Устройство для оптимизации периода и глубины контроля Советский патент 1989 года по МПК G06F17/00 G06F11/30 

-сп

О)

6л

цифроаналоговый 22 преобразователи, блок 16 индикации, переключатель 17, двухпозиционный переключатель 18, блок 19 памяти, счетчик 23, элемент 24 односторонней проводимости, элемент 25 дифференцирования, элемент ИЛИ 30, блок 31 вычитания, элемент НЕ

150

33, блок 34 установки заданной точ- ности. Устройство обеспечивает возможность установки заданной точности работы, за счет чего достигается оптимальное использование технического объекта при максимальной вероятности его готовности 2 ило

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при определении характеристик сложных технических объектов. Целью изобретения является повышение точности определения периодичности и глубины контроля. Устройство содержит блок 1 установки ограничений, блоки 2 задания постоянных коэффициентов, блоки 3 умножения, генераторы 4, 5 линейно изменяющегося напряжения, блоки 6, 21 деления, сумматоры 7, элементы 8, 27, 29 задержки, узел 9 формирования экспоненциальной функции, инвертор 10, ключи 11, элементы И 12, 26, 28, 35, блоки 13, 32 сравнения, ключи 14, 20, аналого-цифровой 15 и цифроаналоговый 22 преобразователи, блок 16 индикации, переключатель 17, двухпозиционный переключатель 18, блок 19 памяти, счетчик 23, элемент 24 односторонней проводимости, элемент 25 дифференцирования, элемент ИЛИ 30, блок 31 вычитания, элемент НЕ 33, блок 34 установки заданной точности. Устройство обеспечивает возможность установки заданной точности работы, за счет чего достигается оптимальное использование технического объекта при максимальной вероятности его готовности. 2 ил.

Изобретение Относится к вычислительной 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 определения оптимальной периодичности и глубины контроля

Сзпцность изобретения состоит в том, что.определяется оптимальная периодичность и глубина контроля по максимальному значению целевЬй функции, заданной вероятностью готовнос- jти контроля Р с заданной точностью , в равномерно распределенный момент времени, зависящий от глубины g, длительности (ц, периодичности контроля Т, длительности восстановления Tg объекта контроля и их взаимосвязи. С помощью первого генератора линейно изменяющегося напряжения обеспечивается непрерывное увеличение от нуля значения Т при каждом фиксированном Т , периодически ступенчато заедающемся с помощью второго генератора. При этом устройство непосредственно .моделирует изменение величины g и i Увеличение Т при каждом фиксированном Tg прекращается в случае достижения величиной Р 1- максимального значения При максимальном значении Рр проверяется условие по точности Если оно не выполняется, то уменьшаетс шаг ступенчатого изменения Т g и опят моделируется процесс Уменьшение Tg и моделирование процесса происходит до выполнения условия по точности.

В математическом плане задача со-- стоит в определении таких значений Т и g, при которых Р f. достигает наибольшего значения, и Pri««Kc ri

т.е Р.. удовлетворяет заданной

МО КС« i

точности ее определения, где ,n.

Моделирование готовности объекта контроля марковским процессом смены его состояний с их демарковизацйей . методом фаз Эрланга позволяет представить вероятность готовности объекта контроля в виде:

р. - (

где о( , /3

Л Я t/

(.4)

вероятность ошибок контроля первого и второго родов;

интенсивность отказов; длительность восстановления и контроля, зависящая от глубины контроля; период контроля

35

0

45

50

Глубина контроля оценива ется коэффициентом:

II g

1

(2)

e

где Tj - длительность восстановления объекта контроля, контроль которого осуществляется в целом, т„е. в случае контроля в целом , так как . в случае контроля до блока, узла и т.До g 1, так,как Т в Tg.

Длительность контроля также задана линейной зависимостью от глуби- нь контроля

,(3)

где параметры А О и В О определяют характер и степень влияния глубины на дпительностЬ контроля.

Коэффициент g оказывает двойное влияние на с одной стороны, уменьшение g приводит к уменьшению Tg и, следовательно, к увели |енню РГ с другой стороны, уцеедшение g ведет ,ее к увеличению С, и, следовательно, к уменьшению Р.

-ОптимальньШ период и глубина кой-; троля с заданной точностью получается при выполнении условия:

fn

(k-l)-P,(k). при g.

1 ММН

+ k- ig,

де k 1,п j g.m

g.

