Устройство для прогнозирования надежности Советский патент 1982 года по МПК G01R31/30 

Изобретение относится к вичислитё.Яь-ной технике и автоматике, может быть использовано при прогнозировании на дежности и определении оптимальной долговечности технических объектЬв.

По основному авт. св. № 55919 8 извесно устройство для прогнозирования надежности, содержащее коррелятор, анализатор случайного процесса, вычислительный блок, блок возведения в степень, блок управления,, первый блок произведения, блок дифференци- рования, первый сумматор, регистрирующий блок. Это устройство позволяет производить оперативное и долгос-рочное прогнозирование надежности малосерийных и уникательных технических объектов.

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью определения оптимальной долговечности технического объекта по причине отсутствия блоков, позволяющих Оценивать изменение во времени удельной суг пиарной стоимости как функ ции суммы удельной стоимости объекта.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для прогнозирования надежности, содержащее коррелятор, соединенный выходом с перв1лм входом первого сумматора, входом - с первым входом устройства и вторым входом первого Сумматора, соединенного выходом через вычислительный блок с первым входом блока возведения в степень,

to второй вход которого соединен с первым выходом блока .управления, выход с первым входом первого блока произведения, соединенного вторым входом через блок дифференцирования со вторьм

15 входом устройства, выходом - с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединенс вторым выходом блока управления, выход чс:рез регистрирующий блок с первым выходом уст20ройства, введены пороговый: элемент, второй блок произведения, элемент И, первый блок деления, второй сумматор, второй блок деления, блок вычитания, блок сравнения, первый блок памяти,

25 блок синхронизации и второй блок памяти, причем первый вход элемента И. соединенчерез пороговой элемент с выходом .регистрирующего блока, второй вход - с выходом блока управления,

