Устройство для прогнозирования эффективности системы в процессе ее функционирования Советский патент 1980 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики и может быть использовано ддя прогнозирования эффективности технических объектов по текущим значениям реализации, представленных в виде непрерывных сигналов случайных процессов (СП) а также сведений о предельных возможностях технических объектов, т.е. сопро тивляемостей. Известно устройство 1, содержаще анализатор СП, вычислительнъй блок и блок экстраполяции. Недостаток этого устройства состоит в том, что прогнозирование в нем осуществляется на основе экстраполяции реализации СП на о резок времени до очередного контроля. Подобная экстрополяция применима лишь к довольно гладким функциям и позволяе определить, в вероятном смысле, значе- 1ше случайной переменной в пределах отрезка времени, не превьщ ающего интервала корреляции. Кроме того, это устройство не позволяет прогнозировать эффективность объекта в процессе функционирования, т.е. значения вероятностей различных фовкей въгходного полезного эффекта данного объекта. Наиболее близким к данному изобретению является устройство, содержащее многоканальный коррелятор, выходы которого подключены соответственно к первой группа входов многоканального анализатора, входы .многоканальнъ1Х корьрелятора и вторая группа входов многоканального анализатора соединены соответственно с первой группой нходов устройства, блок вычисления условных, вероятностей, выход которого соединен со входом блока возведения в степень, выход которого подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока дифференцирования, выход блока умножения соединен со входом сумматора, управл5пощий вход которого соединен с первъгми входами блока управления, второй выход которого подключен ко второму входу блока возведения в степень 2. Недостатком такого устройства является невозможность оперативного прогно зирования эффективности технического объекта в процессе функционирования, т.е. величин вероятностей различных уровней выходного эффекта данного объекта. Этот недостаток вызван невозможностью определения вероятноствй раз личных состояний объекта, соответствую щих определенным уровняьс выходного . эффекта, с учетом над ежь ости-составЛЯЮЩИ.Х элементов. Цепью изобретения является повыше™ ние быстродействия и расширение класса решаемых задач, т.е. возможность прогнозирования не только надежности элементов технического объекта, но и эффективности данного объекта. Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство для прог нозирования эффективности в процессе функционирования, введены блок квантования, блок вычисления вероятностей безотказной работы и блок памяти, первая группа входов которого подключена к соответствующим выходам многоканального анализатора, а вторая группа входов является второй группой входов устройства, управляющий вход блока памяти соединен с первым выходом блока управления, первый и второй выходы блока памяти подключены соответственно ко аходу блока вычисления условной вероятности и ко входу блока дифференцирования, входы блока вычисления вероятности безотказной работы подклю чены соответственно к вьаоду сумматора, к третьему выходу блока управления и к -выходу блока квантования, аходы которого являются третьей группой входов устройства. Многоканальный коррелятор служит для определения автокорреляционных функций .И случайных воздействий (и - число элементов технического объекта) на данный объект в процессе функционирования, а также для вычисления интервалов корреляции ДСц для каж дого воздействия. Многоканальный анализатор СП осуществляет разбиение каж дого а1учайного воздействия на промежутки &1jJj и затем; в каждом из полу ЧИННЫХ променсутков определяется наибо льшее значение, Блок памяти необходим для накош1еш и- -ОМИнания наибольших значений слу айных воздслЧстпий ц сводоний о предельых возможностях элементов тох 1ическоо объекта в виде функций распредоления RX сопроа-ивляемостей F хСх|- а также для выдачи по команде с блока управления наибольших значений случайного воздействия на 1 -тыи элемент и функции распределения сопротивляемости этого элемента. Второй вычислительный блок служит для определения вероятностей различных уровней выходного эф4)екта в зависимости от вычисленных значений надежности П элементов технического объекта с учетом структурно-функциональной схемы данного объекта, его структурной схемы надежности и числа уровней разбиения области возможных значений выходного эффекта, Блок настройки осуществляет настройку второго вычислительного блока в зависимости от значений, количества уровней выходного эффекта, а также структурно-функциональной схемы технического .объекта. