Устройство для определения объема выборки параметров контроля Советский патент 1988 года по МПК G06N1/00 

О5 UD О

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при определении эксплуатационно-технических характеристик слож- ных технических систем, например для определения количества параметров контроля технического состояния таких систем.

Целью изобретения является расши- рение функциональных возможностей за счет определения минимального объема параметров контроля технической системы с суммарной методической вероятностью, равной единица.

Сущность изобретения состоит в том, что для определения минимальной совокупности контролируемых параметров техническая система представляется в виде ориентированного графа. По функциональной модели объекта контроля строится граф G(X,A). Все дуги имеют направления, соответствующие функциональным связям в объекте контроля, нумерация вершин совпадает с нумерацией элементов функциональной модели. Решение задачи определения минимального объема контролируемых параметров проводится на основе структурного анализа графоаналитической модели объекта контроля. Граф G(X,A) представляется в виде матрицы смежности:

if, если в G существует дуга (X-Xj)

О, в противном случае.

На основе матрицы смежности формируется гмгатрица достижимости R(V j- ) :

1, если вершина Х/ достижима из .0, в противном случае.

Множество вершин R (Xj) ,графа G(X,A), достижимых из заданной вершины Х-, определяется следующим выражением:

Р/

Vij

где ГЧХ.)

R(x,.) f {Xjiur4x,)ur4Xi)u...ur4x.)

множество вершин, достижимых из вершины X при использовании пути длины j Р - некоторое конечное число, (ijj 1,п), п-число вершин графа.

Следующий этап минимизации - анализ матрицы смежности по строкам: определяются строки, содержащие либо только одну единицу, либо не содержащие единиц, что соответствует обязательной совокупности функциональных

элементов, на выходе которых необходимо контролировать выходные сигналы.

На следуклцем этапе минимизации определяется дополнительная совокупность функциональных элементов, после которых необходимо контролировать выходные сигналы с целью исключения неразличнык состояний. Для этого попарно сравниваются строки модернизированной матрицы достижимости. Модернизированная матрица достижимости получается путем исключения столбцов матрицы достижимости, номера которых соответствуют элементам, которые не вощли в обязательную совокупность функциональных элементов, после которых необходимо контролировать выходные сигналы.

Совпадение хотя бы двух одинаковых строк модернизированной матрицы достижимости соответствует неразличимости состояний объекта контроля по соответствующим элементам. При этом в дополнительную совокупность функциональных элементов, после которых не обходимо контролировать выходные сигналы, включаются те из элементов, состояние которых неразличимы, которые не были включены в обязательную совокупность функциональных элементов, после которьк необходимо контролировать выходные сигналы.

Таким образом минимальная совокуп ность контролируемых параметров определяется объединением обязательной и дополнительной совокупности функцио- . напьных элементов, после которых необходимо контролировать выходные сигналы.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройстваi на фиг.2 - при™ мер функциональной модели объекта контроля; на фиг.З - граф G(X,A); на фиг.4 - матрица смежности А; на фиг.5 - матрица достижимости R и модернизированная матрица R,

Устройство содержит вход 1 пуска устройства, вход 2 установки в исходное состояние, генератор 3 тактовых импульсов, первый 4 и второй 5 эле- менты И, первый 6 и второй 7 элементы ИЛИ, третьи элементы И ,, третий элемент ИЛИ 9, триггер 10, третий 11, первый 12 и второй 13 счетчики, третий 14, первьй 15 и второй 16 дешифраторы, четвертый элемент ИЛИ 17,. четвертый 18 и пятый 19 счетчики, первый блок 20 сравнения, сумматор

21, первый элемент ИЛИ-НЕ 22, матрицу четвертых 23,-23 и пятый 24 элементы И, поле 25 набора графа функциональной модели объекта контроля, элементы 26 26 односторонней проводимости, шестые элементы И ,, второй блок 28 сравнения, седьмые элементы И 29 9,, второй элемент ИЛИ-НЕ 30, восьмой 31 и девятьй 32 элемент И, регистры 33,-33, блоки коммутации, состоящие из десятых 35 35„р и одиннадцатых 36 - 36| элементов И, сумматоры 37,-37ц по модулю два, третий элемент ИЛИ-НЕ

ся на первые входы одноименных элементов 8,-8j. В соответствии с включением элементов 26 они записываются в соответствугацие разряды регистра 33, Таким образом, в регистре 33/ будет записана информация о вершинах моделируемого графа, достижимых из первой вершины.

