Устройство для вычисления уровня запасного оборудования технической системы Советский патент 1992 года по МПК G06F15/46 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании случайных процессов, например для определения оптимального уровня запасного оборудования технической системы.

Известно устройство, содержащее блоки умножения, элемент ИЛИ, элементы сравнения, генератор прямоугольных импульсов, счетчик, дешифратор и первую группу блоков деления,

Недостатком данного устройства является длительность процесса вычисления уровня запасного оборудования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генератор прямоугольных импульсов, счетчик, дешифратор, два генератора линейно-изменяющегося напряжения, два коммутатора, две группы сумматоров, две группы блоков деления, группу блоков умножения, группу блоков сравн ечич, индикатор, два ключа, выход генератора прямоугольных импульсов соединен со счетным входом счетчика и с управляющими входами перЁОго и второго ключей, выход счетчика связан с входом дешифратора, выходы пер вого и второго гене раторов линейно-измё 1я ющегося напряжения подключены соответственно к информационным входам первого и второго ключей, выходы которых подключены соответственно к информационным входам первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, выходы первого коммутатора подключены ко входам первых слагаемых сумматоров первой группы и ко входам делимых блоков деления первой группы, сходы делителей которых соединены с выходами соответствующих сумматоров первой группы, а выходы подключены к входам первых сомножителей соответствующих блоков умножения группы, входы сомножителей которых соединены с выходами соответствующих блоков деления второй группы, выходы второго коммутатора подключены к входам первых слагаемых соответствующих сумматоров второй группы, входы вторых слагаемых сумматоров первой группы подключены ко входу задания времени восстановления системы устройства, входы вторых слагаемых сумматоров второй группы подключены ко входу задания времени безотказной работы устройства, входы делителя и делимого каждого блока деления второй группы соедине- ны соответственно с выходами соответствующего сумматора второй группы и со входом задания времени безотказной работы устройства, вход пуска устройства подключен ко входам пуска генератора прямоугольных импульсов и первого и второго генераторов линейно изменяющегося напряжения.

- Недостатком известного устройства является низкое быстродействие при вычислении оптимального уровня запасного оборудования технической системы вслед0 ствие проведения расчетов всех значений коэффициента готовности обьекта техническая система - ЗИП Кг, соответствующих всем п уровням комплектации ЗИП, и выбора из всех значений наибольшего.

5 Цель изобретения - повышение быстродействия устройства путем сокращения объема вычислительных операций за счет учета свойства одноэкстремальности целевой функции задачи.

0В устройство для вычисления уровня запасного оборудования технической системы, содержащее генератор прямоугольных импульсов, сметчик, дешифратор, два генератора линейно-изменяющегося напряже5 ния, два коммутатора, две группы сумматоров, две группы блоков деления, группу блоков умножения, группу блоков сравнения, индикатор, два ключа, выход генератора прямоугольных импульсов соеди0 пен со счетным входом счетчика и с управляющими входами первого и второго ключей, выход счетчика связан с входом дешифратора, выходы первого л второго гене- ра горов линейно-изменяющегося

5 напряжения подключены соответственно к информационным входам первого и второго ключей, выходы которых подключены соответственно к информационным входам первого и вторбго коммутаторов, управляющие

0 входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора выходы первого коммутатора подключены ко входам первых слагаемых сумматоров первой группы и ко входам делимых блоков деления

5 первой группы, входы делителей которых соединены с выходами соответствующих сумматоров первой группы, а выходы подключены к входам первых сомножителей соответствующих блоков умножения груп0 пы, входам первых сомножителей соответствующих блоков умножения группы, входы вторых сомножителей которых соединены с выходами соответствующих блоков деления второй группы, выходы второго

5 коммутатора подключены к входам первых слагаемых соответствующих сумматоров второй группы, входы вторых слагаемых сумматоров первой группы подключены к входам первых слагаемых соответствующих сумматоров второй группы, входы вторых

