УСТРОЙСТВО для МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ Советский патент 1973 года по МПК G06G7/48 

1

РЬобретение относится к специализированным средствам электронного моделирования, предназначенным для исследования эксплуатационной надежности различных систем с учетом профилактики.

Известны методы исследования эксплуатационной надежности систем методом статистических испытаний на универсальных ЭВМ.

Однако эти методы требуют больших затрат времени и наличия ЭВМ с большой емкостью оперативной памяти.

Предложенное устройство позволяет решать задачу анализа и синтеза надежности систем в ускоренном масштабе времени при использовании сравнительно простой аппаратуры и может применяться для исследования эксплуатационной надежности практически любых систем. При этом может моделироваться системы при трех существующих в настоящее время стратегиях профилактического обслуживания:

а) Первая стратегия заключается в проведении профилактического обслуживания через некоторое заданное время безотказной работы системы. Если система выходит из строя до момента начала профилактики, то возникающий отказ устраняется аварийным ремонтом (восстановлением) и период профилактики отсчитывается с момента окончания аварийного восстановления, которое считается полным, т. е. возвращающим .систему в состояние, характеризуемое первоначальным уровнем надежности.

б)Вторая стратегия состоит в проведении профилактического обслуживания через заданное суммарное время наработки системы независимо от числа наблюдавшихся за это время отказов системы.

в)Третья стратегия характеризуется проведением профилактического обслуживания

в заранее намеченные сроки, разделенные равными промежутками времени.

При использовании второй и третьей стратегий профилактического обслуживания аварийное восстановление считается неполным, предполагающим минимальный необходимый аварийный ремонт для восстановления работоспособности системы, не влияющий на характер изменения интенсивности отказов системы в целом.

Профилактическое восстановление во всех случаях считается полным.

Предложенное устройство для моделирования эксплуатационной надежности систем с

учетом профилактики, содержащее первый генератор импульсов, связанный с первым счетчиком и со вторым счетчиком через первую схему «Запрет, управляющий вход которой соединен с выходом первой схемы

первый и второй триггеры, второй

генератор импульсов, третий счетчик, соединенный через вторую схему «Запрет с первым генератором импульсов, генератор случайного потока импульсов, первый и второй ждупщие генераторы импульсов случайной длительности, переключатель, вторую и третью схемы «ИЛИ, соединенные с двумя входами первого триггера, пятую и шестую схемы «ИЛИ, соединенные с двумя входами второго триггера, отличается от известных тем, что, с целью ускорения процесса моделирования и расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит первый и второй ждуш,ие генераторы линейного напряжения, функциональный преобразователь и пороговую схему; входы первого ждущего генератора линейного напряжения подключены к выходам первого триггера, а его выход через функциональный преобразователь и генератор случайного потока импульсов соединен со входами третьей и пятой схем «ИЛИ и со входом ;первого ждуш,его генератора импульсов случайной длительности, связанного одним выходом со входами второй и четвертой схем «ИЛИ, а вторым выходом со второй схемой «SainpeT и с одним из входов первой схемы «ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом второго ждуш,его генератора импульсов случайной длительности, второй выход которого подключен ко входам второй и четвертой схем «ИЛИ, выходы второго триггера связаны со входами второго ждуш,его генератора линейного напряжения, соединенного через пороговую схему с одной из клемм переключателя, вторая клемма которого подключена к выходу третьего счетчика, а третья клемма связана со вторым генератором импульсов; подвижный контакт переключателя соединен со входом второго ждушего генератора импульсов случайной длительности и со вторыми входами третьей и пятой схем «ИЛИ.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного устройства.

Устройство содержит блок I формирования потока отказов системы с заданной функцией интенсивности (опасности) отказа и случайной длительности аварийного восстановления с заданным законом распределения, состояш;ий из генератора / линейного напряжения, статического триггера 2 для запуска и сброса процесса генерации в «О генератора 1, логических схем «ИЛИ 3 к 4, функционального преобразователя 5, генератора 6 случайного потока импульсов с управляемой от преобразователя 5 величиной интенсивности потока, имитирующего моменты наступления отказов системы, ждущего генератора 7 импульсов случайной длительности, имитируюш,их продолжительность аварийного ремонта, логическую схему «Запрет 8, счетчик импульсов 9 и ключ 10, при замкнутом состоянии которого моделируется полное аварийное восстановление системы, при разомкнутом состоянии - неполное. Блок I предназначен

для имитации потока отказов системы, характеризуемого случайными моментами возникновения отказа и случайной величиной длительности устранения отказа (аварийное восстановление).

