Устройство для прогнозирования надежности восстанавливаемых систем Советский патент 1980 года по МПК G06F17/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ СИСТЕМ Изобретение относится к вьочислительной технике и может быть использовано при исследовании надежности и качества функционирования автомати ческих и автоматизированных систем управления. Известно устройство, содержащее генератор случайного напряжения, коммутатор, блок формирователей времени появления отказов, блок имитаторов отказов, модель системы, блоки регистрации и управления. ВЕЛХОД генератора через коммутатор присоединен к входу блока формирователей, выход которого подключен ко входу бл ка имитаторов отказов. Выход блока имитаторов отказов соединен с входом блока модели системы l.. Устройство позволяет определять показатели надежности только неремонтируемых систем и не дает возмож ности прогнозирования надежности систем с учетом восстановления ремо та) отказавших компонентов - узлов, блоков, агрегатов, звеньев и подсис тем. Известно также устройство, содер жащее генератор, формирователи законов распределений напряжений, ими таторы отказов и восстановлений, накопительные и ограничительные элементы, модель системы, блок определения отказа систе1 1Ы, коммутатор и блок регистрации. Выход генератора через фо{ялирователи законов распределений присоединены ко входам имитаторов отказов и восстановлений, выходы которых соединены со входами накопительных и ограничительных элементов. Входы блоков определения отказов подключены к выходам модели системы, а выходы через коммутатор к входу блока регистрации. Устройство позволяет прогнозировать оценки показателей надежности восстанавливаемых систем 2 Однако оно обладает низкой точностью из-за того, что осуществляемое вускоренно масштабе времени решение задачи приводит к недопустимо Мсьлым значени;1м машинных переменных, на которые сильное влияние оказывают аппаратурные погрешности. Цель изобретения - повышение точности устройства для прогнозирования надежности восстанавливаемых систем. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит второй коммутатор, блок компараторов, блок задания масштабов моделирования и блок элементов И, входы которого подключе ны к первым выходам блока имитации отказов, а выход - ко входу блока ко параторов, выход которого через втор коммутатор подключен ко входу блока задания масштабов моделирования, вто рой вход блока имитации отказов соединен с выходом блока задания масшта бов моделирования. На чертеже представлена блок-схем устройства. Устройство содержит генератор 1 случайного напряжения, первый коммутатор 2, блок 3 преобразователей, блоки 4 и 5 имитаторов отказов и вос становлений соответственно, модель б системы, статистический анализатор 7, блок 8 элементов И(количество их равно числу элементов, у которых моделируются отказы и восстановления блок 9 компараторов, второй коммутатор 10 и блок 11 задания масштабов моделирования. генератор 1 представляет собой типовой генератор случайных напряжений Блоки ксФлмутаторов 2 и 10 содержат электронные и электромеханические коммутирующие элементы типа транзис торных и релейных ключевБгх схем. Бло 3 преобразователей включает в себя нелинейные узлы, например блоки нелинейностей серийных аналоговых вычислительных машин, и электрические фильтры для получения требуемых .законов распределения. Блоки 4 и 5 имитаторов отказов и восстановлений состоят из типовых операционных уси лителеЯ АВМ и электронных переключательных схем, с помощью которых моделируются отказы типов Обрью и Короткое замыкание, а также восстановление компонентов исследуе кшх систе М. Модель б системы представляет собой ее макет в виде принципиалвной, функциональной или структурйой схемы, построенной с учетом принципов аналогии и подобия между модель и оригиналом. Статистический анализатор 7 состоит из типовых прибсфов для опреде ния вероятностны х. характеристик случайных потоков отказов и восстановл ний систем. Блок 9 компаратс о включает в себя схемы сравнения и фсфмЦрования импульсов напряжения. BkoK 11 задания масштабов модели рования содержит набор высокоточных потенцио}4етров, переключательные и индикаторные элементы. Устройство работает следунлцим об разом. В генераторе 1 формируются случа ные напряжения с нормальными закона ми распределения мгновенных ных значений. Через коммутатор 2 сл чайные напряжения поступают на входы преобразователей блока 3, где с помощью нелинейных элементов и фильтров получаются законы распределения с требуемыми характеристиками. Сформированные напряжения предназначаются для моделирования случайных потоков .отказов и восстановлений комплектующих систему элементов. Поступающие на входы блоков 4 и 5 имитаторов отказов и восстановлений мгновенные значения случайных напряжений подвергаются интегрированию -или развертыванию с целью получения интервалов времени, пропорциональных длительностям безотказной работы и восстановления элементов. Моделирование интервалов времени до появления отказов компонентов происходит в ускоренных по отношению к реальному масштабах времени. Масштабы задаются выбором соответствующих параметров вразрядных цепях интегрирующих конденсаторов операционных усилителей блока 4 имитаторов откаказов. При возникновении одного или нескольких отказов на -выходе блока 8 логических элементов И формируются сигналы, включающие схемы сравнения в блоке 9 компараторов. В течение имитации восстановления моделирование производится в увеличенном по сравнению с периодом безотказной работы масштабе времени. Переход с одного масштаба моделирования на другой может выполняться различными способами, например частичной разрядкой интегрирующих конденсаторов путем параллельного подключения дополнительных конденсаторов или перезарядкой конденсаторов опорными напряжениями с псйисйцью апериодических звеньев и др. При смене масштабов моделирования по первому способу в момент времени поступления от блока 9 компараторов сигналов якоря реле коммутатора 10 , вьщают импульсы напряжений для включения групп реле блока 11. Замыкающиеся контакты этих реле образуют новые пути разрядов конденсаторов в цепях обратных связей операционных усилителей блока 4 имитаторов отказов. Величины разрядов каждого конденсатора определяются длительностью интервалов времени моделирования восстановлений отказавших компонентов системы. При этом моделирование производится в растянутом по сравнению с имитацией безотказной работы масштабе времени. Благодаря применению схемы задания масштабов времени моделирования отказов и восстановлений компонентов систем более полно используются диапазоны изменения машинных переменных. При этом меньшее влияние на результаты моделирования оказывает дрейф нулей операционных усилителей.

В итоге улучшаются технико-экономическ ие показатели устройства для прогноэирования надежности восстанавливаемых систем, увеличивается точность прогнозирования и повышается качество и достоверность оцениваемых количественных показателей надежности систем.

Формула изобретения

Устройство для прогнозирования надежности восстанавливаемых систем, содержащее первый коммутатор, вход которого подключен к выходу генератора случайных напряжений, а выход ко входу блока преобразователей, к выходам которого подключены входы блоков имитации отказов и восстановлений, а выходами соединенных со входами модели системы, выход которой подключен ко входу статистического анализатора, отличающ е е р я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит второй коммутатор, блок компараторов, блок задания масштабов моделирования и блок элементов И, входы которого подключены к первым выходам блока имитации отказов, а выход - ко входу блока компараторов, выход которого через второй коммутатор подключен

0 ко входу блока задания масштабов моделирования, второй вход блока имитации отказов соединен с выходом блока задания масштабов моделирования.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 467357, кл. а 06 Р 15/46 1974,

2.Дружинин Г. В. Надежность автоматизированных систем. М.,

0Энергия; 1977, с. 177-184 (прототип)