ё,ма«.с

S . m

juijt

m

этап, Ha котором on- ределилось Pp ;

m макс

возможное число этапов определения на т-м уровне определения;

1;

шаг изменения глубины контроля на ш-м уровне Определения Р

макс

начальная глубина контроля На т-м уровне определения Р ;

g - начальная глубина кон- 8мин 5

мин

20

,д устанавл пропорциональны

5 ственно -А; I - ft , - с{ . 5 устанавливает циональное знач соответствующее

10 на выходах блок равно нулю. Клю ключ 11 замкнут подключает свой ный вход к перв

15 При этом на вых 3,, 7, 3, t., 6j , 7, , 3 5- и fa пропорциональны

/э1,/( -1; 0; и м«кс

VMK

троля на первом уров

не определения Р

,N - натуральный ряд чисел

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

Устройство содержит блок 1 устаноки ограничений, блоки задания постоянных коэффициентов, блоки 3,- 3 умножения, первый 4 и второй 5 генераторы линейно изменяющегося напря жения, блоки 6 деления, сумматоры 7,-74 , элементы 8,- 8 задержки, узел 9 формирования экспоненциальной функции, инвертор 10, второй ключ 11, первый элемент И 12, первый блок 13 сравнения, первый ключ 14, аналого-цифровой преобразователь 15, блок 16 индикации, переключатель 17, двухпозиционный переключатель 18, блок 19 памяти, третий ключ 20, пятый блок 21 деления, цифроаналоговый преобразователь 22, счетчик 23, элемент 24 односторонней проводимости, элемент 25 дифференцирования, второй элемент И-26, восьмой элемент 27 задержки, третий элемент И 28, девятьй элемент 29 задержки, элемент ИЛИ 30, блок 31 вычитания, второй блок 32 сравнения, элемент НЕ 33, блок 34 установки заданной точности, четвертый элемент И 35 и вход 36 установки устройства в исходное состояние.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени t

дается единичньй импульс, который ус- .танавливает в нулевое состояние блок 19 и в исходное единичное состояние

о, на вход 36 по

15082406

счетчик 23. Далее на выходах блоков

8мин 5

20

,д устанавливаются напряжения, пропорциональные величинам соответ5 ственно -А; B . Lj ; /з ; 1; А ; -/ ; I - ft , - с{ . На выходе генератора 5 устанавливается напряжение, пррпор- циональное значению Т (Т Т g), соответствующее g Jgrt n,. Напряжение

10 на выходах блок 19 и генератора ,4 равно нулю. Ключи 14 и 20 разомкнуты, ключ 11 замкнут. Переключатель 18 подключает свой первый информационный вход к первому входу блока 13.

15 При этом на выходы.блоков 6,, 3, 7. , 3,, 7, 3, t., 3, 3, 9, 10, 7,, 6j , 7, , 3 5- и fa поступают напряжения, пропорциональные соответственно g

B-Ag yK;c/Tg; о(Т„-1

/э1,/(1-р);(1-с/)Тв; 0; i; -1; 0; и м«кс и

+ (1-0)1/ + (ьг

и-РТ-чгч, Ъ

- 7(Ь);Д1/,

f, макс

+

,так

73 макс

как имеются отличные от нуля напряжения на выходах генератора 5 и блоков

0

2,2,д(в общем случае).

На втором входе блока 32 устанад- ливается напряжение, пропорциональное заданной точности определения g н Т|, с выхода блока 34,

Работа устройства по оптимизации g и Tj с заданной точностью Е начинается при запуске генератора 4, как это показано для момента t, на фиГо2а. С этого момента напряжение ) на

выходе генератора 4 линейно возрастает, а на выходе блока 6 (фиг.2в) напряжение Ug (t)Pf.(t) возрастает по закону, определенному формулой (1). При этом напряжения Uj(t), U ,5(t), U,b(t), Ug (t), Ug (t), Ue(t), U,,(t), Ug.Ct), U(t), U9,(t) не из- меняются о Ксли в некоторый момент времени напряжение U (t+ d t -,) на информационном входе переключателя 18 (а значит и на входе блока 13) оказывается больше, чем напряжение U (t) на другом входе блока 13, что свидетельствует о достижении максимума вели чиной Pp(t,,, T|)/g const (фиг.2в),

0 то в момент t, возникает Uij(t) (фиГо2д), которое поступает на третий управляющий вход генератора 4 и оста- навливает его (фиГо2а), а также на вход элемента 12 и на входы элементов .

