Устройство для моделирования процесса функционирования восстанавливаемого объекта Советский патент 1992 года по МПК G06F15/20 

Сущность изобретения: устройство содержит генератор 1. управляемый генератор 2 импульсов, элемент И 3, одновибратор 4, триггер 5, элементы ИЛИ 6 и 7, усилители 8 и 9, генератор 10 периодической последовательности импульсов, генератор 11 случайной последовательности импульсов элемент И 12, одновибратор 13, генератор 14 тактовых импульсов, элемент НЕ 15, элементы И 16 и 17, счетчики 18 и 19 импульсов 1 ил

sS

ел о

Ю

о о

го

Изобретение относится к вычислительной технике, может найти применение при проектировании сложных автоматизированных систем для моделирования процесса их работы, позволяет моделировать возникновение случайных сбоев и отказов объекта, процессы восстановления работоспособности и технического обслуживания, а также определять времена работы и простоя объекта и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1399758.

Известно устройство для моделирования функционирования объекта, позволяющее моделировать прохождение некоторых процессов эксплуатации систем.

Недостатком устройства является низкая достоверность результатов моделирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования процесса функционирования восстанавливаемого объекта, содержащее генератор случайной последовательности импульсов, управляемый генератор импульсов, элемент И, одновибратор, два элемента ИЛИ, триггер, генератор периодической последовательности импульсов и два усилителя, причем выход генератора случайной последовательности импульсов подключен к первому входу элемента И, а выход управляемого генератора импульсов подключен к второму входу элемента И, выход которого подключен к входу одновибра- тора и к первому входу второго элемента ИЛИ, выход генератора периодической последовательности импульсов подключен к входу первого усилителя, к второму входу второго элемента ИЛИ и к первому входу первого элемента ИЛИ, выход одновибрато- ра подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и к входу второго усилителя, выходы первого и второго усилителя подключены к входу управляемого генератора импульсов, а выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к единичному и нулевому входам триггера соответственно.

Недостатком известного устройства является низкая достоверность результатов моделирования процесса функционирования объекта и невозможность получения временных оценок процесса эксплуатации обьекта.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов моделирования за счет исключения несовместимых событий, а также расширение функциональных возможностей за счет моделирования кратковременных сбоев и определения времени простоя и работоспособного состояния объекта моделирования

Необходимость моделирования сбоев

вызвана одинаковым с отказами исходом

для объекта - выход из рабочего состояния.

В устройство для моделирования процесса функционирования восстанавливаемого объекта введены второй генератор случайной последовательности импульсов. три элемента И и одновибратор, генератор тактовых импульсов, элемент НЕ, два счет0 чика импульсов и причем выход генератора случайной последовательности импульсов подключен к первому входу элемента И, а выход управляемого генератора импульсов подключен к второму входу элемента И, вы5 ход элемента И подключен к третьему входу элемента ИЛИ и к входу одновибратора, оы- ход которого соединен с третьим входом элемента ИЛИ, выход триггера соединен с третьими входами элементов И, а также с

0 первым входом элемента И и входом элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу элемента И, вторые входы элементов И соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы элемен5 тов И подключены к входам счетчиков импульсов соответственно.

Введение в устройство указанных элементов и соответствующих связей в их общей совокупности позволяет моделировать

0 воздействие на объект случайных сбоев, повысить достоверность моделирования, определить время за период моделирования, в котором объект находился в работоспособном и неработоспособном состоянии.

5 На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 случайной последовательности импульсов, управляемый генератор 2 импульсов, элемент

0 И 3, одновибратор 4, триггер 5, элементы ИЛИ 6 и 7, усилители 8 и 9, генератор 10 периодической последовательности импульсов, генератор 11 случайной последовательности импульсов, элемент И 12,

5 одновибратор 13, генератор 14 тактовых импульсов, элемент НЕ 15, элементы И 16 и 17, счетчики 18 и 19 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

0 В начальный момент времени на выходе триггера 5 присутствует потенциал высокого уровня, соответствующий работоспособному состоянию объекта, счетчики 18 и 19 импульсов обнулены (цепи начальной уста5 новки условно не показаны). Генератор 1 случайной последовательности импульсов. управляемый генератор 2 импульсов и элемент И 3 моделируют процессы появления внезапных отказов объекта. Генератор 11 случайной последовательности импульсов.

управляемый генератор 2 импульсов и элемент И 12 моделируют появление сбоев в работе объекта. При совпадении импульсов с генераторов 1 и 2 и при единичном состоянии триггера 5 на выходе элемента И 3 появляется импульс, моделирующий факт отказа объекта, он проходит через элемент ИЛИ 7 и устанавливает триггер 5 в состояние с низким уровнем напряжения на выходе, что соответствует неработоспособному состоянию объекта. Сигнал об отказе с выхода элемента И 3 поступает также на вход одновибратора 4 и запускает его. Одновиб- ратор 4 предназначен для моделирования процесса ремонта объекта. На выходе одно- вибратора 4 появятся импульс, длительность которого соответствует времени восстановления объекта после отказа. Этот импульс, проходя через элемент ИЛИ б, поступает на второй вход триггера 5 и своим срезом устанавливает триггер вновь в состояние с высоким потенциалом на выходе.

