блоков 2,-2,0 устанавливаются напряжения, пропорциональные величи- зо .нам соответственно Тд, - А, В, об,|3 , А. . На выходе генератора 5 устанавливается напряжение, пропорциональное начальному значеЕсли в некоторый момент времени напряжение (t-t-U CT первом инфор мационном входе переключателя 18 (а значит, и на первом входе блока 13) оказывается больше, чем напряжение Ug (t) на втором входе, блока 13, что свидетельствует о достижении максимума величиной Р. (t,T)/g const (фиг. 2&), в момент t возникает и,, (t) 0 (фиг. 2), которое поступает на третий управляющий вход ГЛИН 4 и останавливает его (фиг. За) а также на вход элемента 12 и на входы элементов 8 и 8g.

Через время i c напряжение Ug (t) О подключает второй информационный вход переключателя 18, на котором сохранилось напряжение U (t), равное нулю, на его выход, В результате этого, напряжение на первом входе блока 13 сравнения оказывается меньше, чем на его втором входе, напряжение на выходе блока 13 устанавливается равным нулю (момент времени tj ( 2) . На первый вход элемента 12 поступает напряжение, равное нулю. В следующий момент времени ЕЗ на второй вход элемента 12 Поступает сигнал с выхода блока 13, задержанный на время лС элементом 85 (фиг. 2е), причем Д, л L g . Поскольку на первом входе элемента 12 напряжение равно нулю, на его выходе напряжение также равно нулю (фиг. ). Сигнал с выхода элемента 8у проходит через элемент 8 и открытый ключ 11 и в момент t;,t. + u i с выхода ключа I 1 (фиг. ) поступает на второй управляющий вход ключа 20, открывая его. При этом через открытый ключ 20 напряжение, пропорциональное РГ(С, )/g const, поступает с выхода элемента 8 -j в блок 19 и запоминается в нем (фиг. 2-г). В следующий момент дТ сигнал с выхода ключа I1, прошедший через элемент 8-, поступает на первый управляющий вход ключа 20, закрывая его. В последующий момент + + u bj + сигнал с выхода элемента 8 (фиг. 2 и) поступает на вход элемента 8,, первые управляющие входы ГЛИН 4, устанавливая на его выходе

нию Т ц (Тц Т„ ), соответствующее

Напряжение на выходах блока 19 и генератора 4 устанавливается равным нулю. Ключи 14 и 20 разомкнуты, ключ 11 замкнут. Переключатель 18 подключает свой первый информаци- онный вход к первому входу блока 13. При этом на выходах блоков 6( , 3 , 7( 3, 7, 3, (2 t 3, 3, 9 , 10, 741 6, 7, Зу, 64 возникает напряжение, пропорциональное соответственно , - Ag,, TK B-Ag«««, ei-Tg, eiTe + t, ,,|ЗСк/(1-р), (1-об)Тв 0,1, - 1,0, . Ufe, +

+(1-)т,(1-/1),и7,„„,, .РГМИН

имеются отличные от нуля напряжения на выходах генератора 5 и блоков 2, -2,о (в об- щем случае).

Работа устройства по оптимизации g и Тц начинается при запуске генера тора 4 для момента t, (фиг. 2а). С этого момента напряжение 11 (t) на выходе ГЛИН 4 линейно возрастает, а на выходе блока 6ц (фиг. 26) напряжени

и, (с)РГ. (с) возрастает по закону, определенному формулой (1). При этом напряжения Uy(t), ll,c,(t), U,(t), Uft.Cc), Ua,(t), Uajt), U,, (t).

U (t), Ug(t), Ug (t) не изменяются

U (t), Ug(t), Ug (t) не изменяются

Если в некоторый момент времени напряжение (t-t-U CT первом информационном входе переключателя 18 (а значит, и на первом входе блока 13) оказывается больше, чем напряжение Ug (t) на втором входе, блока 13, что свидетельствует о достижении максимума величиной Р. (t,T)/g const (фиг. 2&), в момент t возникает и,, (t) 0 (фиг. 2), которое поступает на третий управляющий вход ГЛИН 4 и останавливает его (фиг. За), а также на вход элемента 12 и на входы элементов 8 и 8g.

