Устройство для прогнозирования случайных событий в технической системе Советский патент 1980 года по МПК G06F17/18 G06F17/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при разработке, испытаниях и исследованиях сохраняющих в случае возникнобе- НИИ отказов работоспособность технических систем, для которых показателями качества являются надежность и эффектив ность. Известно устройство, содержащее генератор случайных напряжений, соединенный через коммутатор с блоком, имитации отказов, реле времени, выход кото;рого подключен ко второму входу коммутатора. Устройство предназначеио для моделирования процессов возникновения ; отказов систем из-за старения и износа элементов Х. Недостатком его является отсутствие возможности моделировать восстановление отказавших элементов систем. Известно также устройство для моделирования потоков отказов систем, содер .жащез коммутатор, два входа которого соединены с выходами генераторов слу- чайного напряжения и тактовых импульсов соответственно, блока модели системы, выход которого подключён ко входу блока регистрации, блок имитации отказов, выходы которого присоединены ко входу блока модели 2J. Недостаток устройства состоит в том, что оно позволяет моделировать потоки отказов систем без учета восстановления отказавших, элементов. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для прогнозирования случайных событий в технической системе, содержащее генератор случайных значений напряжений, выход которого подключен к первому входу коммутатора, первый выход которого подключен ко входу блока задания времени появления отказов элементов, выход которого соединен со входом блока имитаторов отказов элементов, выход которого соединен с первым входом модели системы, блок управления, первый выход которого подключен ко вхо3 7 ду генератора случайных значений нап- рйжений, второй выход - ко второму входу коммутатора, третий вы код - ко второму входу блока задания времени появления отказов элементов, четвертый выход - к первому входу блока регист- рацич Хз. , Недостаток устройства - невозмож- ность прогнозирования потоков отказов и восстановлений взаимосвязанных со вокупностей компонентов сложных технических систем. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства (расширение класса решаемых с его по- мощью задач) создание устройства для прогнозирования характернстшЕ случай- НЬ1Х потоков отказов и восстановлений сложных систем с использованием ве роятностного физического моделировалия сэтучайных процессов функционирования систем, при котором возможно использование физических и математических моделей (аналогов) компонентов и целых систем Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блок имитаторов восстановления элементов, блок фиксации отказов и восстановлений системы блока задания времени восстан1эвления элементов, к первому и втордалу входам которого, подключен второй выход комму татора и пятый выход блока управления соответственно, а к выходу - вход блока имитаторов восстановления элементов, выход которого соединен, со вторым вхо Дом модели системы, БЫКОД которой через блок фиксации отказсш .и восстановлений системы подключен ко второму вх ду блока регистрации и входу блока уп- равлёйия.. . На чертеже предстаняена блок-схема устройства. . Устройство содержтог генератор 1 спу чайных значений напряжений, коммутато 2, 15лок 3 задания времена HossneisHH от казов элементов, блок 4 вмвтаторов отказов элементов, блок 5 задания, време- ни восстановления элементов, блок 6 им taTopoB восстановлений элементов, мо-. дель 7 системы, блок 8 фиксации огка- Иов в восстановлений системы, блок 9 регистрации (характеристик потоков отказов и восстановле;ний системы), блок 10 управления. Генератор 1 случайных рачений напряжений предназначается для воспронзве денвя ст1ацисдаарного случайного напря- жения с заданным законом распределения мгновенных значений амплитуд. Коммутатор 2 содержит электронные схемы пере- ключениян на полупроводниковых диодах и транзисторах. Он управляется по второму входу сигналами от блока 10. Управление заключается в задании определенной последовательности включения электронных схем. Блок 3 задания времени появления отказов элементов и &IOK 5 задания времени восстановления систем представляют собой схемы для моделирования случайных по длительности интервалов времени. Блоки 4 и 6 имитаTOjijoB отказов-и восстановлений соответственно содержат схемы аналоговых ключей, состоящие из электронных (полевых или биполярных транзисторов, оптронов) .или электромеханических (двухпозиционных контактных переключателей, реле, магни- тоуправляемых контактов) элементов. Сановная роль таких ключей состоит в обеспечении близкого к нулю коэффициента передачи коммутируемого аналогового сигнала при размыкающих сигналах и близкого к ед1шице - при пойаче замыкающих сигналов. Модель 7 систем состоит из электронных макетов компонентов, соединенных согласно функциональной схеме системы. Схема модели 7 включает узел сравнения и формирователи импульсов. Блок 9 регистрации выполняется согласно известным схемам анализаторов параметров случайных процессов. В блоке Ю имеются генераторы тактовых импульсов, формирователи сигналов по определенным программам и узлы для выполнения арифметических действий. Устройство имитирует процесс функци- онирования исследуемой системы физическим .