Аналогично работает цепочка элементов: управляемый генератор импульсов 2. генератор 11 случайной последовательно- сти импульсов, элемент И 12, одновибратор 13, элементы ИЛИ 6 и 7. триггер 5, моделирующая возникновение случайных сбоев. Одновибратор 13 предназначен для моделирования процесса восстановления рабо- тоспособности объекта после сбоя. С выхода одновибратора 4 сигнал также поступает на управляющий вход управляемого генератора 2 импульсов через второй усилитель 9, На выходе генератора 10 периодиче- ской последовательности импульсов вырабатываются импульсы, длительность которых пропорциональна продолжительности технического обслуживания моделируемого объекта, а период следования импульсов пропорционален периодичности проведения технического обслуживания объекта. Импульс с выхода генератора 10 периодической последовательности импульсов поступает на первые входы элемен- тов ИЛИ 6 и 7. Передний фронт этого импульса через элемент ИЛИ 7 переводит триггер 5 в состояние с низким потенциалом на выходе, а своим срезом этот импульс через элемент ИЛИ 6 возвращает триггер 5 вновь в состояние, соответствующее работоспособному состоянию объекта

Таким образом моделируется процесс технического обслуживания объекта. На выходе триггера 5 присутствует сигнал, моде- лирующий процесс функционирования обслуживаемого восстанавливаемого объекта. Сигнал с выхода генератора 10 периодической последовательности импульсов поступает также на вход управляемого генератора 2 импульсов через усилитель 8, С момента включения устройства генератор 14 тактовых импульсов вырабатывает импульсы тактовой частоты. При наличии на выходе триггера 5 потенциала высокого уровня, импульсы тактовой частоты поступают через элемент И 16 и изменяют состояние счетчика 18 импульсов, при наличии на выходе триггера 5 потенциала низкого уровня, который инвертируется элементом НЕ 15, импульсы тактовой частоты проходят через элемент И 17 и изменяют состояние счетчика 19 импульсов.

В результате моделирования состояния счетчиков 18 и 19 импульсов определяются длительности нахождения объекта в работоспособном и неработоспособном состоянии соответственно. Управляемый генератор 2 импульсов вырабатывает импульсы, частота следования которых изменяется во времени по закону, соответствующему изменению интенсивности отказов моделируемого объекта. Изменение интенсивности отказов может произойти в результате осуществления мероприятий технического обслуживания или ремонта объекта. Первый усилитель 8 служит для моделирования качества восстановления после технического обслуживания, а усилитель 9 - после ремонта.

Обратная .связь с выхода триггера 5 на входы элементов И 3 и 12 обеспечивает исключение в процессе моделирования несовместимых событий: ремонта и отказа или технического обслуживания и отказа. Частота следования импульсов с выхода генератора 11 выбирается средней между частотой генераторов, задающих интенсивность сбоев и отказов. Для устранения влияния сбоев требуется время на обнаружение сбоя и на повторное включение объекта. Из этих соображений выбирается длительность импульса одновибратора 13.

Разрядность счетчиков 18 и 19 импульсов выбирается исходя из значений генератора 14 периодической последовательности импульсов и максимально возможного времени результата моделирования.

Реализация генераторов и одновибра- торов аналогична известным. Логические элементы могут быть реализованы известными способами, например на основе интегральных микросхем серии К 155. Усилители 8 и 9 могут быть реализованы в виде известных функциональных генераторов.

Положительный эффект от применения предлагаемого устройства можно оценить как повышение точности моделирования на величину, равную отношению времени простоя системы к времени ее работоспособно te

сти, т.е. At -, где At-выигрыш в точноtp

сти моделирования, и tp - соответственно время простоя (восстановления работоспособности) и время работоспособности обь- екта.

Формула изобретения Устройство для моделирования процес- са функционирования восстанавливаемого объекта по авт.св. № 1399758, отличаю- щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности за счет исключения несовместимых событий, а также расширения функциональных возможностей за счет моделирования кратковременных сбоев и Определения времени простоя и работоспособного состояния, в него введены второй генератор случайной последовательности импульсов, второй, третий и четвертый элементы И, второй одновибратор, генератор

тактовых импульсов, элемент НЕ и два счетчика импульсов, выходы которых являются выходами устройства, при этом выход второго генератора случайной последовательности импульсов соединен с первым входом второго элемента И, выход управляемого генератора импульсов подключен к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ и через второй одновибратор - с третьим входом второго элемента ИЛИ, выход триггера соединен с третьими входами первого и второго элементов И. с первым входом третьего элемента И и через элемент НЕ - с первым входом четвертого элемента И, выход генератора тактовых импульсов подключен к вторым входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены с входами первого и второго счетчиков соответственно.