30 а выход с первым входом второго блока произведения, второй вход которого .соединен G выходом коррелятора, g выход - с первым входом первого бл ка деления, выход которого соединен . с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока деления, соединенного первым входом с третьим вхоjp(OM устройства, выход вторго суммато ра соединен с первыми входами блока синхронизации и .второго блока памяти второй вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, сое диненного входом с выходом второго сумматора, вторым выходом - с третьи входом блока вычитания, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторьвд выходами второго блока памяти, а выход - через блок сравнения входом первого блока памяти, первый выход которого соединен со вторыми входами первого и вторго блоков деления, а второй выход - с вторым выходсм устройства.. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит коррелятор 1 анализатор 2, вьячислитёльный блок 3 блок 4 возведения в степень, блок 5 управления, первый блок 6 произведе ния, блок 7 дифференцирования, первый сумматор 8, регистрирующий блок 9, пороговый элемент 10, элемент 11 И, второй блок 12 произведения, пер вый блок 13 деления, второй суммато 14, второй блок 15 деления, второй блок 16 памяти, блок 17 синхронизации, блок 18 вычитания, блок 19 сра нения, второй блок 20 памяти. Устройство работает следующим об разом. Под долговечностью технического объекта прнимается свойство объекта сохранять работоспособность flo нас тупления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания. В качестве прказателя долговечности используется назна ченный-ресурр - суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна- быть прекращена независимо от его общего состояния (ГОСТ 13377-75). К долговечности технического объекта предъявляются противоречивые требования. С одной стороны, затрачиваются определенные средства на проектирование, изготовление и испытания технического объек та, поэтому целесообразно увеличивать его ррок службы. Однако, с другой стороны, со временем возрастают расходы на эксплуатацию технического объекта по причине увеличения объема восстановительных .работ из-за его материального износа. Это привок необходимости уменьшения долечности технического объекта. В естве критерия оптимальной долгоности может служить минимум сумной удельной стоимости CyjS ,найной путем: суммирования удельной имости эксплуатации Сцд.эи и уде.ой стоимости технического объекСуд. odf . Cyg. 2 Суд.зи + Сус).ов (Г) Первое слагаемое формулы (1) опеляется по эмпирической зависити в соответствии с выражением: ад 5 -1ТТф (2) Т - текущее значение соска службы (долговечности )j. Тф- время, соответствующее фиксированному уровню надежности Rf (л )ф . Второе слагаемое формулы (1) выляется как (Стоимость технического екта Ср / распределенная по всем ам срока службы: Cy(j.o6-tg5 (3) кольку Суп эк имеет тенденцию к возтанию, а tqaoiS - к убыванию в заимости от т, то Cyq.S должна иметь имум соответствующий оптимальному чению долговечности Tonin . Прогноз надежности технического екта осуществляют аппаратурно,реаовав выражение ;RA(n)()i Rfi(n) - функция надежности или вероятность того, что за время t. ни разу внешнее по отношению К; техническому объекту воздействие не превысит допустимого; Fi() - функция распределения сопротивляемости, основная и исчерпывающая характеристика ДОПУСТИМОГО предела величины внешнего воздействия, приводящегр технический л объект к отказу; и - наибольшее случайное .воздействие на интервале времени, равнон : интервалу корреляции; Fu(u) - функция распределения наибольших значений внешнего воздействия; п - глубина прогноза, выраженная ч.ерез число интервалов внешнего воздействия (п i ) лТ-- интервал корреляции случайног9 внешнего воздействия и (t) ; FO.A) - условная функция распре деления Ёнешнего воздей ствия относительно гипо тезы о том, что предель ное (допустимое) значение воздействия принадлежит элементарному отрезку (х, X + dx); dFS(x) - вероятность элементарной гипотезы + + dx. Информация о случайном воздействии на технический объект, например, вибрации,температуры и т.п., представленная в виде непрерывного электрического сигнала, поступает с входа устройства на вход коррелятора 1 и на вход анализатора 2 случайного процесса. В корреляторе определяется автокорреляционная функция внешнего воздействия и по ней оценивается его интервал корреляции ut. Интервал кор реляции задается ана;1изатору 2 случайного процесса, в котором непрерыв ный сигнал разбивается на промежутки длительностью лtи затем в каждом из полученных промежутков определяет ся наибольшее значение. По- выбранным значениям максимумов из интервалов разбиения случайного сигнала вычислительным блоком 3 определяется условная вероятность Fi)()t)r которая поступает в блок 4 возведения в степень, где она возводится в степень п, задаваемую блоком 5 управления. На второй вход первого блока 6 произ ведения поступают .через блок 7 дифференцирования сведения о п зедельных возможностях технического оЬ-ьекта, представленные в виде функции .распределения Fx(xVf на первый ;вхо блока 6 поступает сигнал с выхода блока 4. Первый блок 6 произведения определяет величину fu (x)j df х-( xV которая затем суммируется К раз в первом сумматоре 8, с которого вели чина ii(n) поступает через регист рирующий блок 9 на выход устройства Текущие значения Ri(n поступают так же на вход порогового элемента 10, где осуществляется сравнение этих . убывающих значений с фиксированным уровнем Rft (п)ср. Если R (п) R ft (п),ср , то с блока 10 поступает сигнал на вход элемента 11 И, который пропускает этот сигнал по команде с выхода блока 5 управления на первый вход второго блока 12 произведения. На второй вход этого блока с выхода коррелятора 1 поступает величина интервала-корреляции At, которая необ ходима для перевода числа интервалов корреляции во время (Тс, ПфдТ). Вычисленный в блоке 12 знаменатель формулы (2) подается на первый вход первого блока 13 деления. На первый вход второго блока 15 деления подается с входа устройства величина стоимости технического объекта Со5 . На вторые входы блоков 13 и 15 с первого выхода блока: 20 памяти подается очередное заданное текущее значение долговечности Т. Блок 13 определяет удельнуто стоимость эксплуатации по формуле (2),а блок 15 - удельную стоимость технического объекта в соответствии с выражением (З)- Полученные в этих блоках электрические сигналы, пропорциональные составляющим формулы (1), поступают на входы второго сумматора 14, где осуществляется оценка суммарной удельной стоимости. Эта величина поступает на первый вход блока 16 промежуточной памяти. Этот же сигнал подаетсяsria вход блока 17 синхронизации, который дает управляющие команды на блок 18 вычитания, подготавливая его к работе, и на вход блока 16 промежуточной памяти для выдачи из него на блок 18 вычитания последующего значения . В блоке 18 определяется разность мё;к- , ду предыдущим значением Cyg.Z и этой величиной. Эта разность ACuqS сравни вается в блоке 19 сравнения с нулем. Если д Суп-О (это признак нисходящей ветви кривой См г f(Т) , то блок 19 подает сигнал на блок 20 памяти для задания на блоки 13 и 15 следующего текущего значения Т и работа блоков 13-17 повторяется в описанной последовательности. Когда д Суп. (это свидетельствует о переходе на восходящую ветвь через минимальное значение), то блок 19 подает сигнал на блок 20 памяти для выдачи на выход устройства предьадущего текущего значения долговечности, которое является оптимальным (Т TQ ). Таким образом, введение блоков 1018 позволяет определять оптимальную долговечность, что расширяет функциональные возможности устройства. Формула изобретения Устройство для прогнозирования надежности по авт.св. I 559198, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены пороговой элемент, второй блок произведения,элемент И, первый блок деления, второй сумматор, второй блок деления, блок вычитания, блок сравнения, первый блок памяти, блок синхронизации и второй блок памяти, причем первый вход элемента И соединен через пороговой элемент с выходом регистрирующего блока, второй вход - с выходом блока управления, а выход с первым входом второго блока произведения, второй вход которого соединен с выходом коррелятора, а выход - с первым

входсж первого блока деления, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока деления, соединенного первым входом с третьим ВХОДСН4 устройства, выход второго сумматора соединен с первыми входами блока синхронизации и второго блока памяти, второй вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, соединенного входом с выходом второго сумматора, вторым выходом - с третьим входом блока вычитания, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами второго блока памяти, а выход через блок сравнения - G входом первого блока памяти, первый выход которого соединен с вторыми входами первого и второго блоков деления, а второй выход --с .вторым выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 559198, кл. G 01 R. 31/28, 1977 (прототип).

«MJ

ПпМ