Устройство для прогнозирования параметрической надежности радиоэлектронных устройств Советский патент 1980 года по МПК G06F17/00 G06N7/00 

I

Изобретение относится к вычислитёл ной технике и может быть использовано при исследовании параметрической надежности радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) на стадии проектирования.

Известно устройство для определения параметрической надежности радиоэлектронных устройств, содержащее последовательно соединенные генератор, блок управления, выход которого подключен к входам блока тест-сигналов и входом последовательно соединенных наборного поля, блока физических моделей, блока допусков и накопителя, блока перебора реализаций, блока уставок допусков, вход которого связан с выходом блока управления, а выход - с входом блока допусков, задатчик количества отказов и пороговый элемент l .

Это устройство позволяет определять допуски на выходные параметры исследуемых радиоэлектронных схем при заданных условиях серийнопригодности, а также решать обратную задачу - вычислять

серийнопригодность РЭА при установленных полях допусков на определяющие параметры аппаратуры.

Однако произвести оценку численных значений показателей п аметрической надежности РЭА, а именно вероятность безотказной работы в течение, заданной наработки, среднюю наработку до отказа, интенсивность отказов и др. в соответствии с ГОСТом 13377-75 с помощью

10 такого устройства практически невозможно. В устройстве не предусматривается имитирование случайных процессов старения, износа или регулирования РЭА.

