Устройство для прогнозирования надежности Советский патент 1980 года по МПК G01R31/30 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики и может быть использовано при разработке и построении систем повышенной надежности.

По основному авт. св. № 559198 известно устройство для прогнозирования надежности, содержащее сумматор, сое диненный с блоком управления и рёгист рируючшм блоком, коррелятор, выход которого соединен с вторым входом анализатора случайного процесса, который через вычислительный блок соединен с одним входом блока возведения в степень, второй вход которого соединен с выходом блока управления и с одним из входов сумматора, а выход - с первым входом блока произведения, второй вход которого через блок дифференцирования соединен со входом сумматора, выход которого соединен с регистрируюпшм блоком.

Недостатком известного устройства Является узкая область его применения, НАДЕЖНОСТИ

так как устройство позволяет прогнозировать только надежность технических устройств, т.е. решать прямую задачу теории надежности. Алгоритм, положенный в основу работы устройства, однако, может быть использован и для решения обратной задачи теории надежности - синтеза свойств технических устройств с учетом заданных требований к их надежности. .

10

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Эта цель достигается тем, что предложенное устройство содержит блок трар15спонирования матриц, допопнитепьный вычислительный блок в блок памяти, выход которого соединен со вводом блока дифференцирования, первый вход - с выходом блока управления и третьим вхо20дом блока произведения, а второй вхопс входом блока транспонирования матриц, первым входом блока произведения и выходом дополнительного вычислительноро 37 блока, вход которого подключен к дополвительному выходу блока произведения я входу регистрирующего блока. ВьЬсод блока транспонирования. матриц соединен со вторым юсодом блока проиэвёдёгая. Блок памяти слухй1т для хранения поданной на его вход информации, выдает ее по сигналу блока управления и имеет связь с выходом устройства, с дифференцирующим блоком и блоком проиэведения. Блок транспонирования матрип пр образует поступающую на его вход матрицу и связывает выход блока возведения в степень с входом блока произведения. Дополнительный вычисхштельный блок позволяет получить из поданной на его вход матрицы обращенную матрицу, реали я при этом алгоритм преобразования Гаусса. На чертеже представлена структурная схема устройства для прогнозирования на дежноста. Оно содержит коррелятор 1, анализатор случайного процесса 2, вычислительный блок 3, блок возведения в степень 4, блок управления 5, блок произведения 6, блок памяти 7, блок дифференцирования 8, сумматор 9, регистриру щий блок 10, блок транспонирования мат риц 11 и дополнительный вь1числктёльный блок 12. Прогноз надежности технического объекта можно осуществить аппаратурно, реализовав выражение. Ri (п) Ij: FU сх)Пс1р (кт; 7 1 i) где R (tt - функция надёжности или вероятность того, что за время ни разу внешнее по отношению к эксплуатируемому устройству воздействие не превысят допустимого; рл (х) - функция распределения сопротявляёмостн - осявовная и исчерпывающая характеристика допустимого пр&дела величины внешнего воздействия, приводящего устройство к U - наибольшее случайное воз действие на интервале времени, равном периоду корреляции, Рл(и)- функШя распредёлёшя наибольших значений ввеш него воздействия ы у It. - глубина прогноза, выраженная через число периодов коррепяции внешпотЧ) воздействия ti;- у 8 ДТ - период корреляции исследуемого сигнала, FA (х)- условная функция распределения внешнего воздействия относительно гипотезы о том, что предельное (допустимое) значение воздействия принадлежит элементарному отрезку )1 х х+с1х; dFxC) - вероятность элементарной гипотезы X.. Предложенное устройство позволяет решать прямую и обратную задачи теории надежности - осуществлять п рог но- зирование надежности устройства или сийтез его свойств. Предложенное устройство и устройство по основному авт. св. работает аналогично. Информация о нагрузках на исследуемое устройство, представленная в виде сигнала U(-i), поступает на входы коррелятора 1 и анализатора 2. В корреляторе определяется автокорреляционная функция исследуемогоi сигналами по ней вьгчисляется его период корреляцииДТ, Период корреляции задается анализатору 2, в котором исследуемый