слагаемых сумматоров первой группы подключены к входу задания времени восстановления Системы устройства, входы вторых слагаемых сумматоров второй группы подключены к входу задания времени безотказной работы устройства, входы делителя и делимого каждого блока деления второй группы соединены соответственно с выходами соответствующего сумматора второй группы и с входом задания времени безотказной работы устройства, вход пуска устройства подключен к входам пуска генератора прямоугольных импульсов и первого и второго генераторов линейно-изменяющегося напряжения, введены группа эле- менгов НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ и группа ключей, первые входы всех блоков сравнения группы соединены с выходами соответствующих блоков умножения группы, а вторые входы всех блоков сравнения группы, кроме последнего, связаны с выходами следующих блоков умножения группы, выходы блоков сравнения группы связаны с входами элемента ИЛИ- IE и с входами соответствующих элементов ME группы, выхо- ды блоков НЕ группы соединены с адресными входами индикатора и с управляющими входами сс/отпетствующих ключей группы, кроме последнего, информационные входы которых соедине- ны с выходами соответствующих блоков ум- ножения группы, а выходы - с соответствующими информационными входами индикатора, выход последнего разряда дешифратора связан с управляющим входом последнего разряда дешифратора связан с управляющим входом последнего ключа группы и с первым входом элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ подключен к входу остановки генератора прямоугольных импульсов.

i Математическая сущность изобретения заключается в нахождении такого уровня запасов при ограничении его по стоимости, при котором коэффициент готовности обь- екта техническая система - ЗИП был бы максимальным.

Кг

Т0

То + Ты

, --ЕО,ЭИП - КП КГ2, ,п

I oi зип г I в

(1)

где То - среднее время безотказной работы технической системы;

Ты - среднее время восстановления технической системы при уровне запасов; 55

Т0|зип - среднее время безотказной работы ЗИП при уровне запасов;

Т8 зим - среднее время восстановления ЗИП (от уровня ЗИП не зависит, заьисит только от стратегии пополнения);

Км - коэффициент готовности технической системы;

Kr2 коэффициент готовности ЗИП

С увеличением уровня комплекта запасов, т.е. от первичного элемента (резисторы, диоды и т.п.) к функциональным элементам (ФЭ), от ФЭ к конструктивным блокам и так далей, уменьшается TBI (фиг.2), но возрастает стоимость каждого элемента, что при ограничении на общую стоимость ЗИП приводит к уменьшению среднего времени безотказной работы ЗИП Т01зип (фиг, 2). В соответствии с выражением (1) уменьшение Тс 41 зыпает рост Кг1. а уменьшение Тоз ип -убывание Кг2 (фиг.З). В точке пересечения кривых Км и Кг2 лежит максимальное единственное значение КГ2 и уровень комплекта выбирается по т.А (фиг.З) Значения Т0 и Т пзип от уровня комплекта запасов не злей сот. Зацача решается при линейной зависимости

ЛТ0|ЗИП ЛСг ДТш-ДС1мдЧ .

Для моделирования процесса нахождения оптимального уровня ЗИП последовательно вычисляются дискретные значения коэффициента Кг, затем его величина сравнивается с предыдущим его значением и, если она меньше, то процесс продолжается, а если больше, то прекращается, так как последнее вычисленное значение Кг является максимальным.

Существенные отличия заключаются в том, что введение связей блоков сравнения с выходами двух блоков умножения обеспе-0 чисает появление скачка напряжения на его выходе в случае превышения последним результатом вычисления Кг предыдущего значения Кг(1-1); введение группы ключей необходимо для начала работы индикатора и для отображения индикатором окончательного значения Кгмакс. Введение группы блоков НЕ обеспечивает нормальную работу индикатора. Введение блока ИЛИ-НЕ потребовалось для того, чтобы остановить процесс вычисления при определении Кгмакс. Введение блока ИЛИ позволяет выделить импульс на запрещение работы генератора прямоугольных импульсов при достижении Кгмакс.