10 Для дальнейшей работы устройства импульс подается на вход 1 устройства. По этому сигналу триггер 10 устанавливается в единичное состояние, сигнал с выхода триггера 10 отпирает

15 элемент 4 и подключает генератор 3 к первым входам элементов 5 и 24. Первый иьшульс от генератора 3 через открытьй элемент 5 поступает на пер- вьй вход элемента 6, с выхода кото25

38, двенадцатый 39 и тринадцатые 40,- 40п элементы И, (п+1)-й регистр 41, четырнадцатые элементы И и элементы 43,-43 индикации (k - параметр структуры графа, соответствующий 20 Рого записывается в счетчик 12. Появ- количеству его связанных вершин).

Устройство работает следующим образом.

На поле 25 в соответствии с топологией графа, представляющего модель системы, предназначенной для .контроля, включают элементы 26 в проводящем направлении-между 1-й строкой и j-м столбцом при наличии связи между соответствующими вершинами графа. На ЗО первом цикле работы устройства определяется связность моделируемого графа путем определения матрицы достижимости. Путем подачи импульса на вход 2 регистры 41 и устанавливаются в нулевое состояние, счетчик 11 - в состояние 1, Этот же импульс через элементы 7 и 9 устанавливает счетчики 12 и 13 в состояние 1, На первых выходах дешифраторов 14, 15 и 16 появляется сигнал.

Сигнал с первого выхода дешифратора 14 открывает элементы

35

40

8i-8,

и 27 h разрешает запись в регистры ,. Сигнал с первого выхода 45 ° выходе дешифратора 14 отключает

ляется сигнал на втором выходе дешифратора 15. Он подается на первый вход элемента 27, вторую строку наборного поля 25 и второй столбец 23,- 23 матрицы. В регистр 33 записывается информация о достижимости BepntacH из второй вершины моделируемого графа. Далее на первом цикле устройство работает аналогично.

При поступлении п-го импульса на счетчик 12 сигнал появляется на (п+1)-м выходе дешифратора 15 и на выходе переполнения счетчика 18. Этот сигнал через элемент 7 устанавливает счетчик 12 в единичное состояние и записывается в счетчик 11. Начинается второй цикл работы устройства.

На втором выходе дешифратора 14 появляется сигнал, который через элемент 17 открывает элемент 5. Сигнал с второго выхода дешифратора 14 открывает элемент 32, подключая выход блока 20 к вторым входам элементов Отсутствие сигнала на пер-

40, -40

дешифратора 15 поступает на первый вход элемента 27, с выхода которого проходит на первый столбец поля 25, на первую строку поля 25 и на первые

столбцы ПОЛЯ 25 от выходов дешифра- . тора 15, а также столбцы наборного поля от строк поля 25 и запрещает запись в регистры . Сигнал с

ся на первые входы одноименных элементов 8,-8j. В соответствии с включением элементов 26 они записываются в соответствугацие разряды регистра 33, Таким образом, в регистре 33/ будет записана информация о вершинах моделируемого графа, достижимых из первой вершины.

Для дальнейшей работы устройства импульс подается на вход 1 устройства. По этому сигналу триггер 10 устанавливается в единичное состояние, сигнал с выхода триггера 10 отпирает

элемент 4 и подключает генератор 3 к первым входам элементов 5 и 24. Первый иьшульс от генератора 3 через открытьй элемент 5 поступает на пер- вьй вход элемента 6, с выхода котоРого записывается в счетчик 12. Появ-

Рого записывается в счетчик 12. Появ-

° выходе дешифратора 14 отключает

ляется сигнал на втором выходе дешифратора 15. Он подается на первый вход элемента 27, вторую строку наборного поля 25 и второй столбец 23,- 23 матрицы. В регистр 33 записывается информация о достижимости BepntacH из второй вершины моделируемого графа. Далее на первом цикле устройство работает аналогично.

