Устройство для определения размера ресурсов восстановления технического объекта Советский патент 1988 года по МПК G06F17/00 

чен к второму входу второго элемента И, выход которого через линию задержки подключен к входу сброса делителя частоты, выход второго счетчика под- ключей к информационному .входу блока выбора уровня ресурса, входы сброса первого и второго счетчиков всех цепей моделирования отказов блоков технического объекта объединены и являются входом сброса устройства, выход первого элемента И каждой i-й цепи моделирования отказов блоков технического объекта подключен к i-му входу выходного элемента И (i 1,2,.. п, где п - количество цепей моделирования отказов блоков технического объекта), выход которого подключен к входам разрешения считывания всех индикаторов.

2. Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что блок выбора уровня ресурса каждой цепи моделирования отказов блоков технического объекта содержит задаучик постоянного коэффициента, элемент запрета, элемент НЕ, элемент ИЛИ, а также m ветвей расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса, каждая из которых содержит первый элемент запрета, задатчик постоянного коэффициента, схему сравнения, узел выделения целочисленного значения, одновибратор, счетчик, -узел деления и дешифратор, каждая ветвь расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса, кроме первой, содержит второй элемент запрета, причем в каждой ветви расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса выход схемы сравнения подключен к входу одновибрато- ра, выход которого подключен к ин- формационномУ входу счетчика, выход которого подключен к первому входу узла деления, выход которого подключен к входу узла вьделения целочисленного значения, выход которого подключен к входу дешифратора, вход задатчика постоянного коэффициента подключен к информационному входу первого элемента запрета, во всех ветвях расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса, кроме первой, выход первого элемента запрета подключен к информационному входу второго элемента запрета выход которого подключен к первому входу схемы сравнения, в первой ветви расчета числа запасньк элементов одного уровня ресурса выход первого элемента запрета подключен к первому входу схемы сравнения, выход схемы сравнения каждой j-й ветви расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса (где j 1,2у. .,(ш-)) подключен к управ л якицим входам вторых элементов запрета всех ветвей от (j+l) до твключительно, входы сброса всех счетчиков объединены и являются входом сброса блока, вторые входы всех узлов деления объединены и являются информационным входом блока, выходы демпферов являются группой информационных выходов блока, кроме этого в блоке выбора уровня ресурса выход задатчика постоянного коэффициента подключен к информационному входу элемента запрета, управляющий вход которого объединен с управляющими входами первых элементов запрета всех ветвей расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса и подключен к выходу элемента НЕ,вход которого является управляющим входо блока, выход элемента запрета подключен к вторым входам схем сравнения всех ветвей расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса выход одновибратора каждой k-й ветви расчета числа запасных элементов одного уровня ресура (где k -1,2,.. m) подключен к k-му входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом окончания выбора узла.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании случайных процессов, например, для определения ресурсов восстановления технического объекта за допустимое время.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что подсчитьшается число отказов различных блоков, обладающих различной надежностью за время эксплуатации Т (первые счетчики, гене- раторы импульсов, делители частоты, формирователи экспоненциальных импульсов, генераторы случайных напряжений, блоки умножения, пороговые блоки, узлы выбора уровня ресурса). При заданной доверительной вероятно- сти и доверительном интервале это число отказов сравнивается с числом необходимых опытов для получения заданной точности --(первые элементы сравнения, блоки задания доверитель ного интервала). По результатам сравнения принимается решение о повторении цикла моделирования или их достаточности (первые и вторые элементы И, первые элементы НЕ, линии задерж- ки). Определение достаточного размера ресурсов восстановления по каждому типу осуществляется по выражению

.-- 1 m

где Е- - достаточное число элементов j-ro типа для обеспечения работы технического объ- teKTa на время Т ,

Н - количество отказов, обеспечивающих требуемую точность; m - количество циклов моделирования продолжительностью Т. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для определения размера ресурсов восстановления технического объектау-на фиг. 2 - структурная схема блока выбора уровня ресурса.

