УСТРОЙСТВО для ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАДЁЖНОСТИ Советский патент 1970 года по МПК G06G7/52 

предлагаемое устройсТЁС относи-Тся к классу вычислительных устройств, решающих задачу расчета и прогнозирования надежности. Оно позволяет на основании сведений о состоянии объекта, полученных при его контроле в некоторый момент (ряд последовательных моментов) времени, вычислить вероятность того, что данный конкретный объект проработает безотказно заданное время после последнего момента контроля. Эта вероятность и является прогнозирземой надежностью.

Известны устройства для прогнозирования среднего времени жизни одномерного случайного процесса, содержащие набор реле максимального тока, подключенных ко входам платы реализаций исследуемого случайного процесса, выполненной в виде набора проводников, жестко закрепленных на пластине из изоляционного материала, выходы нлаты через схему суммирования на резисторах подсоединены к суммирующему потенциометру, а подвижные контакты платы реализаций электрически соединены между собой и через резистор подключены к минусовой клемме источника питания, плюсовая клемма которого подключена к входам реле максимального тока.

что ойи позволяют рептать задачу прогноза только для одномерных случайных процессов.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в нем плата реализаций разделена на ряд рабочих областей по числу составляющих исследуемого процесса, в каждой из областей нанесены реализации соответствующей составляющей процесса, выполненные в виде проводников, начала и концы одноименных реализаций всех составляющих объединены и подключены соответственно к входу и выходу платы реализаций, а подвижные контакты платы реализаций механически жестко связаны между собой.

Указанные отличия позволяют рещать задачу прогнозирования в случае векторных (многомерных) случайных процессов с завнсимыми составляющими.

На фиг. 1 представлена сменная плата реализаций л-мерного векторного случайного, процесса; на фиг. 2 - блок-схема предлагаемого устройства.

На пластину / из изоляционного материала, разделенную на рабочие области для отдельных составляющих 2, нанесены в видь проводников 3 реализации составляющих исследуемого случайного процесса X(t). Начала и концы одноименных (полученных при иснытаниях одного и того же объекта) реализаций.

всех составляющих соединены проводниками 4. Выходные контакты 5 служат для соединения каждой из векторных реализаций с остальной частью схемы.

Таким образом, на плате реализаций записана вся информация об исследуемом векторном случайном процессе. Существенными элементами ири этом являются упорядоченность записи (все реализации, относящиеся к одному объекту, записываются под одним и тем же номером) и электрическая связь между одноименными реализациями всех составляющих, так как именно это позволяет сохранить и использовать при прогнозировании информацию о статических связях между составляющими случайного процесса.

Плата реализаций сделана сменной, что позволяет осуществлять прогнозирование для различных случайных процессов (для различных объектов). Технологически она может быть выполнена методом печатного монтажа.

Каждая векторная реализация процесса подключена к стабилизированному источнику питания 6 через реле максимального тока 7 (может быть электромеханического или электронного типа). В нормальном состоянии его рабочие контакты замкнуты и размыкаются только в том случае, если по ним протекает ток больще некоторой определенной величины. Возврат всех реле в исходное (замкнутое) состояние осуществляется только принудит:ельно, с помощью устройства сброса 8.

Выходные контакты 5 векторных реализаций нагружены на суммирующий потенциометр 9 через ограничивающие резисторы 10. Резисторы обеспечивают равенство токов в цепях всех векторных реализаций. В резуль,тате на выходе потенциометра 9 создается напряжение, пропорциональное общему числу включенных векторных реализаций. Для измерения и записи этого напряжения в схему включены калибровочный вольтметр Ни записывающее устройство (самописец) 12.

Замыкающие пластины 13 располагаются под платой реализаций. На каждую рабочую область при прогнозе по одному известному значению приходится одна пара таких пластин. При прогнозе по больщему числу значений число пар пластин соответственно увеличивается. Замыкающие пластины всех составляющих связаны жесткой механической связью 14, что позволяет перемещать их все одновременно вдоль оси абсцисс (оси времени) для установки в нужную точку временного интервала. Каждая из пластин 13, кроме того, может перемещаться в плоскости, перпендикулярной оси времени, обеспечивая при этом надежное замыкание всех встречающихся реализаций на закорачивающий резистор 15.

Скользящие замыкающие контакты 16 (но два на каждую сотавляющую) обеспечивают замыкание на резистор 5 тех реализаций, которые встречаются при движении контактов /5 параллельно оси абсцисс. Движение контактов 16, механически жестко связанных между собой, происходит вдоль направляющих 17, которые, в свою очередь, могут перемещаться но отнощению к оси абсцисс, чем обеспечивается выбор необходимой величины допускового интервала.

Задача прогноза формулируется следующим образом.