При поступлении п-го импульса на счетчик 12 сигнал появляется на (п+1)-м выходе дешифратора 15 и на выходе переполнения счетчика 18. Этот сигнал через элемент 7 устанавливает счетчик 12 в единичное состояние и записывается в счетчик 11. Начинается второй цикл работы устройства.

На втором выходе дешифратора 14 появляется сигнал, который через элемент 17 открывает элемент 5. Сигнал с второго выхода дешифратора 14 открывает элемент 32, подключая выход блока 20 к вторым входам элементов Отсутствие сигнала на пер-

40, -40

° выходе дешифратора 14 отключает

столбцы ПОЛЯ 25 от выходов дешифра- . тора 15, а также столбцы наборного поля от строк поля 25 и запрещает запись в регистры . Сигнал с

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при определении эксплуатационно-технических характеристик сложных технических систем, например для определения количества параметров контроля технического состояния таких систем. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем определения минимального объема параметров контроля технической системы с суммарной методической вероятностью, равной единице. Сущность изобретения состоит в аппаратурном решении задачи определения минимального объема параметров контроля при помощи моделирования ориентированного графа структуры технического объекта и анализа матриц достижимости вершин графа. 5 ил. с (Л

входы первого столбца матрицы элемен-gg первого выхода дешифратора 15 постутов 23 ih подключая выходы столбцов наборного поля к соответствующим входам регистра 33 . Сигнал с - выхода первого столбца записывается в первый разряд регистра 33. В соот-gg ветствии с включением элементов 26 в первую строку поля 25 сигналы записываются в соответствующие разряды регистра 33i. Эти же сигналы подаютпает на первую строку поля 25. В соответствии с топологией графа на входы сумматора 21 подаются сигналы, соответствующие количеству дуг, выходящих из первой вершины. На выходе сумматора 21 формируется в двоичном параллельном коде число, соответствующее числу выходящих из первой вершины дуг. Сигналы с выхода сумматора.

первого выхода дешифратора 15 поступает на первую строку поля 25. В соответствии с топологией графа на входы сумматора 21 подаются сигналы, соответствующие количеству дуг, выходящих из первой вершины. На выходе сумматора 21 формируется в двоичном параллельном коде число, соответствующее числу выходящих из первой вершины дуг. Сигналы с выхода сумматора.

кроме, младшего разряда, поступают на входы элемента 22, Если из первой вершины моделируемого графа не выходит ни одной дуги или выходит только одна, то на выходе младшего разряда ;сумматора 21 присутствует 1 или О, а на всех остальных выходах - О. В этом случае на выходе элемента 22 формируется сигнал, который через открытый элемент 32 поступает на вторые входы элементов , и открывает их. Сигнал с первого выхода дешифратора 15 поступает на первый вход элемента 40, и записывается в первьш разряд регистра 41, что соответствует включению первого функционального элемента контролируемой системы в обязательную совокупность кон

тролируемых параметров.

При записи очередного импульса от генератора 3 на счетчик 12 на втором выходе дешифратора 15 появляется сигнал, который поступает на вторую

строку ПОЛЯ 25 и на первьй вход элемента 40,. Если во .вторую строку наборного поля включены не более одного выпрямительного диода 26, на выходе блока 20 формируется сигнал, который разрешает запись единицы во вто- рой разряд регистра 41. Далее на втором цикле .устройство работает аналогично. При появлении сигнала на (п+1)-м выходе дешифратора 15,формируется сигнал на управляющем выходе переполнения счетчика 18, который записывается в счетчик 11 и через элемент 7 устанавливает счетчик 12 в 1. Это соответствует завершению

второго цикла работы устройства и на- до ется в модернизированную матрицу R, чалу третьего, на котором определяет- при этом на выходе элемента 38 появся дополнительная совокупность контролируемых параметров с целью исключения неразличимых состояний объекта контроля.

На третьем цикле работы устройства на третьем выходе дешифратора 14 появляется сигнал, которьй открывает элемент 24, подключая счетчик 13 к выходу элемента 4, Сигнал с третьего выхода дешифратора 14 поступает также на второй вход элемента 31, подключая выход элемента 30 к первому входу элемента 39. Счетчик 13 установлен в состояние 1, на первых выходах дешифраторов 15 и 16 присутствуют сигналы, которые поступают на первые и вторые входы элементов 29.,-29 и на первые входы элементов 35 35.|р ,

-Збщ

блока 34 соответственно.