Устройство содержит формирователи 1,-1п экспоненциальньк импульсов, генераторы 2,-2 случайных напряжений, блоки 3,-3 у, умножения, пороговые блоки А,-4 „, блоки 5,-5„ выбора уровня ресурса, индикаторы 6 -6, генераторы импульсов, делители частоты 8,- 8, элементы запрета первые счетчики 10,-lOj,, схемы 11,-Пп срав

Q 5 0 5 о

5

5

50 55

нения, блоки 12,-12„ задания доверительного интервала, первые элементы И 13,-13р, вторые элементы И ГА,, линии задержки 15,-15„, вторые счетчики 16„, элементы НЕ IT,-, совокупность одноименных блоков 1; - 17j образует i-тую цепь моделирования отказов блоков технического объекта 18), где i-1,2,...,п , кроме этого устройство содержит источник 19 опорного напряжения и элемент И 20.

Каждый блок 5, выбора уровня ресурса содержит задатчик 21 постоянного коэффициента, элемент 22 запрета , элемент НЕ 23, элемент ИЛИ 24 и m ветвей расчета числа запасных элементов 25,-25rf, одного уровня ресурса, которые содержат задатчики ,у постоянного коэффициента, первые элементы 27,, -27 запрета, схемы 28,-28„,. сравнения, одновибраторы 29,-29п,, счетчи- ки 30л-30,, узлы 31,-31 m деления, узел 32;,-32, выделения целочисленного значения, дешифраторы 33,-33„, все ветви расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса 25а-25„, (т.е. кроме первой ветви 25) содержат вторые элементы запрета ,

Формирователи экспоненциальных импульсов представляют собой ЕС-цепочку с электронным ключом, подключенным параллельно конденсатору. Он реализует вероятность отказа i-ro элемента технического устройства по закону РОТ.; (t) 1-е , где ; ; - интенсивность отказов. Закон реализуется за счет процесса заряда накопительного конденсатора. Электронный ключ закорачивает конденсатор, разряжая его при поступлении управляющего импульса с управляющего выхода узла выбор-а уровня ресурса через пеп- вьм элемент запрета.

Генераторы 2,-2„ случайных напряжений вьтолнены по известным схемам содержащим в качестве первичного источника шума полупроводниковый элемент и усилитель. Генераторы совместно с блоками умножения обеспечивают моделирование случайного процесса изменения Pc,T(t).

Блоки 5 -5„ выбора уровня обеспечивают выбор элемента для восстановления технического объекта такого уровня,который позволяет устранить отказ за время, меньшее заданного допустимого. Анализ уровня начинается с элемента

самого низкого уровня, у которого вре мя восстановления наибольшее Если оно больше допустимого, то выбирается элемент более высокого уровня, у которого время восстановления меньше, чем у предьщущего. Если и это время больше допустимого, то анализируется элемент следующего уровня и т,д, до тех пор, пока время восстановления ( ГвО не станет меньше допустимого ,(Т.)

Ге нератор 7 импульсов - типовой ГИ с управляющим входом. При поступлении сигнала на управляющий вход импульс- ная последовательность на выходе генератора отсукствует. .,

Делитель частоты 8 предназначен для задания- периода эксплуатации. Его коэффициент деления соответствует пе- риоду эксплуатации.

Первый счетчик 10 предназначен для подсчета количества отказов i-ro, j-ro и т.д. элементов, при которых вынапряжение с выхода источника 19 опорного напряжения. Происходит заряд конденсаторов, причем постоянная времени заряда каждого формирователя отлична от других и соответствует интенсивности отказов i-ro элемента технического объекта. Таким образом, вероятность отказа каждого элемента изменяется со своей скоростью в соответствии с интенсивностью отказов ; .

Случайный характер изменения вероятности отказов моделируется путем перемножения напряжения на накопительном конденсаторе блока 1, случайно изменяющимся напряжением блока 2,-2. Умножение производится в блоках 3,-3„.

При достижении на выходе блока напряжения логической единицы на выходе блока 4,- также появляется напряжение логической единицы, это означает, что произошел отказ 1-го

25 элемента. Это напряжение поступает на вход i-ro блока 5; выбора ресурсов. В соответствии с логикой работы узла 5, на его выходе окончания выбора появляется импульс, который

30

записывается в счетчик и однополняются требования по достоверности (Mj .

Элемент сравнения 11 сравнивает числа в двоичном коде. Если число на первом входе больше числа на втором входе на выходе элемента 11 потенциал логической единицьг. При обратном соотношении на выходе элемента 11 потенциал логического нуля.