0

5

Через время Л i g напряжение Ug (t) 0 подключает информационный вход переключателя 1.8, на котором сохранилось напряжение U,j (t) , равное нулю, жения, пропор циональные g, -Ag;-С +

на его выход,

В результате этого напряжение на первом входе блока 13 сравнения оказывается меньше,, чем на его втором входе, и напряжение на рыходе блока 13 устанавливается равным нулю (момент времени t, + , фиг.2д). На первый вход элемента 12 поступает напряжение, равное нулю. В следующий момент времени t на второй вход элемента 12 поступает сигнал с выхода блока 13, задержанный на время -/31 5-элементом 8 (), причем Л Поскольку на первом входе элемента 12 напряжение равно нулю, то на его выходе напряжение также v равно нулю (фиг.2ж). Сигнал с выхода элемента 8 проходит через эле- . мент 84 и открывает ключ 11 и в мо110

15

20

t Т B-Ag+T ; /TB;( Т.; (17 +Т,); /3 (к+ Т)/(1-); ()Тв, -Я ехр (.к); ехр ( 1-ехр (-/|Т.

()/ 1-ехр(-АТ,); У7э

/(к- - Тк)/(1-)+(1-с(); Te+WTg + V

+.Tj/ l-exp(,)I; AU7,; ( )-

Процесс продолжается до тех пор, пока при очередном К-м вычислении РГ(К) при фиксированном gk и Т не окажется, что Р (Ю Рг/К-1). В этом случае на выходе элемента И 28 появляется напряжение 1, которое п ступает на вход элемента 27„ Если на выходе блока 31 напряжение, пропор-; циональное Р .(k-I)-Pp(k), меньше ил равно напряжению, пропорциональному Е, то на выходе блока 32 , которое открывает через элемент И 35 ключ 14. На этом работа устройства заканчивается„ И напряжение с выхода преобразователя 17, преобразованное 25 в код преобразователем 15, отображается на блоке 16 индикации. Последо- вательньо4 подключением выхода переключателя 17 к каждому из его трех входов в блоке 16 в цифровой форме отображаются значения g.., копт шах Pp...

мент t

ЛИ.

с выхода ключа

11 (фиГо2з) поступает на второй управляющий вход ключа 20, открьшая его. При этом через ключ 20 напряжение, пропорциональное Р {t, T)/g const поступает с выхода элемента 8-, в блок 19 и запоминается в нем (см.фиг.2г). В следующий

момент

ключа 11, прошедший через элемент 8j поступает на первьй управляюощй вход ключа 20, закрывая его. Б следующий

t t 4 С выхода

момент t,

t 4 4-

сигнал с вы35

5 4

хода элемента 8 (фиг,2и) поступает на вход элемента 8 и первые управляющие входы генератора 4, устанавливая на его выходе напряжение, равное нулю (фиг.2а), и генератора 5, разрешая дальнейшее увеличение напряжения на его выходе (фиг,2б). При этом на выходе блока 6 устанавливается напряжение U (t) В момент tj tj - й (4,7л4)б) сигнал с выхода элемента 8(фиг„2к) поступа-45 ет на вторые управляющие входы генератора 5, запрещая увеличение напряжения на его выходе (фиг.26), и генератора 4,. запуская его (фиг.2а). Процесс и промежутке времени (tg,t) ел повторяется, как и в рассмотренном промежутке времени (t4tts) но е при другом значении + g (фиго2). При этом, как и в пер, вом случае, в блоке выделения обра- tc зуется напряжейие, пропорциональное Р,,. так как на выходах блоков 6,,, 3 ,, 7,, 3j, 7, 3,, 64, 3, 3, 9, 10, / i 3 5 И 6 J, возникают напря

жения, пропор циональные g, -Ag;-С +

t Т B-Ag+T ; /TB;( Т.; ( +Т,); /3 (к+ Т)/(1-); ()Тв, -ЯТ,; ехр (.к); ехр ( 1-ехр (-/|Т.),

()/ 1-ехр(-АТ,); У7э

/(к- - Тк)/(1-)+(1-с(); Te+WTg + V

+.Tj/ l-exp(,)I; AU7,; ( )- .