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство для прогнозирования содержит многоканальный коррелятор 1, выходы которого соединены с первыми входами многоканального анализатора 2 случайных процессов, а яходы являются первым входом устройства. Многоканальнъ1й анализатор 2 своими вторьпми входами подключен к первому входу устройства, а вьйсодами - к первым входам блока 3 памяти, вторые аходьг которого являются входом второй группь: устройст-. ва, а первый выход соединен с выходом блока 4 вычисления условных вероятностей. Выход блока 4 подключен к первому входу блока 5 возведения в степень, второй вход которого соединен с выходом блока 6 управления, блок 6 управления подключен к третьему входу блока 3 памяти, соединенного своим вторым выходом с входом блока 7 дифференцирования, выход которого соединен с первым входом блока 8 умножения. Второй вход блока 8 подключен к выходу блока 5 возведения в степень, а вых.од - к первому входу сумматора 9, второй вход которого соединен с выходом блока 6 управления, а выход - с первым входим второго блока 10 вычислешя вероятности безотказной работы, второй вхоД| блока 10 подключен к выходу блока 6 управления, а выходы - являются выходом устройства. Третий вход втйрого вычислительного 57 блока соединен с выходом блока 11 ква тования, аходы которого являются треть входом устройства. Устройство для прогнозирования эффективности в процессе функционирования работает .след тои1И1у: образом. Информация о воздействиях на И элементов технического объекта в виде случайных процессов в форме непрерывных электрических сигналов Щ- поступает с выхода устройства 1 на аходы многоканального коррелятора 1 и на вторые входы многоканального анализатора 2 случайных процессов, В многоканальном корреляторе определяются автокорреляционные функции случайных воздействий и по ним ах интервалы корреляции ДТГ Интервалы корреляции задаются многоканальному анализатору 2 случайных процессов, в котором случайные воздействия разбиваются на промежутки ДС-) и затем в каждом из полученных промежутков определяется наибольшее значе ние. Эти наибольшие значения поступают в блок 3 памяти, в который подаются также со второго входа устройства сведения о предельных возможностях элементов технического объекта в виде функций распределения и.х сопротивляемостей F ){ . По команде с блока 6 управления блок 3 памяти вьщает значения максимумов, соответствуюшие случайному воздействию ) I на первый блок 4 вьпислений условных вероятностей и одновременно блок памяти выдает величины функции распределения сопротивляемости FxCx){ на блок 7 дифференцирования. ) являются исходными данными для прогнозирования надежности первого элемента технического объекта. Первый блок 4 определяет условную вероятность ЯОСкС) , котррая поступает в блок 5 возведения в степень, где она возводится в степень 6 , задаваемую блоком управления 6 ( С -глубина прогноза, выраженная через ч№спо интервалов корреляции случайного воздействия). Условная вероятность F и (Х.) с блока 5 пос тупает на второй вход блока 8 умножения, на первый вход которого с .выхода блока 7 дифференцирования поступает /VЛ Е величина d Р X СХ) . Значение х хвРхСх) с выхода блока 8 произведения поступает на сумматор 9, где суммируется К раз. Таким образом на вьг86 .ходе сумматора фopм ipysтcя величина вероятности безотказной работы (надеж- ностя) Re (СЛ первого элемента в соответствии с формулой ,. Эта величина поступает на второй блок 10, после чего по команде с блока 6 управления блок 3 памяти вьщает значения максимумов, соответствующие случайному воздействию 1)2 U) и величину функции распределения сопротивляемости F ()(2 При помощи блоков .4,5j6,7,8 и 9 по уже описанной схеме определяется величина надежности второго элемента R ё С&)о технического объекта, которая также поступает в блок 10. В дальнейшем работа устройства повторяется до тах пор, пока не будет определена надежность П-го элемента Затем по команде с блока 6 управления блок 10 определяет вероятности различньрс уровней выходного эффекта Р..-Р.,-...Р в зависимости от вычисленных значений надежности И элементов технического объекта с учетом структурно-функциональной схемы данного объекта, его структурнък схем надежности и числа уровней разбиения области возможнъЕХ значений выходного эффекта технического объекта. Эти факторы учитьшаются с помошью блока 11 квантования настройки, на вход -которого с третьего вькода устройства подаются значения уровней выходного эффекта. Значения вероятностей поступают на выход устройства. Положительный эффект, который дает изобретение, заключается в том, что это позволяет прогнозировать не только надежность элементов технического объекта, ;.но и величины эффективности (вероятности различных уровней вьосодного эффекта) данного объекта. Это дает возможность оперативно принять своевременные меры в целях компенсации нейтрализации чрезмерного снижения въгходного эффекта технического объекта и тем семым повъюить оперативность принятия решения. Экономический эффект от использования предлагаемого изобретения в народном хозяйстве может быть оценен тоимостью ущерба, который вызывает