Устройство для прогнозирования времени восстановления сложного технического объекта Советский патент 1991 года по МПК G06F17/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для прогнозирования времени восстановления сложных технических объектов,

Цель изобретения - повышение точности прогнозирования.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит задающий генератор 1, элемент ИЛИ 2, триггер 3, элемент И 4, счетчик 5, первый элемент 6 совпадения, первый формирователь 7 импульсов, первый элемент 8 задержки, второй элемент 9 совпадения, генератор 10 тактовых импульсов, задатчик 11 количества обслуживании объекта, блок 12 хранения времени восстановления объекта, первый блок 13 умножения, первый накапливающий сумматор 14, первый регистр 15, второй блок 16 умножения, первый алгебраический сумматор 17, второй элемент 18 задержки, первый блок 19 деления, второй алгебраический сумматор 20, первый блок 21 оперативной памяти, первый блок 22 вычисления экспоненты, третий блок 23 умножения, второй накапливающий сумматор 24, второй регистр 25, блок 26 дифференцирования, второй блок 27 вычисления экспоненты, четвертый блок 28 умножения, третий накапливающий сумматор 29, третий регистр 30, пятый блок 31 умножения, второй блок 32 оперативной памяти, третий блок 33 вычисления экспоненты, блок 34 памяти рассчитанного прогноза, четвертый элемент задержки 35, четвертый накапливающий сумматор 36, четвертый регистр 37, второй блок 38 деления, задатчик 39 точности прогноза, блок 40 сравнения, второй формирователь 41 импульсов, третий элемент 42 задержки, инвертор 43, пятый 44 и шестой 45 элементы задержки и задатчик 46 начального приближения.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно проводят теоретическое обоснование работы устройства, В устройстве реализовано вычисление времени восстановления сложного технического объекта в зависимости от количества обслуживании N, используя экспоненциальную аппроксимацию процесса восстановления

tBN K-exp{-AN},(1)

где К - искомый коэффициент процесса восстановления;

А - искомый коэффициент снижения времени восстановления.

Использование аппроксимации (обусловлено меньшими ошибками приближения

N

2 tBt K-exp{-A- (2)

i 1

по сравнению с другими видами аппроксймации и усредненной величиной.

Аналитически выразить искомые коэффициенты не представляется возможным из-за наличия нелинейных членов системы уравнений. Получение модели (1) и вычисление времени восстановления XBN +1 из следующем этапе восстановления производится в устройстве с задаваемым допустимым уровнем Ј.

Указанный алгоритм определения tsN + i реализуется следующим образом.

Перед началом работы в блок 12 (у которого информационный выход соединен с информационным входом) записываются N

значений времени восстановления

{tBi, tB2tBN.(3)

Задатчик 11 формирует на выходе сигнал, соответствующий величине N, т.е. количеству значений статистируемой величины.

Задатчик 39 задает точность Ј вычисления коэффициентов К и А аппроксимирующей модели по критерию (2). Задатчик 46 начального приближения величины

ехр{- Am}(4)

формирует на выходе сигнал логической 1, соответствующий самому первому грубому приближению

.(5)

Работа устройства начинается с подачи

запускающего импульса от задающего генератора 1 на вход элемента ИЛИ 2, вход запуска генератора 10 и вход начальной установки блока 21 для установки величины (4), которая с выхода блока 21 поступает на

входы блоков 22 и 27 и вход второго алгебраического сумматора 20. С выхода элемента ИЛИ 2 запускающий импульс поступает на единичный вход триггера 3, с выхода которого сигнал логической единицы поступает на первый вход элемента И 4. После запуска генератора 10 его импульсы постоянной частоты поступают на второй вход элемента И 4 и с выхода элемента И 4 на счетный вход счетчика 5, управляющий вход

блока 12 и вход пятого элемента 44 задержки (задерживаются импульсы на время срабатывания блоков 22 и 27 и первого 13, третьего 23 и четвертого 28 блоков умножения). С приходом первого импульса на управляющий вход блока 12 на его выходе формируется сигнал значения времени tBi первого восстановления, который поступает на входы бюлоков 13 и 28.