0

0

Сигнал с выхода элемента 29., поступает на первый вход элемента 30, на - выходе которого устанавливается низкий потенциал и закрывает элементы 31 и 34, запрещая запись в регистр 41. Таким образом исключается возможность изменения содержимого регистра 41 при сравнении строки модернизированной матрицы достижимости R самой с собой. Очередной тактовый импульс через элементы 4 и 24 записывается в счетчик 13, на втором выходе де5 шифратора 16 появляется сигнал, который поступает на 1 второй вход элемента 29 и на первые входы элементов 3621-365 блока 34.

На вторые входы элементов И каждого блока 34.,-34„ поступает информация из соответствующих разрядов регистра 41. На первые и вторые входы соответствующих сумматоров поступают элементы соответственно первой и второй строки модернизированной матрицы достижимости R. Если хотя бы в одном из столбцов модернизированной матрицы R элементы первой и второй строк не совпадают, то на выходе элемента 38 устанавливается нулевой потенциал, который поступает на второй вход элемента 39, нулевой сигнал с выхода которого подается на вторые входы элементов 40 .,-40 , и не

g разрешает запись в регистр 41. Если же во всех столбцах модернизированной матрицы R элементы, первой и второй строк совпадают, то первьм столбец матрицы достижимости R включа

5

ляется сигнал, который открывает элемент 39, сигнал с выхода которого открывает .элементы 40.,-40. Производится запись в первьй разряд регистра 41: если в первом разряде регистра 41 была записана единица, то информация в нем не изменяется. Далее устройство работает аналогичным образом.

При появлении сигнала на (п+1)-м выходе дешифратора 16 на выходе переполнения счетчика 19 появляется сигнал, которьй через элемент 9 устанавливает счетчик 13 в состояние 1, а через элемент 6 увеличивает содержимое счетчика 12 на единицу, при этом на втором выходе дешифратора 15 появляется сигнал., которьй поступает

на первый вход элемента 29 и на пер вые входы элементов ., блока 34. Сигнал с первого выхода дешифратора 16 поступает на первые входы элементов 36 ока 34;, и на второй вход элемента Далее происходит поочередное сравнение второй строки модернизированной матрицы достижимости R со всеми строками этой

матрицы. I

.При появлении сигнала на ( выходе дешифратора 15 появляется сигнал на выходе переполнения счетчика 18, который через элемент 7 устанавливает счетчик 12 в состояние 1 и увеличивает содерлсимое счетчика 11. На четвертом выходе дешифратора 14 появляется сигнал, поступающий на вход установки в О триггера 10, нулевой сигнал с выхода которого запирает элемент 4 и отключает генератор 3 от устройства. Кроме того, сигнал с четвертого выхода дешифратора 14 поступает на вторые входы элементов , на первые входы которых поступает информация с выходов регистра 41. В слючаются соответствуюгцйе эле- MeHTbi 43, что указывает на включение соответствующего параметра в мини- мальньй объем параметров контроля технического состояния.

Формула изобретения

Устройство для определения объема выборки параметров контроля, содержащее генератор тактовых импульсов, .первьй, второй, по числу п вершин графа функциональной модели объекта контроля, .п третьих и матрицу из пхп четвертых элементов И, первый дешиф ра.тор и первый счетчик, п регистров, поле набора графа функциональной мо- дели объекта контроля и по числу k связанных вершин графа функциональной модели объекта контроля k элементов односторонней проводимости, выход первого счетчика связан с входом первого дешифратора, первый вход и выход первого элемента И подключены соответственно к выходу генератора тактовых импульсов и первому входу второго элемента И, строки поля на- бора графа функциональной модели объекта контроля через элементы односторонней проводимости связаны с его столбцами в соответствии с топологией