На фиг t представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - диаграммы зависимости времени восстановления

технической системы (Тв) и времени безотказной работы ЗИП (Тозип) от уровня комплектования ЗИП (однозначно связав со стоимостью элементов данного уровня АСзип); на фиг.З - диаграммы зависимости коэффициента готовности технической системы Кг1. ЗИП - КГ2. технической системы - ЗИП - Кг от уровня комплектования ЗИП - АСзип.

Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, счетчик 2, дешифратор 3. первый 4 и второй 5 генераторы линейно-изменяющегося напряжения, вход б задания времени восстановления, вход 7 задания времени безотказной работы, первый 8 и второй 9 коммутаторы, сумматоры 1Ch-lOn, 111-11 п. первой и второй групп, блоки 12i-12n и 13t-13n деления первой и второй групп, блоки умножения, группу блоков 15i-15n сравнения, элементы НЕ 16i-16n, группу ключей 17i-17n, элемент ИЛИ-НЕ 18, индикатор 19, элемент ИЛИ 20, ключи 21 и 22.

Выход генератора 1 прямоугольных импульсов соединен со счетным входом счетчика 2 и с управляющими входами первого 21 и второго 22 ключей, выход счетчика 2 связан с входом дешифратора 3. выходы первого 4 и второго 5 генераторов линейно- изменяющегося напряжения подключены соответственно к информационным входам первого 21 и второго 22 ключей, выходы которых подключены соответственно к информационным входам первого 8 и второго 9 коммутаторов, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора 3, выходы первого коммутатора 8 подключены к входам первых слагаемых сумматоров 10i-10n первой группы и к входам делимых блоков 12i-12n деления первой группы, входы делителей 12i-12n которых соединены с выходами соответствующих сумматоров 10i-10n первой группы, а выходы подключены к входам первых сомножителей соответствующих блоков 14i-14n умножения группы, входы вторых сомножителей 14i-14n которых соединены с выходами соответствующих блоков 13i- 13Пделения второй группы, выходы второго коммутатора 9 подключены к входам первых слагаемых соответствующих сумматоров 111-11П второй группы, входы вторых слагаемых сумматоров 10i-10n первой группы подключены к входу 6 задания времени восстановления системы устройства, входы вторых слагаемых сумматоров 11i-11n второй группы подключены к входу 7 задания времени безотказной работы устройства, входы делителя и делимого каждого блока

13i-13n деления второй группы соединены соответственно с выходами соответствующего сумматора 11i-11n второй группы и с входом 7 задания времени безотказной работы устройства. Вход пуска устройства подключен к входам пуска генератора 1 прямоугольных импульсов и первого 4 и второго 5 генераторов линейно-изменяющегося напряжения, первые входы всех блоков 15i15п сравнения группы соединены с выходами соответствующих блоков 14i-14n умножения группы, а вторые входы всех блоков сравнения группы, кроме последнего 15п. связаны с выходами следующих блоков 14i-14n умножения группы, выходы блоков сравнения группы связаны с входами элемента ИЛИ-ИЕ 18 и с входами соответствующих элементов НЕ 16i-16n группы, выходы блоков НЕ

группы соединены с адресными входами индикатора 19 и с управляющими входами соответствующих ключей 17i-17n-1 группы, кроме последнего 17п, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих блоков 14|-14п умножения группы, а выходы - с соответствующими информационными входами индикатора 19, выход последнего разряда дешифратора 3 связан с управляющим входом последнего

ключа 17П группы и с первым входом элемента ИЛИ 20. выход элемента ИЛИ 20 подключен к входу остановки генератора 1 прямоугольных импульсов.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии устанавливаются частоты следования импульсов генератора 1