На выходе счетчика 5 формируется сигнал I, соответствующий номеру стати- стируемой величины tB|, и поступает одновременно на первый вход первого элемента 6 совпадения, входы блоков 22 и 27 и вход четвертого элемента 35 задержки (задерживается сигнал на время срабатывания первого 22 и второго 27 блоков вычисления экспоненты). С выхода четвертого элемента 35 задержки сигнал поступает на входы блоков 23 и 28. Блоки вычисления экспоненты, умножения и деления и алгебраические суммато- ры в устройстве выполнены в виде постоянных запоминающих устройств, работающих в режиме считывания. Блок 22 по адресу, сформированному сигналами счетчика 5 и блока 21, формирует на выходе сигнал по заранее рассчитанной формуле ехр{-Лл -2-I}.

Сигнал с выхода блока 22 поступает на вход четвертого накапливающего сумматора 36 и на вход блока 23. Аналогичным образом сигнал ехр{- А™ i} с выхода блока 27 поступает на входы первого 13 и четвертого 28 блоков умножения. По сформированным адресам с выходов первого 13, третьего 23 и четвертого 28 блоков умножения сигналы поступают на входы соответственно первого 14, второго 24 и третьего 29 накапливающих сумматоров, С выхода пятого элемента 44 задержки сигнал поступает на входы управления накапливающих сумматоров 14, 24, 29 и 36, которые при этом производят суммирование входных сигналов. С приходом второго импульса и последующих до N на управляющий вход блока 12 на его выходе формируется сигнал значения времени tB2 и так до IBNС приходом N-ro импульса в накапливающих сумматорах 14, 24, 29 и 36 формируются соответственно величины

2, tBj ехр {-Am i} , 2) i- exp {-2Ап, i} ,

1

i 1

2, i tBi exp {-A™ i} , 2) exP {

Элемент б совпадения после достижения счетчиком 5 значения N формирует на выходе сигнал, который поступает на первый формирователь 7 импульсов. Последний укорачивает сигнал с выхода элемента 6 совпадения и формирует на выходе импульс, который поступает на входы управления регистров 15, 25, 30, 37 и вход первого элемента 8 задержки (задерживается сигнал на малое время, в течение которого содержимое накапливающих сумматоров 14, 24, 29 и 36 записывается соответственно в

регистрах 15, 25, 30 и 37). Импульс с выхода первого элемента 8 задержки поступает на входы обнуления накапливающих суммато- ров 14, 24, 29 и 36, вход обнуления счетчика

5, а также на нулевой вход триггера 3 и переводит их в нулевое состояние, препятствуя прохождению N+1-ro импульса с генератора 10 через элемент И 4. Сигналы с первого 15 и второго 25 регистров поступа0 ют соответственно на первый и второй входы второго блока 16 умножения, который по сигналам с регистров 15 и 25 формирует на выходе сигнал и передает его на вход первого алгебраического сумматора 17.

5 Сигналы с третьего 30 и четвертого 37 регистров поступают соответственно на первый и второй входы пятого блока 31 умножения, который по сигналам с регистров 30 и 37 формирует на выходе сигнал и

0 передает его на вход первого алгебраического сумматора 17.

По сформированному адресу с выхода первого алгебраического сумматора 17 сигнал поступает на вход блока 40 сравнения,

5 вход блока 26 дифференцирования и вход второго элемента 18 задержки (задерживается сигнал на время срабатывания блока 26 дифференцирования). Блок 26 дифференцирования в частном случае может быть вы0 полней в виде блока вычитания, второй вход которого соединен с первым входом через элемент задержки, величина которой равна периоду обновления информации на входе блока дифференцирования. Сигналы с выхо5 да второго элемента 18 задержки и блока 26 дифференцирования поступают на входы первого блока 19 деления, на выходе которого формируется сигнал уточнения величины (4). Сигнал с выхода блока 19 поступает

0 на вход сумматора 20, который формирует на выходе сигнал уточненной величины (4), т.е. лучшего приближения искомого коэффициента снижения времени восстановления по условию (2). С выхода второго алгебраи5 ческого сумматора 20 сигнал поступает на информационные входы блока 32 и 21.