Через время i c напряжение Ug (t) О подключает второй информационный вход переключателя 18, на котором сохранилось напряжение U (t), равное нулю, на его выход, В результате этого, напряжение на первом входе блока 13 сравнения оказывается меньше, чем на его втором входе, напряжение на выходе блока 13 устанавливается равным нулю (момент времени tj ( 2) . На первый вход элемента 12 поступает напряжение, равное нулю. В следующий момент времени ЕЗ на второй вход элемента 12 Поступает сигнал с выхода блока 13, задержанный на время лС элементом 85 (фиг. 2е), причем Д, л L g . Поскольку на первом входе элемента 12 напряжение равно нулю, на его выходе напряжение также равно нулю (фиг. ). Сигнал с выхода элемента 8у проходит через элемент 8 и открытый ключ 11 и в момент t;,t. + u i с выхода ключа I 1 (фиг. ) поступает на второй управляющий вход ключа 20, открывая его. При этом через открытый ключ 20 напряжение, пропорциональное РГ(С, )/g const, поступает с выхода элемента 8 -j в блок 19 и запоминается в нем (фиг. 2-г). В следующий момент дТ сигнал с выхода ключа I1, прошедший через элемент 8-, поступает на первый управляющий вход ключа 20, закрывая его. В последующий момент + + u bj + сигнал с выхода элемента 8 (фиг. 2 и) поступает на вход элемента 8,, первые управляющие входы ГЛИН 4, устанавливая на его выходе

напряжение равное нулю (фиг. 2q), и ГЛИН 5, разрешая дальнейшее увеличение напряжения на его выходе (фиг. 2&). При этом на выходе блока б устанавливается напряжение

иб4(Ргмин- S момент + + й с, (й С, ЛТ ) сигнал с выхода элемента 8 , (фиг. 2 к) поступает на вторые управляющие входы ГЛИН 5, запрещая увеличение напряжения на его выходе (фиг. 2Б), и ГЛИН 4, запуская его (фиг, 2q). Процесс в промежутке времени (t, t,, ) повторяется как и в рассмотренном промежутке времени ( tg), но уже при другом значе- НИИ ug (фиг. 2). При этом как и в первом случае на выходе блока 6 деления образуется напряжение, пропорциональное Р, так как на выходах блоков 6,, 3,, 7,, З, Т-it 3 3л, Зб, 9, 10, 7, 6,, 7,, 3,

6

3

6,

t 4 -

возникает напряжение, пропорциональ

- А

9

к

+ 1. В-А

+ Т н к

р(), /5 (Т

+ Т,в/.Т, -K+TK

)/

ное g,

oiTfi + (

(1-/). (l-«i)T8, - М.ехр (,),- -ехр(-дТк), 1- ехр{- Тк), (.Тв +т,)/ 1-ехр (,)1, U7,/(i)K-t-TK)/

(1-В) + ()Тб+(осТв+ к+Т / 1-exp(,), и,,, (,)-:

процесс продолжается до тех пор, пока при очередном k-м вычислении Р (k) при фиксированном g и не окажется, что Р (k) Pj.(k-l).

На фиг, 2 приведен случай, когда это происходит при (фиг, 2 В), В этом случае в момент t с выхода блока 13 сигнал U,,, О останавливает ГЛИН 4 (фиг, 2а), поступает на первый вход элемента 12 и на входы

элементов 8 и

8.

В момент

-I- о, сигнал с выхода элемента 8g, поступая на второй управляющий вход переключателя 18, подключает его второй информационный вход к выходу На выходе блока 13 сохраняется напряжение и О, так как напряжение на выходе блока 19 U,q Рр(2), поступающее на первый вход блока 13, больше напряжения на выходе блока 6 Ug Р(3), поступающего на второй вход блока 13 (фиг. 2 и ,-2 , ) , В момент t, + появляется напряжение, отличное от нуля, на втором входе элемента 12 (фиг. 2 е ,(;) в результате этого сигнал с его выхода (фиг. 2) закрывает ключ 11, в момент t,j-t,+ t5 блокируется прохождение через него сигнала с вы15

fO

хода элемента 8, в момент ,, « + Л б открывается ключ 14. Напряжение с выхода переключателя 17, преобразованное в код преобразователя 15, отображается в блоке 16 индикации. Последовательным подключением выхода переключателя 17 к каждому из его трех входов в блоке 16 в цифровой форме отображаются значения

§ОПТ« ОЛГ)

Для достижения необходимой точности определения этих характеристик устройство может быть применено вторично при соответствующей установке начального выходного напряжения генератора 5 и уменьшения скорости его возрастания.

