Экстраполятор для прогнозатора постепенных отказов Советский патент 1981 года по МПК G06F17/17 G01R31/30 

г Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано при исследовании надежности автоматических систем управления и радиоэлектронной аппаратуры, в частнос ти для прогнозирования момента насту ления постепенных отказов. Известно устройство для прогнозирования, содержащее блоки облагающего, контроля, управления, вычисления вероятностных параметров, оперативной памяти, ПР51МОГО и обратного функциональных преобразований, вычис ления разности и логические элементы из. Недостатком этого устройства является использование экспоненцигшьной функции для прогнозирования изменения кЪнтролируемого параметра в будущие моменты времени,что ограничива ет область использования устройства. Кроме того,устройство использует итера ционный алгоритм, который требует многократного повторения вычислений, а это значительно увеличивает время расчетов; испяльзование в алгоритме вероятностных характеристик приводит к усложнению устройства. Известны экстраполяторы для прогн заторов отказов, содержащие блоки ум ножения, линии задержки, сумматоры, блоки весовых коэффициентов, логичес кие элементы 2, Недостатком этих устройств является экстраполяция контролируемого параметра только на фиксированный отрезок времени, определяемый длительностью задержки в линиях задержки экстраполяторов непрерывного сигнала или периодом контроля в экстраполяторе дискретного действия. Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является экстраполятор для прогнозатора постепенных отказов, содержащий блоки преобразования напряжения в код, управления, отображения, коммутатор, реверсивный счетчик, регистр, вычитания, дешифратор, счетчик шагов прогнозирования и вентили 3. Недостаткомэтого устройства является использование в нем в качестве гшгоритма прогнозирования экстраполяции с помощью линейного двучлена что значительно ограничивает область использования устройства и делает возможным его использование для прог,нозирования только линейно изменяющихся процессов.

Цель изобретения - расширение области применения экстраполятора, в частности для обеспечения возможности прогнозирования квазидетерменированных процессов, изменяющихся по произвольному априорно неизвестному закону.

Поставленная цель достигается тем, что экстраполятор для прогнозатора постепенных отказов, содержащий блок управления, последовательно соединенные блок коэффициентов и коммутатор, последовательно соединенные элемент совпадения, счетчик шагов прогнозирования и блок отображения, содержит генератор импульсов, инвертор и последовательно соединенные первый интегратор,- сумматор, второй интегратор, компаратор и триггер, единичный вход которого подключен к выходу блока управления, вьаход к первому входу элемента совпадения и управляющему входу коммутатора, первый вхйд которого подключенк входу первого интегратора, второй выход - к второму входу сумматора, третий выход через инвертор - к второму входу компаратора,а выход генератора импульсов подключен к второму входу элемента совпадения.

На чертеже представлена блок-схема экстраполятора для прогнозатора постепенных отказов .

Устройство содержит блок отображения 1, коммутатор 2, первый интегратор 3, сумматор 4, второй интегратор 5, компаратор б, инвертор 7, блок управления 8, триггер 9, блок коэффициентов 10, генератор импульсов 11, элемент совпадения 12, счетчик шагов прогнозирования 13.

Устройство работает следующим образом.

В экстраполяторе регшизуется алгоритм прогнозирования выхода контролируемого параметра за допустимые пределы с помощью интерполяционной формулы Ньютона

yv- H - -ivA..гдеrtAlf.Ml - бязовый полином Ньютона, &(t-) - значение контролируемого парамеура в момент времени tf, ;

m - число шагов прогнозирования до наступления отказа;. /

.коэффициенты Ньютона,

.MS- /«-V .(V t пЧ- н

- конечная разность fx--ro порядка.

Данная формула позволяет вычислить значение функции

F,(,)f(Vn,t;

через m шагов прогнозирования,

следующих с интервалом прогнозирования о .

Для полинома Ньютона с /л. 2 количество шагов прогнозирования до отказа определяется в соответствии с выражением

-bt 4v--4

И)

ТП а

га

где ,+kn,

+ k, . ,

(V.) J(4.l) доп .

