Устройство для прогнозирования надежности, учитывающее тренд случайного воздействия Советский патент 1980 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики и мо жет быть использовано для прогнозирова ния надежности технических объектов по текущим значениям реализаций, представ ленных в виде непрерывных случайных процессов воздействия с изменяющимся во времени математическим ожиданием, а также по сведениям о предельных возможностях технических объектов, т.е. сопротивляемостях. Известно устройство i недоста- ки которого состоят в том, что прогнозирование осуществляется на основе экстраполяции реализации случайных процессов на отрезок времени до очередного контроля. Подобная экстраполяция применима лишь к довольно гладким функциям и позволяет определить, в вероятностном смысле, значение случайной переменной в пределах отрезка времени, не превышающего интервала корреляции. Недостатками другого известнг о устройства 2 являются узкая область применения в силу того, что прогнозирование в нем осуществляется иа основе экстраполяции реализации случайных процессов .для прогноза лишь на небольшие отрезки времени, и то, что недопустимые значения прогнозируемого параметра считают- ся известными и однозначно определенными (детерминированными), что снижает класс объектов, по отношению к которым это устройство может быть применено. В действительности, в подавляющем большинстве, случаев предельное значение прогнозируемой величины является неопределенным или случайным. Кроме того, перечисленные аналоги не позволяют при прогнозировании надежности учитывать изменение вовремени (тренд) математического ожидания случайных процессов воздействия. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство 3J Ьля прогнозирования надёжности, содержащее сумматор, соединенный с блоком управления и регистри37руюшим блоком, коррелятор, выход которого соединен- со вторым входом анализатора случайного процесса, который через вычислительный блок соединен с одним в.ходом блока возведения в степень, второй аход которого соединен с выходом блока управления и с одним из входов сумматора, а выход - с первым вхо дом блока произведения, второй вход которого через блок дифференцирования соединен со входом сумматора, вькод которого соединен с регистрирующим блоком. Недостатком этого устройства являет ся невозможность учета при прогнозировании надежности тренда математического ожидания случайных процессов воздействия на технический объект. Этот недостаток прототипа вызван отсутствием возможности определения текущих значений математического ожидания случайных процессов (СП) воздействия, аппроксимации его тренда, а также неучетом этого тренда в процессе прогнозирования надежности, технического объекта., Целью изобретения является устранение указанного недостатка прототипа, т.е. повышение точности прогноза за рчет учета тренда математического ожиаания СП воздействия при прогнозировании надежности технического объекта. Поставленная цель достигается тем, JTO устройство для прогнозирования надежности, учитывающее тренд случайhoro воздействия, содержит последовател но соединенные блок определения математического ожидания, блок аппроксимации и второй вычислительный блок, вход блока определения математического ожидания соединен с первым входом устройства, второй вход первого вычислительного блока соединен с соответствую щим вьгходо,м блока управления, связаняогб сЬ вторым вычислительным блоком и блоком произведения, третий аход с выходом второго вычислительного бло ка, а выход - со вторым входом блока произведения. Блок определения математического ожидания служит для оценки текущах значений математического ожидания Us имеющего тренд, СП воздействия Utt) . Блок аппроксиь4ации определяет постоян ные Q и О аппроксимирующего выражения (i). где Л - величина, отражающая измедение соотношения между математичесхими ожиданиями сопротивляемости и СП воздействия вследствие тренда последнего, П - глубина прогноза, выраженная через -число интервалов корреляции СП воздействия. Анпроксимация производится с помошью метода наименьШИ.Х квадратов. После логарифмирования обекх частей формулы (1) выражения цля а и & можно получить в явном ви« exp() и р -ИР де А.. .(1Г-.СЛ 6, Р &,рс2-с 2. с,: депаУ7.);, . р . р с IcenUn.), г z en(n-f),; ы р - . 4 п.г Е Си 01-0J П е Кд п ЛГ, . здесь: р - количество пар определенных значений ЛП при данных Y} . Второй вычислительный блок осуществляет оценку аргумента условной функции распределения внешнего воздействия Р((К-Ап)отн сителвно гипотезы о том, что предельное (допустимое) значение воздойсгвия принадлежит элементарному отрезкуХ-йц (Пвьмисляется по форк-гуле. (1), а X - математическое ожидание сопротивляемости. На чертеже представлена блок-схема устройства для прогнозирования надежности, учитывающего тренд случайного воздействия. Устройство содержит коррелятор 1, анализатор 2 - случайного процесса,первый вычислительный блок 3, блок 4 управления, -второй вычислительный блок 5, блок 6 аппроксимации, блок 7 определения математического ожидания, блок 8 дифференцирования, блок 9 произведения, сумматор 10, Устройство работает следующим образом. Информация о воздействии на технический объект в виде случайных процессов в форме непрерьшного электрического сигнала О (Ь ) поступает с перво- го входа устройства на вход коррелятора 1 и на второй вход анализатора 2. В корреляторе 1 определяется автокорреляционная функция случайного воздействия, а по ней ее интервал корреляции At, Интервал корреляции задается анализатору 2, в котором случайное воздействие разбивается на промежутки At , и затем в каждом из полученHbtx промежутков определяется наибольшее значение. Эти наибопьшие з }ачения поступают на первый вход блока 3. Непрерывный спу-чайный процесс воздействия U (i-) подается также на аход блока 7, где оце-, ниваются текущие значения математического ожидания случайных процессов воздействия, а следовательно, и величина Л отражающая изменение соотношения между математическими ожиданиями сопротивляемости и случайными процессами воздействия вследствие тренда последнего. В блоке 6 определяются постоянные С4 и о в соответствии с формулами (2) и (3). Эти постоянные подаются в блок 5, где оценивается величина аргументов условной функции распределения внешнего воздействия Рй(х-Ардля различных j (j 1,2., n). Глубинапрогнозаri задается блоку 5 через его первый вход блоком 4, Вьяисленные значения аргумента ( ) поступают на третий аход блока 3, в котором определяются условные вероятности (функцкк распределения) 1(5 (х-Д). Глубина прогноза и задается блоку 3 чераз его второй аход блоком 4. Эти условные вероятности подаются в блок 9.. На первый вход блока 9 поступают со второго входа устройства через блок 8 сведения о предельных возможностях технического в .виде функции распределения сопротквляемости . В блоке 9 формируется