Блок II формирования стратегий и параметров профилактического обслуживания системы состоит из логических схем «ИЛИ И и 12, статического триггера 13, генератора 14 линейного напряжения, пороговой схемы 15, ждущего генератора 16 им пульсов -случайной длительности, имитирующих продоллштельность профилактического восстановления системы, и генератора импульсов 17.

Блок II предназначен для имитации чмоментов остановки системы на профилактику и случайной величины длительности профилактического восстановления.

Иереключатель 18 рода работ служит для смены режима профилактического обслуживания системы: в положении а переключателя моделируется работа системы при наличии первой стратегии профилактики, в положении б - второй стратегии, в положении в - третьей стратегии.

Кроме того, устройство содержит логические схемы «ИЛИ,, «Запрет 20, генератор импульсов 21, счетчики импульсов 22 и 23.

Иеречисленные элементы служат для подсчета суммарного времени исправной работы системы за анализируемый промежуток времени.

Устройство работает следующим образом.

Иредположим, что моделируется работа системы при наличии первой стратегии профилактики (переключатель 18 рода работ установлен в положении а и ключ 10 замкнут).

Пусть в начальный момент времени триггеры 2 и 13 находятся в состоянии, при котором генераторы 1 и 14 линейного напряжения генерируют линейное напряжение. Линейное напряжение, вырабатываемое генератором 1, преобразуется функциональным преобразователем 5 в напряжение, которое, изменяя порог в генераторе 6, изменяет в соответствии с заданым законом величину интенсивности случайного потока импульсов на выходе генератора 6.

Линейное напряжение, вырабатываемое генератором /4, поступает в пороговую схему }5, где сравнивается с заданным пороговым значением, при достижении которого на выходе пороговой схемы 15 возникает импульс, имитирующий момент начала профилактического восстановления системы.