сигнал разбивается на промежутки и затем в каждом из полученных промежутков определяется наибольшее значение По выбранным значениям максимумов из интервалов разбиения исследуемого сигнала и (t блоком 3 определяется услов / ная вероятность F{}(X) которая поступает в блок 4, где она возводится в степень /ft , задаваемую блоком управления 5. На один вход блока 6 из блока 7, соединенного с другим входом yci ройства, поступают через блок 8 сведения о предельных возможностях исследуемого устройства, представленные в виде функции распределения И(х) а на другой вход поступает сигнал с вььхода блока 4. Блоком 6 определяется величина Р (x) Pj (, которая затем суммируется в К раз в сумматоре 9, вькод которого соединен с регистрирующим блоком 10. При синтезе свойств технического устройства предлагаемое устройство определяет из выражейия (1) дискретные значения dF( функции распределения сопротивляемости. Исходной информацией в этом случае для работы устройства являются заданные значения функции надежности К (tt я функции Pfj (А} распределения наибольших значений внешнего воэцействия. При этом устройство реализует алгоритм, вытекающий из следующих преобразований. В уравнений В f (2) представляющем компактную матричную форму управления (1), вектор 4 ) характеризует требования к синтезируемому устройству и может быть определен методом наименьших квадратов В- В.Ч.Вг,(3) гдеВ транспонированная мат BztFp(x). . t: RA (tt) вектор правой части функции «надежности. Введем обозначения ,(4) С,(5) , где матрица 5 Cm,t«J ф- ; ..gT. В; j а вектор С г С, С L ВТ. х гЛ Перепишем уравнение (3) с учетом введенных обозначений ФЧ С.(6) Предлагаемое устройство аппаратурно реализует выражения (4,5) и решает систему уравнений (6) относительно Н методом Гаусса .,, ,4- р О,-. 1 т V- , где матрица Ч есть обращенная матрица 0 . Устройство в этом случае работает следующим образом. Информация о нагрузках на исследуемое ycтpoйcтвOi представленная в виде сигнала и W, поступает на входы коррелятора 1 и анализатора 2. В корреляторе определяется автокорреляционная функ ция исследуемого сигналами по ней вычисляется период его корреляции At.. Период корреляции задается анализатору 2, в котором исследуемый сигнал разбивается на промежутки Л Т, и затем в каждом из полученных промежутков огь ределяется наибольшее значение. Пр выбранным значениям максимумов из интервалов разбиения исследуек4ого сигнала .блоком 3 определяется условная вероятг ность F/v(xK которая поступает в блок 4 где она возводится в степень Н-, задаваемую блоком 5. Информация с выхода блоКа 4 представляет собой матрицу В уравнения (З)которая в блоке 11 пре образуется в матрицу В . Информация с выхода блоков 4 и 11, поступает в. блок 6, где перемножается, реализуя выражение (4). Полученное в результате перемножения произведение по команде из блока 5 засыл;ается .в блок 11, где из матрицы Ф формируется матрица (р . В этот момент из блока 7 по команде блока 5 выбирается значение У и засылается в ёлок 6, где перемножается с хранимым там значением В, реализуя вьфажениё (5). По очередной команде блока 5 из блока 12 в блок 6 засылается значение , где оно перемножается с вектором С, хранимым в блоке 6 после предыдущего перемножения, реализуя выражение (7). Полученное в результате перемножения произведение является искомой функцией f .которай поступает на регистрирующий блок 10, Функциональные возможности предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяют решать не только задачу прогнозирования надежности тех шческих устройств (как прототип), но и определять свойства этих устройств при их надежности, т.е. решать задачу синтеза свойств технических устройств. Формула изобретения Устройство для прогнозирования надежности по авт. св. № 559198, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможйоотей устройства, оно содержит блок транспонирования матриц, дополнительный вычислительный блок и блок памяти, выход которого соединен со входом блока дифферешщрования, первый вход - с выходом блока управления и третьим входом блока произведения, а второй вход - с входом блока транспонирования матриц, первым входом блока произведения и вьн ходом дополнительного вычислительного блока, вход которого подключен к дополнительному выходу блока произведения И входу регистрирующего блока, а выход блока транспонирования матриц соединен со вторым входом блока произведения.