УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ Советский патент 1969 года по МПК G06F11/20 

Известно устройство для исследования надежности функционирования систем, содержащее блоки, обеспечивающие структурную реализацию элементов, соединенных в соответствии со структурой исследуемой системы, и состоящие из регистров фиксации отказов элементов и логических схем, генератора равномерно распределенных случайных чисел, наборные поля для задания законов распределения времени безотказной работы элементов регистра задания вероятностей, собирательные схемы, схемы совпадения, временной распределитель команд, схему логического сложения взвешенных вероятностей, счетчики фиксации числа отказов, счетчики и коммутаторы наборных полей по авт. св. № 206918.

В известных устройствах необходимы относительно большие затраты времени на исследование надежности систем и наблюдаются трудности исследования надежности систем с резервированием замещением.

Предлагаемое устройство отличается тем, что в нем выход коммутатора регистра отказа соединен со входом счетчиков коммутаторов наборных полей. Выходы собирательных схем первой группы соединены со сбросовыми входами счетчиков коммутаторов наборных полей, входы схем совпадения первой группы соединены с выходами усилителей, входы усилителей соединены с выходами схем наборного поля задания структуры исследуемой системы, входы счетчиков отказов подключены к клеммам ординат наборных нолей и к выходу усилителя сигнала отказа исследуемой системы через схемы совпадения и собирательные схемы второй грунпы.

Это позволяет ускорить исследование надежпости систем с любым видом резервирования и повысить надежность работы самого

устройства.

На чертеже изображена блок-схема устройства, где } - триггер пуска; 2 - схема совпадения; 3 - генератор тактовых импульсов; 4 - временной распределитель команд; 5 -

регистр записи значений ординат интегрального закона распределения; 6 - счетчик регистра отказов; 7 - коммутатор регистра отказов; 8 - регистр отказа; 9 - клапан; 10 - счетчик равномерно распределенных случайных чисел; 11 - генератор случайных чисел; 12 - усилитель; 13 - счетчик наборных полей законов распределения; 14 - коммутатор наборных нолей законов распределения; 15 - наборные поля задания законов распределения; 16 - схемы совпадения; 17 - собирательные схемы; 18 - счетчик числа независимых испытаний; 19 - клапан; 20 - собирательная схема; 21 - с.хема совпадения; 22 - усилитель; 23 - счетчики числа отказов ис25 - наборное поле усилителей и ключей, на котором Y - номер выхода усилителя, сигнал с которого отражает отказ всей исследуемой системы в целом; у и г - номера выходов усилителей, сигналы с которых отражают отказы резервируемых элементов по способу холодного резервирования; 26 - собирательные схемы; 27 - наборное поле задания структуры исследуемых систем; 28 - линии задержки; 29 - собирательные схемы; 30 - счетчики наборных полей законов распределения; 31 - коммутаторы наборных полей законов распределения; 32 - наборные поля задания законов распределения резервированных элементов; 33 - собирательные схемы; 34 - счетчик распределителя команд; 35 - коммутатор распределителя команд.

При установ.ке триггера 1 пуска, находящегося в исходном (нулевом) состоянии, в единичное состояние открывается схема 2 совпадения. С генератора 3 тактовых импульсов во временной распределитель 4 команд поступают тактовые импульсы. Временной распределитель команд формирует серии управляющих импульсов Л, Ло, А и Ai.

Импульс AI сбрасывает регистр 5 в нулевое состояние.

Импульс Л-2 заносит единицу в счетчик 6, коммутатор 7 при этом выбирает первую шину. Таким образом, схема совпадения, стоящая на входе первого триггера регистра 8, будет предварительио открытой. Клапан .9 открыт в исходном состоянии, и в счетчик 10 с генератора 11 случайных чисел через усилитель 12 поступают равномерно распределеиные случайные числа. Имнульс Лз закрывает клапан Я п счетчик 10 фиксируется в одном из 2 равновероятных состояний. ИмпуЛьс 5,1 заносит единицу в счетчик 13 и коммутатор 14 избирает шину C|. Сигнал с ншны С подается на наборные поля 15. На каждом наборном поле задается лишь один закоп распределения в виде значений ординат функций распределения в точках отсчета. При этом в регистре 5 будет зафиксирована вероятность наступления отказа первого элемента исследуемой системы на промежутке ty, + t, так как схемы 16 совпадения будут предварительно открыты сигналами с выхода собирательных схем 17, которые в свою очередь открываются импульсами 5ii - 5„ . Входы собирательных схем 17 соединяются с выходами коммутатора 7 таким образом, чтобы каждому элементу исследуемой системы отвечал требуемый закон распределения. В счетчик 18, подсчитывающий общее число Л независимых испытаний, заносится единица. Импульс А открывает клапан 19. По заверщению реализации случайного числа на выходе собирательной схемы 20 формируется высокий потенциал, вероятность возникновения которого равна вероятности, заданной на регистре 5. Последнее обеспечивается тем, что выходы триггеров счетчика 10 соединены со входами схем совпадения 21 таким образом, что события возникновения высоких потенциалов на выходе этих схем образуют несовместимую группу событий. Единичные выходы триггеров регистра 5 также соединены со входами схем 21 совпадения. Правила соединения могут быть пояснены следующим соотношением:

( А .i)y ( Л Л 2) V

... V( . «);

Р()Р()

где х„ и х„ - единичный и нулевой выходы

и-го триггера счетчика 10: а„- единичный выход п-то триггера

регистра 5.