процессом, происходящим обычно в другом масштабе времени, но с сохране- нвем однозначного срответствия между параметрами модели и оригинала. При этом в отличие от статистического моделирования на цифровых вычислительных машинах в предложенном устройстве используется не математическая модель. а физический аналог исследуемой (электрическая цепь). Устройство работает следующим образом. Генератор 1 является первичным источником случайных величин.с заданным типовым распределением (например, нормированным нормальным или равномерным на базовом интервале напряжений). Значения напряжений с выхода генера5 ,73 тора 1 поступают на первый, вход коммутатора 2. Блок 10 управления, подключенный по. второму входу коммутатора, обеспечивает воспроизведение двух последовательных интервалов времени функционирования элементов - работы и восстановления (время Восстановления включает простой элемента по любым причинам). Для этого значения случайных напря кений подаются поочередно либо к первому входу блока 3 задания времени появления отказов, либо к первому входу блока 5 задания времени восстановления элементов, С помощью блока 3 обеспечивается воспроизведение заданных законов распределения времени (в К асштабе) появления отказов элементов. Блок 5 обеспечивает воспроизведение заданных законов распределения времени (в масштабе) восстановления элементов. , , С выхода блока 3 сигналы в виде электрических напряжений постоянной амп литуды поступают через случайные интервалы времени с заданными распределения ми на вход блока 4. С помощью имитаторов отказов блока 4 в модели 7 воспроиз водятся отказы элементов, С момента , времени отказа соответствующего эле мен та начинается воспроизведение времени его восстановления. По сигналу блока 10 сигналы с выхода блока 5 поступают через случайные интервалы времени с заданными законами распределения на вход блока 6 имитаторов восстановления, G помощью имитаторов отказов воспроизводят восстановление соответствующего эле мента, С момента времени восстановления начинается воспроизведение времени .работы элемента и т, д. Для каждого элемент,й поочередно появляются отказы и восстановления, В модели 7, представляющей физический аналог исследуемой реальной системЫ каждому элементу системы-оригинала со- ответствует некоторый электронный макет элемент модели. Определяющий параметр систем, например производительность. Мощность и т, п., моделируется электрическим напряжением или током. При безотказной работе всех элементов системы величина этого напряжения (тока) максимальна. Когда воспроизводят отказы или восстановления макетов элементов, величи на.напряжения на выходе модели системы (уменьшается илиувеличивается). Изменяющееся по уровню напряжение с выхода модели 7 поступает на вход блока 8 фикса- ции отказа или восстановления системы. В блоке 8 в моменты времени, соответ- . ствующие достижению напряжения, моделирующего определяющий параметр сие- темы, критических {предельно допустимых) значений, формируются сигналы: импульсы, напряжения. Сигналы с выхода блока 8 поступают в блок 9, в котором по известным алго- ритмам обрабатывают и получают оценки статистических характеристик случайных потоков отказов и восстановлений иссле- V дуемой системы. Для получения устойчивых статистических характеристик пето- .. ков отказов и восстановлений рассмотренный цикл функционирования устройст-. ва многократно повторяется. При этом многократно воспроизводят процесс функционирования исследуемой системы. . Примеры прогнозируемых .характеристик случайных потоков отказов и восстановлений систем: параметр потока отказов системы, параметры законов распре- деления времени между отказами и вре- , мени восстановления системы, функция,готовности системы, условная вероятность безотказной работы, коэффициент технического использования и др Таким образом, благодаря использо- ванию блоков формирования времени восстановления, имитаторов восстановления и фиксации отказов производится прогнозирование численных значений характеристик потоков отказов и восстановлений систем. Формула изобретения Устройство для про1гноаирования слу- чайных событий в технической, системе, содержащее генератор случайных значений напряжений, выход которого подкпю:. чей к первому входу коммутатора, первый выход которого подключей ко входу блока задания времени появления отказов элементов, выход которого соединен со входом блока имитаторов отказов э элементов, выход которого соединен с первым входом модели системы, блок управления, первый выход которого подключен ко вкоду генератора случайных значений напряжений, второй выход- ко второму входу коммутатора, третий вы-. ход - ко второму входу блока задания времени появления отказов элементов, четвертый выход - к первому входу бЛока регистрации, отличающее - с я тем, что, с целью расширения функГл f

,- .n «

циональных возможностей устройства, в него введены блок имитаторов восстановления элементов, блок фиксации отказов и восстановлений системы, блок задания времени восстановления элементов, к перв5му и вторсму входам которого подключен второй выход коммутатора и пятый выход блока управления соответственно, ia к выходу - вход блока имитаторов восстановления элементов, выхоп которого соединен со вторым входом модели системы, выход которой через блок фикса - i 735te5

8

ции отказов и восстановлений системы подключен ко второму входу блока регистрации и входу блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 146095, кл. q 06 F 15/46, 1963.

2.Авторское свицетельство СССР № 492887, кл. Q 06 Q 7/48, 1974.

3.Авторское свидетельство СССР Н 467357, кл. G 06 F 15/36, 1973 (прототип)..