Блок 40 сравнения при превышении значения сигнала с выхода первого алгебраического сумматора 17 допусковым уровнем

0 €, сформированным задатчиком 39 формирует на выходе сигнал, который поступает на второй формирователь 41 импульсов. Последний укорачивает сигнал с выхода блока 40 и формирует на выходе импульс, который

5 поступает на вход инвертора 43 и вход третьего элемента 42 задержки (задерживается сигнал на время срабатывания блока 26 дифференцирования, первого блока 19 деления и второго алгебраического сумматора 20). С выхода элемента 42 задержки сигнал

поступает на вход элемента 45 задержки (сигнал задерживается на время срабатывания блоков 32 и 33) и на управляющий вход блока 32, в котором запоминается и формируется на выходе величина (4), которая поступает на вход блока 33.

С выхода первого 15 и четвертого 37 регистров сигналы поступают на два входа блока 38 деления, на выходе которого формируется значение искомого коэффициента

NN

К 2 В| ехр { -Am I} / 2 ехр { -2Д™ I} ,

которое поступает на второй вход блока 33. По сформированному адресу на его выходе формируется величина IBN + 1 рассчитанная по формуле

tBN+-i K.exp{-Am(N + 1)} ,(6) и передается на информационный вход блока 34 памяти рассчитанного прогноза. С выхода элемента 45 задержки импульс поступает на управляющий вход блока 34, в котором запоминается прогнозируемое время восстановления (6).

В случае недостаточной точности сигнал допускового уровня Ј меньше сигнала первого алгебраического сумматора 17, и с выхода блока 40 сравнения сигнал не поступает на второй формирователь 41 импульсов. Соответственно на выходе инвертора 43 будет оставаться сигнал логической Г, который поступает на вход второго блока 9 совпадения. В этом случае импульс с выхода элемента 8 задержки, поступая на вход блока 9 совпадения, формирует сигнал, который с выхода блока 9 совпадения поступает на второй вход элемента ИЛИ 2 и на управляющий вход блока 21, в котором запоминается уточненное значение величины (4). Сигнал проходит через элемент ИЛИ 2 и поступает на единичный вход триггера 3. С выхода последнего сигнал логической 1 поступает на элемент И 4, который начинает повторно пропускать импульсы генератора 10. После этого работа устройства повторяется аналогичным образом до выполнения условия по точности.

Формула изобретения Устройство для прогнозирования времени восстановления сложного технического объекта, содержащее элемент ИЛИ, генератор тактовых импульсов, элемент И, счетчик, первый элемент задержки, задат- чик количества обслуживании объекта, пять блоков умножения, первый и второй алгебраические сумматоры, первый блок деления, блок дифференцирования, задатчики точности прогноза и начального приближения и блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчика точности прогноза, выход генератора тактовых импульсов связан с первым входом элемента

И, выход которого подключен к счетному входу счетчика, выходы второго и пятого блоков умножения соединены с входами слагаемых первого алгебраического сумматора, выход первого блока деления связан с

0 входом первого слагаемого второго алгебраического сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности прогнозирования, в устройство введены задающий генератор, триггер, два элемента

5 совпадения, два формирователя импульсов, блок хранения времени восстановления объекта, четыре накапливающих сумматора, четыре регистра, элементы задержки со второго по шестой, два блока оперативной па0 мяти, три блока вычисления экспоненты, блок памяти рассчитанного прогноза, второй блок деления и инвертор, выход которого соединен с первым входом второго элемента совпадения, выход которого свя5 зан с первым входом элемента ИЛИ и с вторым входом управления записью первого блока оперативной памяти, первый информационный вход которого подключен к выходу задатчика начального приближения,