40

Fn J- tg р /АТозип гдФ/А Тв,

I п

значение напряжений и углы на выходах генераторов 4 и 5, напряжения, пропорциональные Твзип и То на входах 6 и 7. На оба

входа блока 15i сравнения подается О, на его выходе формируется сигнал 1, который элементом ИЛИ-НЕ 18 инвертируется в О, и работа устройства не запрещается. С приходом сигнала пуска на выходе

генератора 1 появляется импульс, который поступает на счетчик 2, с выхода которого кодовая комбинация поступает на вход дешифратора 3. На выходе дешифратора 3 появляется потенциал, который подается на

управляющие входы коммутаторов 8 и 9, разрешая тем самым коммутацию напряжения с выходов генераторов 4 и 5 на выходы коммутаторов 8 и 9, так как на длительность импульса с генератора 1 открыты элементы

21 и 22. Напряжение с выхода генератора 4 (о момент to. фиг.2), пропорциональное значению Т01зип для самого низкого уровня комплектов, поступает на вход первого сумматора 10i и вход первого блока 12ц на другой вход первого сумматора 10i подается постоянное напряжение с входа б, пропорциональное Твзип. С выхода первого сумматора 10i напряжение поступает на вход первого блока 121 деления, а с его выхода - на первый вход первого блока 14i умножения. Напряжение с выхода генератора 5 (в момент to), пропорциональное значению TBS для самого низкого уровня комплектов, поступает на вход первого сум- матора 111, на другой вход которого подает- сяпостоянноенапряжение,

пропорциональное Т0.

С выхода сумматора 11i напряжение поступает в первый блок 13i. на другой вход которого подается напряжение, пропорциональное Т0. Напряжение с выхода блока 13i поступает на второй вход первого блока 14 умножения, где и происходит вычисление Кг1 для самого низкого уровня комплектов.

В момент времени ti (фиг.2) с выхода генератора 1 на вход счетчика 2 поступает второй импульс, а следовательно, с второго выхода дешифратора 3 открываются вторые выходы коммутаторов 8 и 9, на информаци- онные входы которых подается напряжение с выходов генераторов 4 и 5 для второго уровня запасов (стоимость элементов данного уровня 2 Л С). Аналогичным образом происходит вычисление Кг.

Напряжение с выхода блока 14i, пропорциональное Кг , подается на первые входы ключа и блока 15i, подготавливая их открытие, а с выхода блока напряжение 14, пропорциональное Кг - на первые входы ключа 172 и блока 152 сравнения, а кроме того, на второй вход блока 15i. На обоих входах блока 15i сравнения сигналы сохраняются до момента выполнения им операции, благодаря применению блоков умножения с задержкой во времени сигнала на выходе.

Если Кг Кг1, то на выходе блока I5i возникает единичный импульс напряжения. Если Кг Кг, то на его выходе присутствует логический 1Г0. В первом случае единичный импульс с выхода блока 151 не проходит на выход блока 18, он инвертируется блоком HF 16т в О и поэтому на ключ 17t индикатор 19 не срабатывает. Вычисление значе- ний Кг и сравнение их по величине друг с другом продолжается подобным образом следующими по порядку блоками 14j-15i до тех пор, пока не появится кЛ1. В этом случае процесс вычисления прекращается, на индикаторе высвечивается его значение, так как на выходе блока 15i-i О, а на выходе соответствующего ему блока НЕ 16м появляется 1, срабатывает ключ 17и. устанавливая индикацию значения Кгмакс: на выходе блока ИЛИ-НЕ 18 - 1. Поступая на вход блока ИЛИ 20. она вызывает появление сигнала на останов на его выходе. Генератор 1 останавливается, на выходе дешифратора исчезает сигнал. В случае, когда Кгмакс Km. тогда с последнего п-го выхода дешифратора 3 подается импульс на управляющий вход ключа 17П и на индикатор 19. Происходит высвечивание последнего значения коэффициента Кг. Кроме того, этот импульс с последнего выхода дешифратора 3 проходит через блок ИЛИ 20 на останов генератора 1 и прекращается работа устройства. На индикаторе 19 остается отображение значения Кгмакс в цифровом виде Таким образом, последовательное сравнение величины вычисленных коэффициентов готовности Кг с их предыдущим значением дает возможность сократить число вычислений, так как согласно предлагаемому алгоритму не требуется производить вычисление всех значений Кг. что повышает быстродействие устройства практически в два раза.