Блок 12 задания доверительного интервала состоит из последовательно соединенных регулируемого источника постаянного напряжения и аналого- цифрового преобразователя. На нем устанавливается значение числа реализаций, которые необходимы для получения необходимого доверительного интервала при заданной доверительной вероятности. Все эти значения берутся из таблиц.

Второй счетчик 16 предназначен для 45 будет потенциал логического нуля, определения количеств а циклов моде- который поступает на первый вход эле- лирования продолжительностью Т. мента И 13 (это свидетельствует о

Блок 32 вьиеления целочисленного значения вьделяет целое число, кото50

временно поступает на информационный вход блока 9. Если на управляющем входе блока 9 напряжение отсутствует, то импульс поступает на вход

д сброса блока , где происходит разряд накопительного конденсатора и начинается новый цикл моделирования (t). С выхода счетчика 0 информация поступает на схемы сравне40 НИН 11- на второй вход которого поступает информация с блока 12,. Если число, записанное в счетчике 0,-, меньше числа, записанного в блоке 12-, то на выходе схемы сравнения

рое по своему значению больше на единицу целой части дробного числа, поступившего на его вход.

Все остальные элементы известны.

Устройство для определения, размеров ресурсов восстановления технического объекта работает следующим образом.

Запускают генераторы 7 импульсов, и на блоки h-Im подается постоянное

55

том, что требования по достоверности не вьшолнены).

На входе элемента И 13 может быть четыре комбинации входных сигналов:

1вход0110

2вход0101

На обоих входах будут нули в том случае, когда требования по достоверности не выполнены и период эксплуатации Т не завершен. При вьшол- нении требований по достоверности и

25 элемента. Это напряжение поступает на вход i-ro блока 5; выбора ресурсов. В соответствии с логикой работы узла 5, на его выходе окончания выбора появляется импульс, который

30

записывается в счетчик и одновременно поступает на информационный вход блока 9. Если на управляющем входе блока 9 напряжение отсутствует, то импульс поступает на вход

сброса блока , где происходит разряд накопительного конденсатора и начинается новый цикл моделирования (t). С выхода счетчика 0 информация поступает на схемы сравнеНИН 11- на второй вход которого поступает информация с блока 12,. Если число, записанное в счетчике 0,-, меньше числа, записанного в блоке 12-, то на выходе схемы сравнения

50

55

том, что требования по достоверности не вьшолнены).

На входе элемента И 13 может быть четыре комбинации входных сигналов:

1вход0110

2вход0101

На обоих входах будут нули в том случае, когда требования по достоверности не выполнены и период эксплуатации Т не завершен. При вьшол- нении требований по достоверности и

завершении периода эксплуатации на обоих входах единицы. Если требования по достоверности выполнены, а период эксплуатации не завершен, то на входах элемента И 13; будет третья комбинация. Четвертая комбинация соответствует завершенному периоду эксплуатации и невыполнению требований по достоверности.

При первой комбинации входных сигналов на выходе элемента И 13j будет потенциал логического нуля, который поступает на управляющий вход элемента 9;, разрешая новый

элемента И 13; потенциал логической единицы, который поступает на управляющий вход элемента запрета 9,:, прекращая реализацию новых экспоненциальных сигналов, а потенциал логической единицы, инвертированный в логический ноль элементом НЕ 18, поступает на вход сброса делителя частоты 8., предотвращая новый этап моделирования Т. Потенциал логической единицы подается также на i-и вход, элемента И 20, подготавливая устройство к отображению информации на бло- 15 ке 6; о необходимом размере ресур10

цикл моделирования Р. (t), а также

потенциал логического нуля с выхода

элемента И 13, поступает на i-й вход

элемента И 20, запрещая отображение на

блоке 6. Потенциал логического нуля, ин- 2о ния отказов. Когда на всех входах элемента И 20 потенциалы логических единиц, на индикаторы 6,-6„ с вькода

сов и его уровне по i-му элементу технического объекта.

Аналогичным образом устройствЬ работает по j...n цепям моделировавертированный в логическую единицу элементом НЕ 17;, поступает на один вход элемента И 14,, на другом входе которого потенциал логического нуля

элемента И 20 подается сигнал, разрешающий отображение размера ресурсов

С выхода делителя 8. На выходе элемента И 25 по всем элементам технического объек14- потенциал логического нуля и на

та.