Высокий потенциал с выхода собирательной схемы 20 усиливается усилителем 22 и ъ виде сигнала В подается на входы схем совпадения регистра 8. Возникновение отказа элемента сигнализируется загоранием индикаторной лампы соответствующего триггера регистра 8. Аналогичным образом осуществляется опрос всех остальных триггеров регистра 8. После опроса последнего триггера регистра 8

цикл испытаний повторяется. В счетчик 13 импульсом Sii заносится единица, и коммутатор 14 избирает очередную шину С. Счетчик 18 числа независимых испытаний фиксирует очередной цикл иснытаний. Процесс повторяется

до тех пор, пока не будет выполнено ;V независимых испытаний. Отказы исследуемой системы фиксируются счетчиками 23 числа отказов. Количество возникающих отказов на промежутке t, t -{- t накапливаются счетчиками с i-ro по л - i включительно. Число таких счетчиков 23 в машине равно числу ординат представления функций распределения вероятности наступления отказа. При отказе, например, системы на i-ой ординате на вход i-ой

схемы 24 совпадения подается сигнал С;. Па другой вход t-ой схемы 24 совпадения подается сигиал отказа 7, с поля 25. Сигнал с выхода t-ой схемы 24 совпадения подается на входы собирательных схем 26, с выхода которых

сигнал отказа проходит на счетчики 23 отказов, начиная с t-ro и кончая л - i включительно. Содержимое 1-го счетчика, отнесенное к числу N независимых испытаний и представляет собой значение г-ой ординаты функции

распределения вероятности наступления отказа или равно вероятности наступления отказа на промежутке времени /, . Таким образом, в результате Л независимых испытаний формируется статическая функция распределения вероятности наступления отказа исследуемой системы.

Когда все испытания будут выполнены, триггер 1 пуска сигналом R с выхода счетчика 18 устанавливается в нулевое состояние,

прекращая поступление тактовых импульсов с генератора тактовых импульсов во временной распределитель команд.

Так, например, пусть исследуемая система в своем составе имеет пять элементов, причем первый, второй и четвертый элементы соединены последовательно, третий параллельно первому и второму вместе взятыми, а иятый- параллельно четвертому.

Обозначим события возникновения отказов этих элементов на промежутке времени to, о + г через Qi, Qa, Qs, Qi и Qr, соответственно. Тогда событие Q, состоящее в том, что на данном промежутке времени наступит отказ всей системы в целом, может быть представлено в виде следующего соотношения:

Q- (Q,VQ.).V(Q4AQ5).

Данное соотношение и реализуется соединением входов и выходов собирательных схем и схем совпадения наборного поля 27 с выходами регистра 8. Здесь через Qi, Qz, Qy, Qi и Qs обозначены выходы триггеров регистра 8. Выход Q конечной собирательной схемы или схемы совпадения наборного поля 27 соединяется со входом усилителя поля 25.

Усилеииый сигнал Т- подается на счетчики 23, подсчитывающие число отказов системы, и через линии 28 задержки на узлы и элементы схемы, приводя их в исходное состояние.

Рассмотрим пример исследования системы с общим резервированием замещением. Пусть исследуемая система в своем составе имеет шесть элементов, причем первый, второй и третий элементы соединены последовательно. Четвертый, пятый и шестой элементы соединены также последовательно, но находятся в холодном резерве. Обозначение событий возникновения отказов элементов на промежутке времени /о, /о + it оставим нрежними, т. е. Qi, Q-, - - ., Qii соответственно. Тогда событие Q, состоящее в том, что на данном промежутке времени наступит отказ всей системы в целом, выражается следующим соотион1еиием:

Q (Q1V Q V Qr,) л (Q4 V Qs V Qe).

Данное соотношение реализуется следующим образом. Законы распределения времени безотказной работы элементов задаются в случае холодного резервирования на наборных полях 32. До тех пор пока не откажет один из элементов основного соединения, сигналы осмотра четвертого, пятого и шестого элементов не будут проходить с коммутатора

7 на регистр 8. При отказе какого-либо элемента основного соединения на выходе собирательпой схемы наборного поля 27 появляется сигнал, но которому через усилитель и ключи поля 25 готовятся цепи осмотра эле.ментов резерва. Кроме того, через усилитель поля 25 подается сигиал Г-; на собирательную схему 29 н счетчик 30 сбрасывается в нулевое состояние. Коммутатор 31 выбирает первую

шину Ец . Сигналы с шин Е поступают на наборное поле 32, на котором задан закон раснределения элe eнтoв резерва. При отказе любого из элементов резерва на выходе схемы совпадения ноля 27 появляется сигнал Q отказа, который подается на усилитель поля 25. На выходе этого усилителя образуется сигнал TY , который также как и в первом случае приводит узлы машины в исходное состояние через лииии 28 задержки и заносит единицу

в счетчики 23 числа отказов. После этого испытанияповторяютсяавтоматически(.-1) раз.

Подобным образол можно исследовать системы с поэлемеитны.м резервированием и системы со скользящим резервированием.

Во всех перечисленных случаях законы распределения времени безотказной работы элементов могут быть одинаков 1ми или различными.

30

Предмет изобретения

Устройство для исследования надежности функционирования систем по авт. св. Ло 206918, отличающееся тем, что, с целью ускорения исследования надежности систем, расширения функциональных возможностей устройства и увеличеиия надежиости его в работе, выход ко.ммутатора регистра отказа соединен со входом счетчиков коммутаторов наборных полей, а выходы собпрательпых схем первой группы соединены со сбросовым входамн счетчиков коммутаторов наборных полей, входы схем совпадения первой группы соединены с выходами усИоТителей, входы усилителей соединены с выходами схем наборного поля задания структуры исследуемой системы, входы счетчиков отказов нодключены к клеммам ординат наборных полей и к выходу усилителя сигнала отказа исследуемой систе.мы через схемы совпадеипя и собирательные схемы второй группы.