Формула изобретения

Устройство для вычисления уровня запасного оборудования технической системы, содержащее генератор прямоугольных импульсов, счетчик, дешифратор, два генератора линейно изменяющегося напряжения, два коммутатора, две группы сумматоров, две группы блоков деления, группу блоков умножения, группу блоков сравнения, индикатор, два ключа, выход генератора прямоугольных импульсов соединен со счетным входом счетчика и с управляющими входами первого и втооого ключей, выход счетчика связан с входом дешифратора, выходы первого и второго гене- раторов линейно изменяющегося напряжения подключены соответственно к информационным входам первого и второго ключей, выходы которых подключены соответственно к информационным входам первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, выходы первого коммутатора подключены к входам первых слагаемых сумматоров первой группы и к входам делимых блоков деления первой группы, входы делителей которых соединены с выходами соответствующих сумматоров первой группы, а выходы подключены к входам первых сомножителей, соответствующих блоков умножения группы, входы вторых сомножителей которых соединены с выходами соответствующих блоков деления второй группы, пыходы вто- рого коммутатора подключены к входам первых слагаемых соответствующих сумматоров второй группы, входы вторых слагаемых сумматоров первой группы подключены к входу задания времени вос становления системы устройства, входы вторых слагаемых сумматоров второй группы подключены к входу задания времени безотказной работы устройства, входы делителя и делимого каждого блока деления второй группы соединены соответственно с выходами соответствующего сумматора второй группы и с входом задания времени безотказной работы устройства, вход пуска устройства подключен к входам пуска гене- ратора прямоугольных импульсов и первого и второго генераторов линейно изменяющегося напряжения,отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства путем сокращения обьема вычис- лительных операций путем учета свойства

одмоэкстремальности целевой функции задачи, в устройство дополнительно введены группа элементов НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ и группа ключей, первые входы всех блоков сравнения группы соединены с выходами соответствующих блоков умножения группы, а вторые входы всех блоков сравнения группы, кроме последнего, связаны с выходами следующих блоков умножения группы, выходы блоков сравнения группы связаны с входами элемента ИЛИ-НЕ и входами соответствующих элементов НЕ группы, выходы блоков НЕ группы соединены с адресными входами индикатора и с управляющими входами соответствующих ключей группы, кроме последнего, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих блоков умножения группы, а выходы - с соответствующими информационными входами индикатора, выход последнего разряда дешифратора связан с управляющим входом последнего ключа группы и с первым входом элемента ИЛИ. выход элемента ИЛИ подключен к входу остановки генератора прямоугольных импульсов,

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании случайных процессов, например, для определения оптимального уровня1 запасного оборудования технической систе LJTi JTLJTf , мы. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства путем сокращения объема вычислительных операций за счет учета свойства одноэкстремальности целевой функции задачи. Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, счетчик 2, дешифратор 3, генераторы 4 и 5 линейно изменяющегося напряжения, коммутаторы 8 и 9, группы сумматоров 10 и 11, блоков 12 и 13 деления, блоков 14 умножения, блоков 15 сравнения, элементов НЕ 16, ключей 17, элементы ИЛИ-НЕ 18 и ИЛИ 20. Сущность изобретения заключается в последовательном сравнений величины вычисленных коэффициентов готовности с их предыдущим значением до прекращения возрастания величины результата вычисления. 3 ил. ч ел о 4D О Фаг.)

к.

АСО &cf

л

Фиь.2

JMf