Формула изобретения

20

Устройство для оптимизации периода и глубины контроля, содержащее инвертор, шесть блоков умножения, четыре сумматора, первый ключ, сое25 диненный выходом через аналого-цифровой преобразователь с входом блока индикации, первый генератор линейно изменяющегося напряжения, третий управляющий вход и выход кото30 рого связаны соответственно с выходом блока сравнения и с третьим входом первого сумматора, восемь блоков задания постоянных коэффициентов, подключенных входами к соответствующим

эс выходам блока установки ограничений, выходы блоков задания постоянного коэффициента с второго по восьмой подключены к вторым входам соответственно первого блока умножения, первого сумматора, второго и третьего блоков умножения, четвертого сумматора, пятого и шестого блоков умножения, первый вход пятого блока умножения сое;дйнен с выходом третьего сумматора,, выходы первого и второго блоков умножения соединены с первыми входами соответственно первого и второго сумматоров, а также содержащее,узел формирования экспоненты, подключенный входом и выходом соответственно к выходу шестого блока умножения,, и к входу инвертора, выход которого соединен с первым входом четвертого сумматора, отличающееся тем, что, с целью повьщ1ения точности устройства, оно содержит четыре блока деления, семь элементов задержки, второй и третий , элемент И, переключатель.

40

45

50

55

71

двухпозиционный переключатель, блок памяти, девятый и десятый блоки задания постоянных коэффициентов, второй генератор линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к объединенным первым входам второго и четвертого блоков умножения, а также первого блока деления, второй вход которого соединен с выходом первого блока задания постоянного коэффициента, а выход - с первыми входами первого блока умножения и переключателя, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом первого генератора линейно изменяющегося напряжения, и с выходом блока памяти, соединенным также с вторым информационным входом двух- позиционного переключателя, первый информационный вход KOTojJoro соединен с информационным входом третьего ключа и с выходом седьмого элемента задержки, вход которого подключен к

выходу четвертого блока деления и второму входу блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом двухпозиционного переключателя, а выход - с объединенным первым вхо- дом элемента И и входами пятого и шестого элементов задержки, выход которого подключен к второму управляк)щему входу . двухпозиционного переключателя, первый управлякяций вход которого соединен с первым управляющим входом третьего ключа, выходом третьего и входом второго элементов задержки, выход третьего ключа подключен к входу блока памяти, а второй управляющий вход третьего ключа

68

к входу третьего элемента задержки и выходу второго ключа, управляющий вход которого вместе с управляющим входом первого ключа связаны с выходом элемента И, информационный вход первого ключа соединен с выходом переключателя, второй вход элемента И подключен к выходу пятого и входу четвертого элементов задержvKf выход которого соединен с информационным входом второго ключа, выход второго элемента задержки подсоединен к входу первого элемента задержки и первым управляющим входам генёраторов линейно изменяющегося напряжения, вторые управляющие входы которых соединены с выходом первого элемента задержки, первые и вторые входы блоков деления с второго по

четвертый соединены с выходами соответственно третьего блока умножения и девятого блока задания постоянного коэффициента второго и четвертого сумматоров, шестого блока задания постоянного коэффициента и пятого блока умножения, первый вход третьего блока умножения, второй вход и выход четвертого блока умножения подключены соответственно к объединенным

выходу первого сумматора и второму входу второго сумматора, выходу десятого блока задания постоянного коэффициента и первому входу третьего сумматора, второй и третий входы которого подключены к выходам соответственно второго и третьего блоков деления, выход первого генератора линейно изменяющегося напряжения подключен к первому входу шестого блока

умножения,

О ti tzt3 ti tste

tit9 tg tfotji Фиг. г

tl2ti3

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при определении эксплуатационных характеристик сложных технических объектов. Цель изобретения повышение точности устройства. Устройство содержит блок 1 установки ограничений, блоки 2,-2,д задания неточных коэффициентов, блоки умножения, первый 4 и второй 5 генераторы линейно Изменяющегося напря- (Л 00 ;о о 4 а Фиг.1