Процесс продолжается до тех пор, пока при очередном К-м вычислении РГ(К) при фиксированном gk и Т не окажется, что Р (Ю Рг/К-1). В этом случае на выходе элемента И 28 появляется напряжение 1, которое поступает на вход элемента 27„ Если на выходе блока 31 напряжение, пропор-;: циональное Р .(k-I)-Pp(k), меньше или равно напряжению, пропорциональному Е, то на выходе блока 32 , которое открывает через элемент И 35 ключ 14. На этом работа устройства заканчивается„ И напряжение с выхода преобразователя 17, преобразованное в код преобразователем 15, отображается на блоке 16 индикации. Последо- вательньо4 подключением выхода переключателя 17 к каждому из его трех входов в блоке 16 в цифровой форме отображаются значения g.., копт шах Pp...

Если же Pr(k-l)-Pri (k) Е , .то на

выходе элемента И 26 и,, О, которое

ге

поступает на вход элемента 25, с выхода элемента 24 единичный импульс записьгеает в счетчик 23 число 2, устанавливает в исходное состояние генератор 5 и в нулевое - блок 59с,

На выходе преобразователя 22 имеется напряжение, пропорциональное содержимому счетчика 23., равного 2,

Начинается определение на втором уровне определения оптимального значения g и Тц с заданной точностью. Алгоритм работы устройства повторяется, только на выходе блока 21 присутствует напряжение изменения, которого в два раза меньше, чем в первом уровне определения, т.е. выбор

осуществляется при R./«

г1

S jJi+i, US , 2 2

Работа устройства продолжается до I тех пор, пока на выходе блока 31 не будет Напряжение, пропорциональное Р,р (k-l)-Pr.(k) и меньшее или равное напряжению, пропорциональному ,, Тогда на выходе блока 32 , которое открывает элемент И 35 и соответственно ключ 14„

опт

На этом работа устройства заканчивается „

Последовательным подключением выхода переключателя 17 к каждому из его трех входов в блоке 16 в цифровой форме отображается значение g. TRONT , max РГ.

На фиг„2 приведен пример, когда это происходит на первом уровне и на третьем этапе ().

В этом случае в моцент t с выхода блока 13 сигнал U ,37 О останавливает генератор 4 (фИГо2а), поступает на первый вход элемента 12 и на входы элементов 8 и 8. В момент t -на выходе блока 32 сигнал Пз О поступает через элемент 33 на первый вход элемента 26, закрьюая его, и на второй вход элемента 35, откры- . вая его,

В момент t,3 1 (, сигнал q выхода элемента 8, поступая на второй управляющий вход переключателя 18, подключает его второй информационный вход к выходу. На выходе блока 13 сохраняется напряжение U О так как напряжение на выходе блока 19 и Рр(2), поступаюцее на первый вход блока 13, больше напряжения на выходе блока 6 «д РрС), поступающего на второй вход блока 13 (фиГа2в,г,д) , В момент t ,, t ,. + + д,. появляется напряжение, отличное от нуля, и на втором входе элемента 12 (фиг.2е). В результате этого сигнал с его выхода (фиго2ж) закрывает

ключ 1I в момент

13

11

+ Л

5

блокирует прохождение через него сигнала с выхода элемента 8 в момент t t + u открьтает ключ 14. Напряжение с выхода переключателя 17, преобразованное в код преобразователем 15, отображается в блоке 16 индикации,

Формула изобретения

Устройство для оптимизации периода и глубины контроля-, содержащее блок установки ограничений, десять блоков задания постоянных коэффициентов, шесть блоков умножения, первьй и второй генераторы линейно изменяющегося напряжения, четыре блока деления, четыре сумматора, семь элементов задержки, узел формирования экспоненциальной функции, инвертор, первый, второй и третий ключи, пер1508240

10

,

10

вый элемент И, первый блок сравнения, аналого-цифровой преобразователь, блок индикации, переключатель, двух- позиционный переключатель, блок памяти, выход первого ключа соединен через аналого-цифровой преобразователь с входом блока индикации, третий упг равляющий вход и выход первого генератора линейно изменяющегося напряжения связаны соответственно с выходом первого блока сравнения и входом первого слагаемого первого сумматора, входы блоков задания постоян- 15 ных коэффициентов подключены к выходу блока Установки ограничений, выходы блоков задания постоянных коэффициентов, с второго по восьмой,подсоединены соответственно к входам пер- 20 вого сомножителя первого блока умножения, второго слагаемого первого сумматора, первых сомножителей второго и третьего блоков умножения, первого слагаемого четвертого сумматора, 25 первых сомножителей шестого и пятого блоков умножения, вход второго сомножителя пятого блока умножения соединен с выходом третьего сумматора, выходы первого и второго блоков умно- 30 жения связаны с входами соответственно третьего слагаемого первого сумматора и первого слагаемого второго сумматора, вход узла формирования экспоненциальной функции подключен к выхо- jf. ду шестого блока умножения, а выхбд - к входу инвертора, выход которого соединен с входом первого слагаемого четвертого сзгмматора, вход делимого первого блока деления соединен с выходом первого блока задания постоянного коэффициента,а выход- с входами второ- . го сомножителя первого блока умножения , и первым информационным входом переклю-. чателя, второй и третий информационные входы которого связаны соответственно с выходом первого генератора линейно изменяющегося напряжения и выходом блока памяти, соединенным также с первым информационным входом 50 Двухпозиционного переключателя,второй информационньй вход которого и информационный вход третьего ключа связаны с выходом седьмого элемента задержки, вход которого подключен к выходу четвертого блока деления, связанному с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом Двухпозиционного переключателя, а выход - с первым вхо40