сбросовом входе делителя 8 также по- Блок 5 выбора уровня ресурса рабо- тенциал логического нуля.тает следующим образом.

В дальнейшем возможны третья ли- В исходном состоянии вводятся эна- бо четвертая комбинация. При на- ЗО чения допустимого времени восстановличии четвертой комбинации на входе элемента И 13; , . когда период эксплуатации завершен (на выходе делителя частоты 8 потенциал логической единицы), а заданная достоверность не вьтолнена, необходимо произвести сброс информации в делителе и начать новый этап моделирования. По сравнению с первой комбинацией отличие заключается в том,что на втором входе элемента И 14j потенциал логической единицы, который с некоторой задержкой через элемент 15} подается на сбросовый вход делителя 8, подготовив его тем самым к новому этапу моделирования Т. Задержка необходима для срабатывания, схемы сравнения 11, элемента И 13 и элемента НЕ 18.

При третьей комбинации, когда требования по достоверности выполнены, а этап моделирования Т не завершен, устройство работает до момента появления потенциала логической единицы на выходе делителя частоты ISj. При этом запрещается ра бота ГИ , за- письтается очередная единица в счетчик 16- (количество реализованных периодов эксплуатации Т), на выходе

44506

элемента И 13; потенциал логической единицы, который поступает на управляющий вход элемента запрета 9,:, прекращая реализацию новых экспоненциальных сигналов, а потенциал логической единицы, инвертированный в логический ноль элементом НЕ 18, поступает на вход сброса делителя частоты 8., предотвращая новый этап моделирования Т. Потенциал логической единицы подается также на i-и вход, элемента И 20, подготавливая устройство к отображению информации на бло- 15 ке 6; о необходимом размере ресур10

сов и его уровне по i-му элементу технического объекта.

Аналогичным образом устройствЬ работает по j...n цепям моделироваэлемента И 20 подается сигнал, разрешающий отображение размера ресурсов

та.

5

ления (Та) в задатчик 21 постоянного коэффициента, значения времени восстановления элементами различного уровня в задатчики 264-26 постоянных коэффициентов, причем c g 7 tTg . .. tg , т.е. в задатчик 26, введено вре- ;мя восстановления для элемента само- |го высокого уровня. Блоки 21 и 26 представляют собой регулируемые исQ точники постоянного напряжения, напряжение на выходе которых устанавливается пропорциональным соответственно Тл и f ce; .

В случае возникновения отказа по5 тенциал логической единицы с блока 4 поступает на вход элемента НЕ 23, инвертируется потенциал логического нуля, который поступает на управляющие входы элементов запрета,22, 27, разрешая тем самым сравнение Т„ и о . Если о6, Т.,, то на выходе

0 27,

в, 6| -

сх°емы сравнения 28 появляется потенциал логической единицы, который подается на управляющие входы эле- g ментов запрета 34,-34 запрещая тем самым выбор элементов со второго по т-й уровень. С вькода 28, потенциал логической единицы поступает на вход .одновибратора 29, который генерирует одиночный импульс. После записи импульса в счетчик 30, информация о количестве импульсов поступает на первый вход уэла деления 31, , на второй вход которого подается значение периодов эксплуатации Т (со счетчика 16), которые были необходимы для выполнения требований по достоверности. С выхода блока 32 информация о достаточном числе элементов i-ro типа для обеспечения работы технического объекта на время Т поступает на дешифратор 33,, с определенного выхода которого поступает на индикатор 6;.

Если

6 Tg, то на выходе блока

28, напряжение логического нуля. Следовательно, на управляющем входе 34/ напряжение логического нуля и происходит сравнение Г и Тл . Если , , то аналогичным образом счи i -f тывается информация с соответствующего выхода дешифратора на индикатор 6. В случае Tg Т. начинает работать третий уровень сравнения и т.д. Сигналом с выхода элемента ИЛИ 32 происходит управление разрядом накопительного конденсатора в блоке 1. После окончания работы счетчики 30 очищаются сигналом по входу сброса. I

Применение устройства позволяет определить необходимое количество за- пасньпс элементов определенного уровня для восстановления блоков техниче« ского объекта после их отказов в те- чие заданного периода эксплуатации с заданной точностью.

При этом время устранения отказа

не превышает заданного, а суммарные затраты на ЗИП - минимально возмож- ftbie.

ifTi fc 1 II

25i

e-H

Л,

KS