В случае, если ранее, чем напряжение на выходе генератора 14 достигнет порогового значения, на выходе генератора 6 появится импульс, означающий момент наступления аварийного отказа до начала профилактики, то данный импульс поступит одновременно на вход ждущего генератора 7 и через замкнутый ключ 10 и схемы «ИЛИ 4 и 12 на соответствующие входы триггеров 2 и 13. В результате произойдет запуск генератора 7, на выходе которого появится импульс случайной длительности, имитирующий иродолжитель ность аварийного восстановления, который поступит через схему «ИЛИ 19 на управляющий вход схемы «Запрет 20 и на время равное его длительности, запретит поступле ние импульсов от генератора 21 импульсов эталонной частоты на вход счетчика 22. Одиовреме но с этим триггеры 2 н 13 опрокинутся, вследствие чего будет прерван про, цесс генерации и генераторах 1 ъ 14 и напряжение на их выходах сбросится в нуль, что будет имитировать полное аварийное восстаиовленне системы. В момент окончания имнульса случайной длительности генератора 7 на его втором выходе появится короткий импульс, который поступит через замкнутый ключ 10 и схемы «ИЛИ 3 1 11 на вторые входы триггеров 2 и 13. В результате триггеры 2 н 13 опрокинутся и произойдет запуск генераторов 1 и 14, что будет имитировать окончание аварийного восстановления и возобновление работы системы с одновременным началом отсчета периода профилактики. Через некоторое время, необходимое для достижения напряжением на выходе генератора 14 порогового значения, что произойдет при условии отсутствия за это время импульсов на выходе генератора 6, на выходе пороговой схемы появится импульс, который поступит одновременно на вход ждущего генератора 16 импульсов случайной длительности и через схемы «ИЛИ 4 н 12 на соответствующие входы триггеров 2 и 13. В результате нроизойдет запуск генератора 16, на выходе которого появится импульс случайной длительности, имитирующий продолжительность нрофилактического восстановления, который поступит через схему «ИЛИ 19 на управляющий вход схемы «Запрет 20 и на время, равное его длительности, запретит поступление импульсов от генератора 21 импульсов эталонной частоты на вход счетчика 22. Одновременно с этим триггеры 2 и 13 опрокинутся, вследствие чего будет прерван процесс генерации в генераторах 1 Я 14 w. напряжение на их выходах сбросится в нуль, что будет имитировать полное профилактическое восстановление системы. В момент окончания импульса случайной длительности генератора 16 на его втором выходе появится короткий импульс, который поступит через схемы «ИЛИ 3 к 11 на вторые входы триггеров 2 и 13. В результате триггеры 2 и 13 опрокинутся и произойдет запуск генераторов / и 14, что будет имитировать окончание профилактического восстаноБлеиия и возобновление работы системы. Ири моделировании работы системы при наличии второй стратегии профилактики переключатель рода работ устанавливается в положение б, а ключ 10 размыкается. В этом случае появляющиеся па выходе генератора 6 импульсы, имитир)ющпе моменты наступлений аварийных отказов, не поступают на входы триггеров 2 и 13 и прерывания процесса генерации в генераторах / и 14 не происходит. Таким образом, имитируется способ эксплуатации системы, при котором появление и дальнейщее устранение отказа не влияет на характер изменения интенсивности отказов систе.мы, т. е. аварийное восстановление считается неполным. Профилактическое восстановление системы начинается в момент, когда суммарное время безотказной работы, подсчитываемое счетчиком 9, превысит заданное значение. Ири этом происходит переполнение счетчика 9 и иа его выходе появляется импульс, имитирующий начало профилактического восстановления системы. Дальиейщее функционирование модели происходит аналогично описанному выще при наличии первой стратегии профилактического обслзживания. Ири .моделировании .работы системы при наличии третьей стратегии профилактики переключатель 18 рода работ устанавливается в положение в и ключ 10 размыкается. Отличие функционирования модели в данном случае от описанных выще заключается в том, что моменты начала профилактического обслуживания системы задаются генератором /7 и.мпульсов через строго фиксированные промежутки времени. Ири этом так же, как и при второй стратегии, моделирз ется неполное аварийное и полное профилактическое восстановления. Коэффициент готовности системы с учетом профилактического обслуживания определяется как отношение суммарного -времени исправной работы системы, подсчитываемого счетчиком 22, к полному времени работы системы, фиксируемого счетчиком 23. Определение оптимальной периодичности профилактического обслзживания с целью остижения максимального значения коэфициента готовности производится: при наличии первой стратегии - путем изенения величины порога в пороговой схее 15; при наличии второй стратегии - путем изенения нредельного числа в счетчике 9; при наличии третьей стратегии - путем зменения периода следования импульсов от енератора 17. Иредмет изобретения Устройство для моделирования эксплуатаионной надежности систем, содержащее перый генератор импульсов, связанный с перым счетчиком и со вторым счетчиком через ервую схему «Запрет, управляющий вход оторой соединен с выходом первой схемы ИЛИ, триггеры, второй генератор импульов, третий счетчик, соединенный через втоую схему «Запрет с первым генератО|ром

импульсов, генератор случайного потока импульсов, ждущие геператоры импульсов случайной длр1телы- ости, переключатель, вторую и третью схемы «ИЛИ, соединенные со входами первого триггера, пятую и шестую схемы «ИЛИ, соединенпые с двумя входами второго триггера, отличающееся тем, что, с полью увеличения быстродействия и расширения класса решаемых задач, оно содержит ждушне генераторы линейного напряжения, функциональный преобразователь и пороговую схему; входы первого ждушего генератора линейного напряжения подключены к выходам первого триггера, а его выход через функциональный преобразователь и генератор случайного потока импульсов соединен со входами третьей и пятой Схем «ИДИ н со входом первого ждунтего генератора импульсов случайной длительности, подключен. ного одним ВЫХОДОЛ1 ко входам второй и четвертой схем «ИЛИ, а вторым выходом ко второй схеме «За:Прет, к одному из входов первой схемы «ИЛИ, второй вход которой соединен с- выходом второго ждущего генератора импульсов случайной длительности, второй выход которого подключен ко входам второй и четвертой схем «ИЛИ, выходы второго триггера соединены со входами второго ждущего генератора линейного напряжения, подключенного через пороговую схему к одной из клемм переключателя вторая клемма которого подключена к выходу третьего счетчика, а третья клемма соединена со вторым генератором импульсов, подвижный контакт переключателя соединен со входом второго ждущего генератора импульсов случайной длительности и со вторыми входами третьей и пятой схем «ИЛИ.