45

55

дом первого элемента И и с входами пятого и шестого элементов задержки, вьгкод шестого элемента задержки подключен к первому управляющему входу двухпозиционного переключателя, второй управляющий вход которого, первый управляющий вход третьего ключа и вход второго элемента задержки соединены с выхбдом третьего элемент задержки, выход третьего ключа подключен, к информационному входу блока памяти, а второй управляющий вход и вход третьего элемента задержки соединены с выходом первого ключа, уп- равляющий вход которого связан с выходом первого элемента И, информаци- ониьм вход второго ключа соединен с выходом переключателя, второй вход первого элемента И,подключен к выход пятого элемента задержки, зыход которого соединен с информационным входом первого ключа, зыход второго элемента задержки соединен с входом вого элемента задержки, и с устано- вечным входом первого и стартовым входом второго генераторов ли.нейно измен.яющихся напряжений, стартовый вход первого и вход остановки второго генераторов линейно изменяющихся напряжентда соединены с выходом первого элемента задержки, входы делимого и делителя блоков деления с второго по четвертьй.соединены соответственно с входами третьего блока ум- ножения и девятого блока задания постоянного коэффициента, второго и четвертого сумматоров, шестого блока задания по стоянного коэффициента и пятого блока умножения, вход второ- го сомножителя третьего блока умножения подключен к выходу первого сумматора, соединенного с вторым входом второго сумматора, вход второго сомножителя четвертого блока умножения подключен к выходу десятого блока задания постоянного коэффициента, а .выход - к входу первого слагаемого третьего сумматора, входы второго и третьего слагаемых которого подклю- чены к выходам соответственно второго и третьего блоков деления, выход первого генератора линейно изменяющегося напряжения подключен к входу второго сомножителя шестого блока умножения, отличающееся тем, что, с целью повышения точное- ти определения оптимальной периодич-

ности и глубины контроля, в него введены пятый блок деления, 1(ифроанало- говый преобразователь, счетчик, элемент односторонней проводимости, элемент дифференцирования, второй элемент И, восьмой и девятьй элементы задержки, третий элемент И, элемент ИЛИ, блок вычитания, второй блок сравнения, элемент НЕ, блок установки заданной точности и четвертый элемент И, выход второго генератора линейно изменяющегося напряжения соединен с входом первого слагаемого пятого блока деления, вход второго слагаемого которого связан с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход с входами вторых сомножителей второго и четвертого блоков умножения, а также с Евходом делителя первого блока деления, первого ключа соединен с входом девятого элемента задержки и с первым входом третьего элемента И, второй вход ко- торого связан с выходом девятого элемента задержки, а выход - с входом восьмого элемента задержки,, выход которого подключен к первому входу вто- рого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, а выход - с входом элемента дифференцирования, выход которого соединен с входом элемента односторонней проводимо- сти, выход которого связан с первьм входом элемента ИЛИ и со счетным входом счетчика, установочньй вход которого служит входом установки устройства в исходное состояние, а выход соединен с входом цифроанглогового преобразователя, вход вычитаемого блока вычитания соединен - с выходом четвертого блока деления, вход уменьшаемого - с выходом двухпозиционного переключателя, а выход - с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого связан с выходом блока установки заданий точности., а выход - с входом элемента НЕ и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход - с управляющим входом первого ключа, вход установки устройства в исходное состояние соединен с вторым входом элемента ИЛИ,, выход которого связан с входом установки в О блока памяти и установочным входом второго генератр- ра линейно изменяющегося напряжения