Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия Советский патент 1992 года по МПК G07C3/08 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам контроля, и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где нужно определять оптимальное номинальное значение параметра изделия.

Известно устройство, содержащее датчик времени, блок сравнения, ключ, элемент задержки, блок нелинейности, интегратор, блок деления, сумматор и два блока перемножения, Оно позволяет определять опти- мальный период технического обслуживания изделия, обеспечивающий максимум среднего значения времени полезного функционирования. Его недостатки - низкое быстродействие и узкая область применения, так как вычисление искомых величин осуществляется за несколько циклов работы устройства и оно не позволяет определять оптимальное номинальное значение элемента изделия.

Наиболее близко к предлагаемому устройство, содержащее таймер, блок нелинейности, сумматоры, интегратор, компаратор, два элемента задержки, два элемента памяти, одновибратор, два ключа, блок деления, три блока умножения.

Недостатком его является узкая область применения, так как оно не позволяет определять допустимые значения выходных параметров изделия.

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет определения допустимых значений выходных параметров изделия.

Безотказность радиоэлектронного устройства определяется несколькими факторами, одним из которых является оптимальный по критерию безотказности выбор поминальных значений параметров элементов устройства на этапе проектирования. Безотказность устройства может быть определена как вероятность нахождения определяющего его работоспособность обобщающего выходного параметра у в области заданных допустимых значений УН, уп. Зависимость обобщающего выходного па- ргэметра у от внутреннего параметра - значения номинала элемента схемы является, как правило, монотонной. Зга зависимость легко определяется методами планирования эксперимента, интерполяционными методами и т.п.:

у - D(x).

Зная эту зависимость, путем обратного преобразования можно получить зависимость внутреннего параметра х от выходного у:

х ф-1(у)

и, таким образом, найти граничные значения внутреннего параметра: хн (ун); хь и определить величину Ах хр - хн допуска на внутренний параметр устройства.

Если величина значения внутреннего параметра случайна, значение выходного обобщающего параметра является функцией случайного аргумента, и вероятности нахождения параметра у в области ун, Ув и параметра х в области XH, хв равны.

Поэтому при заданном законе распределения внутреннего параметра х необходимо так выбрать математическое ожидание Е(х) этого параметра, чтобы обеспечить

Sx макс{Е(х) Ј хн, .

(х)е(хн, xDl

Пусть случайная величина t распределе- на по закону Рэлея с плотностью вероятности

.2

f(t)-Јl 2C2 ,

- где С - заданная постоянная величина (параметр закона).

Математическое ожидание E(t) будет

о равно E(t) С VH . Пусть случайный пара«jUf,

метр изделия х распределен как случайная величина (l -1- хкр), где хкр Е(х) - E(t), Вид плотности распределения показан на фиг.1.

Тогда

хв

Р(, хв) /f(x)dx

XH XBхн

/ f(x)dx - / f(x)dx F(xB) - F(xH).

хкрxKp

F(x) - функция распределения параметра х. Произведя замену переменной t х - -Хкр, получим Р{х е. XH, хв) FD(tB) - Рн(Тц), где т.ц хв - хкр.

Отсюда

макс Р(, ХпВ макс Р (t е tn, taj);

хt

макс P(t e Тв, tn) макс F(t) - F(t-t0),

tt

где to tB - t(1 Ax

.2

Учитывая, что F(t) 1-1 2 с 2 , получим следующее. Для решения задачи определения оптимального номинального значения параметра элемента х0 изделия, обеспечивающего максимальную вероятность того, что обобщающий выходной параметр у б у

дет находиться в области допустимых значений, необходимо найти такое tB1, при котором

t-to)2

tB1 arg макс I 2 с2 -I 2C2,

t

а затем определить х0 по следующей формуле:

x0 F(x) XB - tD1 + E(t) xH + E(t) - tV.