веляЧинаП jj (Ю ;которая

, .. :

ftocne вычисления по команде с б.покя 4 подается на вход сумматора Ю. В.сумматоре эта величина суммируется К раз (К задается блоком 4 в зависимости о требуемой точности вычисления). Таким, образом, на выходе сумматора 10 формируетйя величина вероятности безотказной работы (надежности) Rj vi) техничес- |сого объекта в соответствии с формулой:

RMn):ZfnLF,((K).

L j

Прогнозируемое значение надежности подается на выход устройства.

Положительный эффект, который дает предлагаемое изобретение, заключается

э TOMf что оно позволяет учитывать тренд математического ожидания СП эоздействия, и тем самым, в отличие от прототипа, суи;ественно уменьшить ошибки в прогнозировании надежности.

0

Формула изобретения

Устройство для прогнозирования надежности, учитывающее тренд случайного

5 воздействия, содержащее последовательно соединенные коррелятор, анализатор случайног:о процесса, первый вычислительный блок к последовательно соединенные блок дифференцирования, блок

0 произвдения и сумматор, подключенный вторым входом к выходу блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, устройство содержит последовательно соединен5ные блок определения математического ожидания, блок аппроксимации и второй вычислительный блок, аход блока определения математического ожидания соединен с первым входом устройства, вто-0рой аход первого вычислительного блока соединен с соответствующим выходом блока управления, связанного со вторЬтм вычислительным блоком, и блоком произведения, третий аход - с выходом второго вычислительного блока, а выход - со . вторым аходом блока произведения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гаскаров Д. В., и др. Прогнозирование технического состояния и надежности радиоэлектронной аппаратуры. М., Сов. радио, 1974, с. 19О, рис. 1О.4.

2,Авторское свидетельство СССР

КЬ 386399, кл. ( 01 Р 31/30, 197О.

5

3. Авторское свидетельство СССР № 559198.. кл. О- 01 Р 31/28, 197О/