Устройство для моделирования отказов в сложных системах Советский патент 1982 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для генерирования случайных событий, соответствующих отказам эле ментов в сложных системах при статис тическом исследовании математических моделей этих систем на ЭЦВМ с целью определения их характеристик, например показателей надежности. Известны устройства для формирова ния потоков случайных событий с зада ной вероятностью наступления, представляющие собой либо числа, соответствующие номерам генерируемых событий, либо временные интервалы между импульсами, и содержащие генераторы импульсов с регулируемыми частотами, схемы совпадения, регистры, счетчик импульсов, схемы блокировки LI 3 или генератор потока импульсов, управляемые вентили, триггеры, генератор тактовых импульсов 2 . Однако эти устройства не позволяют формировать случайные события. распределенные одновременно по раэ/мчным законам а пространстве, во времени. Наиболее близким к предлагаемому является генератор потоков случвй)«1х событий, содержа1 |ий потоков случайных импульсов, одновйбратор, импульсно-потенциальную схему совладения, счетчик импульсов, деши« атор, коммутирующее устройство, блок элементов ИЛИ 3 . Известное устройство может генери роаать случайные события, распределенные в .пространстве с любым требуемым (регулируемым) законом распределений, однако не позволяет фор «фовать события, распределенные одновременно по различным заданным законам по статистическим реализациям, по времени в пределах одной реализации н в пространстве элементов сложной системы. Такими событиями при статистическом исследовании надежности сложных систем являются количество отказов элементов сложной системы за вре мя ее работы, время наступления каждого из этих отказов в пределах одной реализации, номер отказавшего элемента. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройст ва за счет моделирования номера отка завшего элемента. Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее датчик первичных потоков случайных импульсов, выход которого соединен с первы входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу одновибратора, вход одновибратора является входом устройства и соединен с группой входов считывания счетчика импульсов информационный вход которого подключен к выходу элемента И, а разрядные входы являются одним из выходов устройства, введены арифметический блок два регистра памяти, две группы элементов И, генератор равнойернр распределенных случайных чисел, генератор случайных чисел с заданным законом распределения и элемент задержки, 8ХОД которого соединен с выходом элемента И и входами генератора случайных чисел с заданным законом распределения и генератора равномерно распределенных случайных чисел, выхо ды генератора случайных чисел с зада ным законом распределения подключены соответственно ко входам первого регистра памяти, выходы которого соеди нены с первыми входами элементов И первой группы соответственно, выходы генератора равномерно распределенных случайных чисел подключены соответст венно ко входам второго регистра памяти, выходы которого соединены с первыми входами элементов И второй группы соответственно, вторые входы элементов И обеих групп подключены к выходу элемента задержки, группы выходов элементов И первой и второй группы соединены соответственно с пер вой и второй группой входов арифметического блока, первый и второй выходы которого являются соответствующими выходами устройства. Устройство ориентировано на сложные системы, для которых характерно следующее: система, содержащая ряд элементов с одинаковыми характеристиками надежностиI появление количест ва отказов элементов 0,1,2,...,N за 9 0U время работы системы, подчиняющееся биномиальному закону, аппроксимируемому пуассоновским законом распределения; время появления каждого отказа элемента в пределах всего времени работы, подчиняющееся любому заданному закону распределения, в том числе - полученному экспериментально. На чертеже приведено предлагаемое устройство, структурная схема. Устройство содержит датчик 1 первичного потока случайных импульсов (ДППСИ), элемент И 2, одновибратор 3, счетчик Ц импульсов, арифметический блок 5, регистры 6 и 7 памяти, генератор 8 равномерно распределенных Ьлучайных чисел, генератор 9 случайных чисел с заданным законом распределения, элемент 10 задержки, группы элементов И 11 и 12. Устройство работает следующим образом. Сигнал опроса, соответствующий очередной статистической реализации, сбрасывает счетчик k импульсов, на выходе которого появляется число подсчитанных импульсов, соответствую1цих количеству отказов элементов ч предыдущей реализации, и запускает одно вибратор 3, который открывает элемент И 2 на заданное время /vt, соответствующее времени работы систе « 1, В течение этого времени импульсы от датчика 1 первичного (пуассоновского)потока случайных импульсов поступают на вход счетчика импульсов, на вход генератора 8 равномерно распределенных случайных чисел, на вход генератора 9 случайных чисел с заданным законом распределения, и через элемент tO задержки - на управляющие входы элементов И групп. Элемент ТО задержки необходим для того, чтобы генераторы 8 и 9, работающие в ждущем режиме, успели сформировать и установить на регистрах 6 и 7 памяти соответствукяцие случайные числа до прихода импульса на управляющие входы элементов И. С приходом каждого импульса от.элемента И 2 после задержки на управляющие входы элементов И 11 и 12 обеих групп с регистра 6 памяти случайное число f , соответствующее временному распределе нию отказов элементов в пределах времени работы системы, параллельным кодом через элементы И 11 поступает на первый вход арифметического устройства 5, а с регистра 7 памяти другое случайное , соответствующее номеру отказавшего элемента, параллельным кодом через элементы И 12 поступает на второй вход арифметического устройства 5- В арифметическом устройстве 5 первое случайное число & умножается на At и поступает на первый выход арифметического устройства 5i являющийся первым выходом устройства, а второе случайное число - умножается на количество элементов системы N, округляется до ближайшего целого и поступает на второй выход арифметического устройства 5, являющийся вторым выходом устройства. По окончании реализации, начало которой задается импульсом опроса, а окончание - концом интервала At, на счетчике импульсов будет накоплено число, соответствующее количеству отказов з системе за u.t.Время М равно, с учетом выбираемого масштаба, времени работы системы. С приходом очередного импуль са опроса (интервал между этими импульсами должен быть больше или равен ut) цикл работы устройства повторяется для новой статистической реализации. Технико-экономический эффект изобретения заключается в расширении области применения устройства за счет возможности генерирования случайных событии отказов элементов при иссле- 35 довании математических моделей сложных систем, адекватных в статистическом смысле событий, происходящих в реальных системах в процессе их функционирования .

Формула изобретения

Устройство для моделирования отказов в сложных системах, содержащее датчик первичных потоков случайных импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу одновибратора, вход одновибратора явля9020 . 5 40

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1- Авторское свидетельство СССР tf 272668, кл. G Об F 1/02, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 335684, кл. G 06 F 1/02, 1972,

3.Авторское свидетельство СССР f , кл; 6 06 F 1/02, 1972

(прототип). 206 ется входом устройства и соединен с группой входов считывания счетчика импульсов, информационный вход которого подключен к выходу элемента И, а разрядные выходы являются одним из выходов устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования номера отказавшего элемента, оно содержит арифметический блок, два регистра памяти, две группы элементов И, генератор равномерно распределенных случайных чисел, генератор случайных чисел с заданным законом распределения и элемент задержки, вход которого соединен с выходом элемента И и входами генератора случайных чисел, с заданным законом распределения и генератора равномерно распределенных случайных чисел, выходы генератора случайных чисел с заданным законом распределения подключены соответственно ко входам первого регистра памяти, выходы которого соединены с первыми входами элементов И первой группы соответственно, выходы генератора равномерно распределенных случайных чисел подключены соответственно ко входам второго регистра памяти, выходы которого соединены с первыми входами элементов И второй группы соответственно, вторые входы элементов И обеих групп подключены к выходу задержки, группы выходов элементов И первой и.второй группы соединены соответственно с первой и вто рои группой входов арифметического блока, первый и второй выходы которого являются соответствующими выходами устройства.

L

f