0 а второй информационный вход и информационный вход второго блока оперативной памяти соединены с выходом второго алгебраического сумматора, вход второго слагаемого которого- и первые входы первого и

5 второго блоков вычисления экспоненты связан с выходом первого блока оперативной памяти, вторые входы первого и второго блоков вычисления экспоненты, первый вход первого элемента совпадения и вход

0 четвертого элемента задержки подключен к выходу счетчика, вход сброса которого, нулевой вход триггера, второй вход второго элемента совпадения и входы обнуления всех накапливающих сумматоров соедине5 ны с выходом первого элемента задержки, вход которого и входы разрешения записи всех регистров связаны с выходом первого формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу первого элемента сов0 падения, второй вход которого соединен с выходом задатчика количества обслуживания объекта, выход первого блока вычисления экспоненты связан с входом первого сомножителя третьего блока умножения и с

5 информационным входом четвертого накапливающего сумматора, выход второго блока вычисления экспоненты подключен к входу первых сомножителей первого и четвертого блоков умножения, выходы вторых сомножителей которых соединены с выходом блока хранения времени восстановления объекта, управляющий вход которого и вход пятого блока задержки связаны с выходом элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера, единичный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, вход которого, вход запуска генератора тактовых импульсов и вход начальной установки первого блока оперативной памяти связаны с выходом задающего генератора, выходы первого, третьего и четвертого блоков умножения подключены соответственно к информационным входам первого, второго и третьего накапливающего сумматоров, управляющие входы которых и управляющий вход четвертого накапливающего сумматора соединены с выходом пятого элемента задержки, выходы всех накапливающих сумматоров связаны с информационными входами соответствующих регистров, выход первого регистра подключен ко входу первого сомножителя второго блока умножения и с входом числителя второго блока деления, выход второго регистра соединен с входом второго сомножителя второго блока умножения, выход третьего регистра - с входом первого сомножителя пятого блока умножения, выход четвертого

регистра - с входом второго сомножителя пятого блока умножения и с входом знаменателя второго блока деления, выход которого связан с первым входом третьего блока

вычисления экспоненты, второй вход которого подключен к выходу второго блока оперативной памяти, а выход - к информационному входу блока памяти рассчитанного прогноза, вход управления записью

которого соединен с выходом шестого элемента задержки, вход которого и вход управления записью второго блока оперативной памяти связаны с выходом третьего элемента задержки, вход которого и вход

инвертора подключены к выходу второго блока вычисления экспоненты, вход которого соединен с выходом блока сравнения, второй вход которого и входы блока дифференцирования и второго элемента задержки

связаны с выходом первого алгебраического сумматора, вход второго сомножителя третьего блока умножения и вход третьего сомножителя четвертого блока умножения подключены к выходу четвертого элемента

задержки, входы числителя и знаменателя первого блока деления соединены соответственно с выходами второго элемента задержки и блока дифференцирования.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для прогнозирования времени восстановления технических объектов. Цель изобретения - повышение точности прогноза. Устройство содержит задающий генератор 1, генератор 10 тактовых импульсов, элементы ИЛИ 2, И 4, задержки 8, 18, 35, 42, 44, 45, совпадения 6, 9, счетчик 5, формирователи 7, 41 импульсов, задатчики 11, 39, 46 различных параметров для прогноза, блок 12 хранения времени восстановления объекта, блоки 13, 16, 23, 28, 31 умножения, блоки 19, 38 деления, алгебраические сумматоры 17, 20, блоки 21, 32 оперативной памяти, блоки 22, 27, 33 вычисления экспоненты, накапливающие сумматоры 14, 24, 29, 36, регистры 15, 25, 30, 37, блок 26 дифференцирования, блок 34 памяти рассчитанного прогноза, блок 40 сравнения, инвертор 43 и триггер 3. Повышение точности расчетов обеспечивается учетом снижения времени восстановления объекта при росте числа его обслуживаний. 1 ил.