На фиг. 2 приведена блок-схема устройства,о

Устройство содержит первый генератор 1 линейно-изменяющегося напряжения, первый усилитель 2, первый блок 3 нелиней- ности, второй усилитель 4, элемент 5 задержки, первый компаратор 6, элемент 7 памяти, первый сумматор 8, ключ 9, триггер 10, второй компаратор 11, второй генератор 12 линейно-изменяющегося напряжения, второй блок 13 нелинейности, второй сумматор 14. первый и второй инверторы 15 и 16.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении сигнала Пуск с третьего входа устройства триггер 10 переводится в единичное состояние. Сигнал с выхода триггера 10 поступает на управляющие входы первого генератора 1 и первого блока 3 нелинейности и запускает их в работу одновременно (синхронно). Первый генератор 1 генерирует сигнал ийых t, который поступает на первый вход второго компаратора 11 и на вход первого усилителя 2, коэффициент усиления которого равен 1 + С2. Сигнал t/C2 с выхода первого усилителя 2 поступает на информационный вход первого блока 3 нелинейности. В результате на выходе первого блока 3 нелинейности формируется выходной сигнал ивых ехр(-т//2С ), который через первый инвертор 15 поступает на второй вход второго сумматора 14. С второго входа устройства на второй вход второго компаратора 11 по- ступает значение параметра Дх хв - XH. Во втором компараторе 11 сравниваются между собой значения t и Дх. Как только о момент времени to значение t t0 становится больше или равно Д х, на выходе второго компаратора 11 появляется управляющий сигнал, который поступает на управляющие входы второго генератора 12 и второго блока 13 нелинейности и запускает их в работу одновременно (синхронно) через время Т0 после начала работы первого генератора 1 и первого блока 3 нелинейности. Второй генератор 12 генерирует сигнал КВых t- to, t 5: to, который поступает на информационный вход элемента 7 памяти и на вход вто

0

0

5

г

Q ц 5

0

5

0

рого усилителя 4, коэффициент усиления которого равен 1 /С2. Сигнал t - t0/C2 с выхода второго усилителя 4 поступает на информационный вход второго блока 13 нелинейности, на выходе которого формируется сигнал ивых exp -(t-t0) /2С2.

Этот сигнал поступает на первый вход второго сумматора 14. Сигнал

S(t) exp -(t-to)2/2C2 - exp (-t2/2C2 с выхода второго сумматора 14 поступает на первый вход и через элемент 5 задержки - на второй вход первого компаратора 6. В первом компараторе 6 сравниваются между собой два значения S(t) и S(t -At), Дг - время задержки элемента 5 задержки. Как, только в момент времени t t1 S1(t1) становится S1(t1) S(t)1 At), на.выходе первого компаратора 6 появляется управляющий сигнал, который поступает на управляющие входы элемента 7 памяти и ключа 9. В элементе 7 памяти запоминается значение сигнала, которое было на его входе в момент времени tB , т.е. tB - to. Сигнал tH tu - to с выхода элемента 7 памяти через второй инвертор 16 поступает на второй вход первого сумматора 8, на первый вход которого с первого входа устройства поступает значение параметра XH + E(t) xH + С V2 . Значение сигнала х0 XD + С - - ут.н соответствует оптимальному номинальному значению параметра элемента изделия, обеспечивающего максимальную вероятность того, что обобщающий выходной параметр у будет находиться в области допустимых значений, через открытый ключ 9 поступает на выход устройства. На этом работа устройства заканчивается.

Формула изобретения Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия, содержащее первый генератор линейно-изменяющегося напряжения, первый блок нелинейности, первый сумматор, первый вход которого является первым входом устройства, второй сумматор, первый и второй блоки умножения, управляющие входы элемента памяти и ключа объединены, выход ключа является выходом устройства, вход элемента задержки и первый вход пер- вого компаратора объединены, а выход - элемента задержки подключен к второму входу первого компаратора, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет определения допустимых значений выходных

параметров изделия, в него введены триггер, первый и второй инверторы, второй генератор линейно-изменяющегося напряжения, второй компаратор, выход которого соединен с первым входом второго блока нелинейности и входом второго генератора линейно-изменяющегося напряжения, выход которого подключен к информационному входу элемента памяти и через второй блок умножения к второму входу второго блока нелинейности, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого инвертора, а выход - к первому входу первого компаратора, выход которого соединен с управляющим вхо0

5

дом элемента памяти, выход которого через второй инвертор подключен к второму входу второго сумматора, выход которого соединен с информационным входом ключа, выход триггера подключен к первому входу первого блока нелинейности и входу первого генератора линейно-изменяющегося напряжения, выход которого соединен с первым входом второго компаратора и входом первого блока умножения, выход которого подключен к второму входу первого блока нелинейности, выход которого соединен с входом первого инвертора, второй вход второго компаратора и вход триггера являются соответственно вторым и третьим входами устройства.

Сущность изобретения: устройство содержит; два генератора 1,12 линейно-изменяющегося напряжения, два блока 2,4 умножения, элемент 5 задержки, два элемента 611 сравнения, два блока 3, 13 нелинейности,триггер 10, два инвертора 15, 16, ключ 9, 1 элемент 7 памяти, два сумматора 8, 14. 10-1-2-3- 115-14-5-6-7-16-8-9, 1-11-12-4-7, 11- 13-14, 12-4-13, 14-6. 2 ил

/ М

Ш

Фиг./