графа функциональной модели объекта контроля, строки поля набора графа функциональной модели объекта контроля соединены с выходами одноименных третьих элементов И, выходы четвертых элементов И i-ro столбца матрицы связаны с одноименными входами i-ro ре- гисФра, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем определения минимального объема параметров контроля технической Системы, оно содержит второй дешифратор и второй, третий, четвертый и пятый счетчики, третий дешифратор, пятьй, п шестых, двенадцатый, п тринадцатых и п четырнадцатых элементов И, шесть элементов ИЛИ, п сумматоров по модулю два, первьш элемент ИЛИ-НЕ, (п+О-й регистр, триггер, п элементов индика ции, первьм блок сравнения, содержащий сумматор, второй элемент ИЛИ-НЕ и девятый элемент И, а также второй блок сравнения, включающий п седьмых элементов И, третий элемент ИЛИ-НЕ и восьмой элемент И и, кроме того, п блоков коммь тации, каждый из которых состоит из п десятых и п одиннадцатых элементов И, выход второго счетчика соединен с входом второго дешифратора, счетные входы четвертого и пятого счетчиков соединены с одноименными выходами соответственно первого и второго дешифраторов, вход третьего дешифратора соединен с выходом третьего счетчика, выход первого элемента И связан с первым входом пятого элемента И, второй вход и выход которого подключены соответственно к третьему выходу третьего дешифратора и счетному входу второго счетчика, входом установки связанного через третий элемент ИЛИ с установочным входом устройства, подсоединенным также через второй элемент ИЛИ и непосредственно к входу установки соответственно первого счетчика и третьего счетчика, а также к входам установки в О регистров, счетный вход. третьего счетчика соединен с выходом переполнения четвертого счетчика и вторым входом второго, элемента ИЛИ, единичный вход и выход триггера соединены соответственно с входом пуска устройства и вторым входом первого элемента И, первый выход третьего дешифратора связан с первым входом четвертого элемента ИЛИ, первыми входами третьих элементов И, входами разрешения записи всех регистров, кроме (п+1)-го, и вторыми входами шестых элементов И, второй выход третьего дешифратора соединен с вторым входом Четвертого элемента ИЛИ и вторым вхо- Дом девятого элемента И, третий выход третьего дешифратора подключен к второму входу восьмого элемента И, чет- вертый выход третьего дешифратора связан с нулевым входом триггера и вторыми входами четьфнадцатык элемен- troB И, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с вторым входом второго элемента И, выходом связанного с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход и первый вход которого подключены соответственно к счетному входу первого (счетчика и выходу переполнения пято :го счетчика, связанному также с вто- рым входом третьего элемента ШШ, ле.рвый вход каждого шестого элемента И подсоединен к соответствующему выходу первого дешифратора, а выход - к соответствующему столбцу поля набора графа.функциональной модели объекта контроля, второму входу соответствующего третьего элемента И, первому входу четвертого элемента И соответствующей строки матрицы и со- ответствукидему входу сумматора, выходы разрядов которого, кроме младшего разряда соединены с входами/первого элемента ШШ-НЕ, выход которого через девятый элемент И связан с вторыми входами тринадцатых элементов И, подключенных выходами к соответствующим входам (п+1)-го регистра, а первыми

входами - к соответствующим выходам первого дешифратора, к первым входам десятых элементов И соответствующих блоков коммутации и вторым входам четвертых элементов И соответствующих столбцов матрицы, первый, второй вход и выход каждого седьмого элемента И соединены соответственно с соответствующим выходом первого дешифратора, соответствующим выходом второго дешифратора и соответствующим входом второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого через восьмой элемент И связан с первым входом двенадцатого элемента И, выход и второй вход которого подсоединены соответственно к вторым входам тринадцатых элементов И и выходу третьего элемента ИЛИ-НЕ, подключенного входами к выходам соответствующих сумматоров по модулю два, выходы разрядов.(п+1)-го регистра связаны через соответствующие четырнадцатые элементы И с входами соответствующих элементов индикации и непосредственно - с вторыми входами соответствующих десятых и одиннадцатых элементов И, третьи входы которых подключены к выходам соответствукнцих разрядов соответствующих регистров, первые входы одиннадцатых элементов И каждого блока коммутации связаны с соответствующим, вьпсодом второго дешифратора, выход каждого десятого и каждого одиннадцатого элемента И всех блоков коммутации подключены соответственно к первому и к второму входам соответствующего блока суммирования по модулю два.. .

s.o

%J

Фиг.2

X;XiXjX X5X« л

Фи&

XiXzXyXfXsXsX7}(s

Фиг,3

AWjx X5XtfX7 f