Известно также устройство дляпрог15нозирования параметрической надежности УЗЛОВ радиоэлектронной аппаратуры, содержащее блок управления, блоки перебора реализацией и формирования тестовых сигналов, блок моделирования, блоки затадания допусков и коммутаций, первый вход соединен с первым выходом генератора, второй выход которого подключен к первому входу блока коммутации, третий выход - к первому входу блока задания допусков, блок анализа и блок установки входных параметров, выход которого подключен к третьему входу блок моделирования, первый .выход блока перебора реализаций через первый ключ соединен со вторым входом блока комму таций, второй вход каждбго элемента подключен к выходу соответствующего счетчика запрещенных кодов С2}. Это устройство позволяет только оче Грубо произвести оценку показателей параметрической надежности РЭА. Оно не может обеспечить высокой точности получаемых результатов прогнозирования из-за того, что его принцип действия основывается на д1 методе - пошаговом воспроизведении отдельных точек реализаций случайных процессов изменения параметров элементов РЭА (длина шагов равна At ). Кроме того, такое устройство требуе очень длительного и труде емкого подготовительного этапа перед прогнозирование надежности, так как в блоке моделирова ния необходимо распаять отборные по определенному правилу радиоэлементы (резисторы, транзисторы, диоды и т.п.). При этом объем выборок для каждого шага должен быть по условиям техники статистических испытаний не менее : 50 т 100 шт. Таким образом, для прогнозирования параметрической надежности с помощью подобного устройства необходимо заране отобрать несколько сотен радиодеталей по установленным требованиям к полям допусков на их определяющие параметры и распаять на плате блока моделирования. Поскольку реализации случайных процессов изменения определяющих параме-р ров комплектующих, элементов при таком способе моделирования получаются инте полированными только в отдельных точ- ках, то могут быть не учтены отказы типа сбоев. Это вызвано тем, что при немонотонных случайных процессах изменения даределенныхпараметров реализации в интервалах времени At между рассматрива:емыми сечениями могут выходить за пределы полей допусков и возвращаться в них. В подобных случаях отказы типа сбоев с помощью известных устройств не фиксируются. Поэтому точность прогнозирования числе ных значений показателей надежности сравнительно невысока. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для прогнозирования параметрической надежности радиоэлектронных устройств, содержащее последовательно соединенные генератор нестационарных случайных процессов, блок задания параметров нестационарных случайных процессов и блок имитации реализацией, последовательно соединенные задатчик тестовых сигналов, блок моделей, блок задания допусков и вычислительный блок, а также счетчик циклов моделирования, первый вход которого соединен со вторым выходом блока моделей, а выход - со рторым входом вьгаислительного блока, и блок yпpaвлeIiия, соответствующие выходы которого соединены со вторым входом блока задания параметров нестационар1Ш1х случайных процессов, входом задатчика тестовых сигналов, вторым входом счетчика циклов моделирования и третьим входом вычислительного блока 3. Это устройство позволяет прогнозировать параметрическую надежность РЭА путем воспроизведения непрерывных гладких реализаций нестационарнь1х случайных процессво изменения определяющих параметров. Однако при этом не учитываются стационарные составляющие (t ) реальных случайных процессов X;(fc) изменения параметров элементов РЭА Xj(.t)H.cf) где - нестационарная составляющая случайного процесса изменения -го определяющего параметра элемента РЭА. Второе слагаемое в правой части формулы (l) характеризует обратимые стационарные случайные изменения параметров элементов РЭА, учет которых необходим при получении точных оценок значений показателей параметрической надежности. . Целью изобретения является повыщение точности прогнозируемых оценок показателей параметрической надежности РЭА. Указанная цель достигается тем, что предложенное устройство содержит последовательно соединенные блок задания параметров стационарных случайш.11х процессов, генератор стационарных случайных процессов я блох элементов И, выход KOTopoio соединен со вторым входом блока моделей, второй -вход - с первым выходом блока имитации реализацией, второй выход которого подключен ко второму входу генератора стационарных случайных процессов, а вход блока задания параметров стационарных случайных процессов соединен с соответству щим выходом блока управления. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит блок задания па раметров нестационарных случайных про- 15 сов цессов 1, блок имитации реализацией случайных процессов 2, блок элементов И 3, блок моделей 4, блок задания допусков 5, вычислительный блок 6, гене- ратор нестационарных случайных процессов 7, блок задания параметров стационарных случайных процессов 8, генератор стационарных случайных процессов 9, задатчик тестовых сигналов Ю, счет НИИ циклов моделирования 11 и блок управления 12. Блок 1 предназначен для задания (установки) начальных значений парамет . ров нестационарных случайных процессов изменения определяющих параметров элементов РЭА, а именно средних начальных значений, и средних квадратичных отклонений, средних скоростей изме ния параметров и средних квадратически Отклонений величин скоростей. Блок 1 представляет собой блок задания масщтабных коэффициентов. Выход блока 1 подключен ко входу блока 2 имитации реализаций нестационарных случайных процессов изменегшя свойств элементов Блок 2 содержит электронные, и элек тромеханические интеграторы, необходимые для воспроизведения линейных (или нелинейных) реализаций моделируе- мых случайных процессов изменения оп ределяющих параметров элементов иссле емой РЭА. Первый вход блгка 2 присое динен к первому входу блока 3, а второ выход - ко входу генератора 9. Блок 4 является электронным макетом реальной схемы. В макете используются элементы с переменными параметрами, предназначающиеся для имитации процессов износа, старения и разрегулирования в ходе эксплуатации. На первый вход блока 4 с выхода задатчика 1О подаются сигналы, необ- ходнмые для воспроизведения естественных условий функционирования РЭЛ. Блок 5 предназначен для установки границ областей работоспособных состо$гаий РЭА. Величины границ задаются в виде электрических напряжений или токов и могут быть детерминированными или случайными. Выход блока 5 соединен со входом блока 6 вычисления показателей надежности: средней наработки до отказа, вероятности безотказной работы в течение заданного времени и др. Генератор 7 слулшт для имитации главных составляющих случайных процесизменения определяющих параметров элементов РЭА, аппроксимируемых первым слагаемым Н (t) формулы (1). В блоке 8 устанавливаются значения характеристик стационарных случайных процессов S.Ct) : величины математических ожиданий и средних квадратичных отклонений. Выход блока 8 подключен ко второму Входу генератора 9, выход которого соединен со вторым входом блока 3. Устройство работает следующим образом. Формируемые на выходе блока 7 нестационарные случайные процессы в виде электрических напряжений поступают на вход блока 1, где осуществляется юс масщтабирование в соответствии с модулируемыми процессами изменения свойств типовых радиоэлементов исследуемой аппаратуры. С помощью интеграторов блока 2 ими тируются отдельные реализации нестационарных случайных процессов старения и износа элементов РЭА. Синхронно с этим по командам из блока 12, поступающим на вход генератора 9, в нем воспроизводятся стадионарные cocтaвляюiщиe реальных случайных процессов старения эле ментов. Затем они подаются на первые входы элементов И блока 3, на вторые ВХОДЫ которых поступают нестационарные составляющие случайных процессов изменения свойств элементов РЭА. В момент начала рабочего такта функционирования устройства на вход блока 4 модели РЭА из блока 3 и задатчика Ю одновременно поступают сигналы и электрические напряжения, пропорциональные отдельным реализациям случайных процессов измене1шя параметров элементов соответственно. Начинается моделиование первого цикла функционирования исследуемой РЭА (одного макета).