Пусть изменение во времени состояния исследуемого объекта описывается «-мерным случайным процессом X(t). Рабочая область

объекта задана в виде набора допускаемых интервалов а-, , Ь,- , v 1, 2,.. ., п. При выполнении в момент t условия

а,;Г.(., v.l,2 ..., п(I)

объект считается исправным. Если хотя бы для одного V условие (I) не выполняется, фиксируется отказ объекта.

Пусть в результате контроля состояния объекта в момент (моменты) о установлено,

что процесс X(t) принял значение (ряд значеНИИ) X(/о), удовлетворяющее условию

а., А., (о)Р- , а., а, р, 6, , v

1,2 ... , п,(II)

где ,а, , р., - текущие значения составляющих случайного процесса.

Требуется определить вероятность того, что апостериорный случайный процесс, возникающий из процесса X(t) при учете условия (II),

не выйдет за пределы рабочей области а, ,Ь., , V 1, 2,. .., и до некоторого момента t /оРабота прогнозатора происходит следующим образом. В исходном состоянии источник питания 6 включен, нужная сменная плита

(см. фиг. 1) установлена, все замыкающие пластины 13 и скользящие контакты 16 выведены за пределы своих рабочих областей. После включения питания по всем реализациям потекут одинаковые токи (определяемые

резисторами 10), в результате чего напряжение на выходе потенциометра 9 окажется пропорциональным общему числу задействованных векторных реализаций. Пусть в результате контроля конкретного

образца из данного класса объектов стало известно, что его состояние в момент времени /о описывается неравенствами (И).

Тогда первая задача, которую нужно рещить - выделение из всех записанных на плауе реализаций апостериорного случайного процесса, удовлетворяющего в момент /о условию (И). Эта задача выполняется замыкающими рластинами 13. Передвигая все пластины 13 с помощью связи 14, устанавливают их переднюю кромку в точку tg. Затем, регулируя по oжeния каждой пластины в отдельности пере.мещепием ее перпендикулярно оси t, устанавливают между их внутренними концами интервал a-i , ., для каждой v-й составляюВ результате все векторные реализации, для которых в момент о не выполняется условие (II), окажутся нагруженными на закорачивающий резистор 15. Это вызовет срабатывание соответствующих реле максимального тока 7, и нод током останутся только те реализации, для которых условие (II) выполняется. Таким образом, апостериорный процесс выделен. Случай прогноза по одному известному значению процесса (с одной парой пластин 13 на каждую составляющую) рассматривается здесь только для простоты изложения. Принципиально возможен прогноз и по большому числу значений путем введения нужного числа нар пластин IS. Собственно вычисление прогнозируемой надежности сводится к определению числа векторных реализаций S(t), оставшихся в пределах допуска Cv , b-, , где v 1, 2,. . ., и к моменту / 0 из начального числа реализаций апостериорного процесса 5(о)Яи/а..;Г,(,)р.., ,2, - s(t) S(o) °Поскольку в начальный момент о должно выполняться условие нормировки Р{и1а , Хч (4) р, ; V 1, 2, . . ., л} 1, то перед началом вычислений калибровочным потенциометром 9 устанавливают стрелку вольтметра // на единицу. После этого напряжение на выходе потенциометра 9 становится пропорциональным величине, записанной уравнением (III). Непосредственно задача вычисления прогнозируемой надежности решается с помощью скользящих контактов 16. В начальный момент все они находятся у своих замыкающих пластин 75 на ширине границ допусков а, ,6.,, V 1, 2, . . ., п. Для вычисления надежности все скользящие контакты 16 приводятся в дви.жение в направлении t /о. Синхронно с ними перемещается перо самописца 12. Перемещаясь, контакты 16 последовательно пересекают реализации апостериорного процесса в момент первого их выхода за границы допусковой области а-, ,Ь;, v 1, 2, . .., п. Это приводит к отключению соответствующих векторных реализаций, и, следовательно, к соответствующему уменьшению напряжения на выходе потенциометра 9. После окончания работы прогнозатора в устройстве 12 получают интегральную кривую условного распределения времени безотказной работы объекта при заданных начальных условиях. Предмет изобретения Устройство для прогнозирования надежности, содержащее набор реле максимального тока, подключенных ко входам платы реализаций исследуемого случайного процесса, выходы которой через схему суммирования на резисторах подсоединены к суммирующему потенциометру, а подвижные контакты платы реализаций электрически соединены между собой и через резистор подключены к минусовой клемме источника питания, плюсовая клемма которого подключена к входам реле максимального тока, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, плата реализаций разделена на ряд рабочих областей по числу составляющих исследуемого процесса, в каждой из областей нанесены реализации соответствующей составляющей процесса, выполненные в виде нроводников, начала и концы одноименных реализаций всех составляющих объединены и подключены соответственно к входу и выходу платы реализаций, а подвижные контакты платы реализаций механически жестко связаны между собой.

I I