.

f Aon предельно допустимое значени изменения параметра

Выражение (1) представляет собой решение относительно уравнения am + (2)

Решение указанного уравнения позволяет определить число шагов прогнозирования до наступления отказа и тем самым, при известном интервале прогнозирования С , определить время, через которое наступит

отказ

-mcr

отк

Устройство работает следующим образом.

Значения контролируемого параметра в предыдущие моменты вpeмeни(), f(tn-() , f () поступают на вход блока коэффициентов 10, на выходах которого формируется напряжение, пропорциональное соответственно коэффициентам 2а, Ь и с.

При определении времени, через которое наступит отказ . блока управления 8 поступает импульс на единичный вход триггера 9. На выходе триггера 9 появляется сигнал, который открывает элемент совпадения 12, пропускающий импульсы генератора импульсов 11 на счетчик шагов прогнозирования 13. Одновременно сигнал с выхода триггера 9 поступает на управляющий вход коммутатора 2, в результате чего происходит срабатывание последнего. Напряжение с первого выхода блока коэффициентов 10, пропорциональное 2а, поступает на вход первого интегратора 3. На выходе интегратора 3 получается напряжение, пропорциональное интегралу входной величины, т.е. .S2adt 2at .

Это напряжение вместе с напряжением со второго выхода блока коэффициентов 10, пропорциональное коэффициенту Ь, поступают на вход сумматора 4 . На выходе сумматора образуется сумма двух напряжений, равная 2atb, которая поступает на вход второго интегратора 5, После интегрирования на выходе второго интегратора 5 действует напрйжение, пропорциональное интегралу входного напряжения, т.е.

.5(ioit- b),

Это напряжение подается на первый вход компаратора 6. На его второй вход подается налряжение с третьего выхода блока коэффициентов 10, прошедшее через инвертор 7 с коэффициентом усилением . Следовательно, деиствующее на втором входе компаратора Ь напряжение пропорционально коэффициенту -с

В момент равенства напряжений на входах компаратора 6 он срабатывает, на его выходе формируется нмпульс, поступакиций на нулевой О вход .триггера 9. Триггер возвращается в исходное состояние. Сигнал на его выходе исчезает, что приводит к выключению коммутатора 2 и блокированию элемента совпадения 12. Поступление импульсов с генератора импульсов 11 на счетчик шагов прогнозирования 13 прекращается.

Таким образом осуществляется моделироваине уравнения (2), решение которого пропорционально числу импульсов, поступивших на счетчик шагов прогнозирования 13. Выбирая соответствующим образом частоту повторения импульсов генератора импульсов 11, получаем код числа импульсов, записанный в счетчике 13/ соответствующим числу шагов прогнозирования или времени до наступления отказа. Вычисленная прогнозируемая величина отображается на индикаторе блока отображения 1.

Достоинством предлагаемого устройства Является возможность его -использования для прогнозирования детерменированных и квазидетерменированных процессов, изменяющихся по произвольному априорно неизвестному закону.

Формула изобретения

Экстраполятор для прогнозатора постепенных отказов, содержащий блок управления, последовательно соедийё иные блок коэффициентов и коммутатор и последовательно соединенные элемент совпадения, счетчик шагов прогнозирования и блок отображения, отличающийся тем,что с целью расширения области применения экстраполятора, он содержит генератор импульсов , инвертор и последовательно соединенные первый интегратор, сумматор, второй интегратор, компаратор и триггер, единичный вход которого подключен к выходу блока управления, выход к первому входу элемента совпадения и управляющему входу коммутатора, первый выход которого подключен к входу первого интегратора, второй выход к второму входу сумматора/ третий выход через инвертор - к второму входу компаратора, а выход генератора импульсов подключен к второму входу элемента совпгщения.

Источники информации, принятые во внимание при экспртизе

1. Авторское свидетельство СССР № 566251, кл. .G 06 F.15/46, 1975.

2. Гаскаров Д.В. и др. Прогнозирование технического состояния и , надежности радиоэлектронной аппаратуры. М., Сов.радио, 1974, с.192193.

3. Мозгалевский Л.В. и др. Техническая диагностика. М. , Высшая шко.ла, 1975, с.172-173, рис.7-18 (прототип).