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

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ. ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, и может быть использовано при прогнозиро вании надежности технических объектов. По основному авт.св. № 559198 известно устройство для прогнозирования надежности СП, содержащее коррелятор, выход которого соединен с первым входом анализатора случайного процесса, а выход - с вторым входом анализатора случайного процесса, выход которого через вычислительный блок соединен с первым входом блока возведения в степень, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход - с первым входом блока произведения, второй вход которого соединен с блоком дифференцирования, а выход - с.вторым ВХОДОМ сумматора, первый вход которого соединен с вторым выходом блока управления, а вход - с регистрирующи бхюком. Прогноз надежности технита можно осуществить вестного устройства апализовав выражение ;FiWf .,x) функция надежности или вероятность того,что за время t-n-At ни разу внешнее по отношению к эксплуатируемому устройству случайное воздействие не превысит допустимого; функция распределения сопротивляемости, основная и исчерпывающая хакрактеристика допус тимого предела величины внешнего воздействия, приводящего устройство к отказу; наибольшее случайное воздействие на интервале времени, равном интервалу корреляции; F (и) - функция распределения наибольших значений случаиного внешнего воз действия u(t), глубина прогноза, выраn женная через число интервалов корреляции случайного процесса (СП) внешнего воздействия

()

/S.T период корреляции исследуемого внешнего воздействия,

FO С) условная функция распределения внешнего воздействия относительно гипотезы о том, что предельное (допустимое) значение воздействия принадлежит элементарному отрезку tx.x + dxl

dFA(x) вероятность элементарной гипотезы +dx. Недостатком известного устройства является невозможность сравнения текущих прогнозируемых значений надежности с верхним и нижним допустимыми уровнями, выдачи рекомендаций для управления надежностью исследуе1 ого объекта (о повышении или понижении уровня надежности).

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет выдачи рекомендаций по управлению надёжностью исследуемого технического объекта. Фиксируя на контролируемой глубине прогноза Пк прогнозируемое значение функции надежности R/(n) и сравнивая это значение с верхним R и нижним R, допустимыми уровнями, можно выдать рекомендации по управлению надежностью. В данной ситуации возможны три варианта: Rfj(n)Rb- следует провести мероприятия по снижению надежности (снизить сопротивляемость, уменьшить временную и структурную избыточность

и т.п.), Rg, R .(n)K,-RH ничего делать не надо, поскольку показатель надежности в норме, Rn(n)K RHнеобходимо провести мероприятия по повышению надежности (повысить сопротивляемость , ввести дополнительное резервирование и т.п.).

Поставленная цель достигается тем, что устройство для прогнозирования надежности дополнительно снабжеНО пороговым элементом, блоком памяти, первым и вторым блоками сравнения, элементом И и блоком индикации, причем первый вход порогового элемента

подключен к выходу блока управления, второй вход - к входу устройства, а выход - к пербому °входу блока памяти, второй вход которого соединен с выходом регистрирующего блока,0 а выход - с первыми входами элемента И и первого блока сравнения, второй вход которого подключен к входу устройства, а выход - к входу блока индикации и второму входу элемента И,

5 выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого подключен к входу устройства, а выход - к входу блока индикации.

01 U

На чертеже представлена блок-схема устройства для прогнозирования надежности .

Устройство содержит коррелятор 1, выход которого соединен с первым входом анализатора 2 случайного процесса, а вход является входом устройства . Анализатор 2 своим вторым входом подключен к входу устройства, а выходом - к входу вычислительного блока 3. Выход блока 3 соединен с первым входом блока возведения в степень, второй вход которого подключен к выходу блока 5 управления, а выход - к первому входу блока 6 произведения. Второй вход блока 6 соединен через блок 7 дифференци-. рования с входом устройства, а выход - с первым входом сумматора 8. Второй вход сумматора подключен к выходу блока 5 управления, а выход через регистрирующий блок 9 к выходу устройства. Выход блока 5 соединен с первым выходом порогового элемента 10, второй вход которого является входом устройства, а, выход блока 10 .подключен к первому входу блока 11 памяти. Второй вход блока 11 соединен с выходом регистрирующего блока 9, а выход - с первыми. входами элемента И 12 и первого блока 13 сравнения. Второй вход блока 13 является входом устройства, а выход подключён к входу блока 14 индикации и ко творому входу

элемента И 12. Выход элемента И соединен с первым входом второго блока 15 сравнения, второй вход ко- , торого является входом устройства. а выход подключен к входу блока I, индикации. Устройство для прогнозирования надежности работает следуихцим образом. Информация с СП воздействия на исследуемый технический объект (например, вибрация, температура и т.п.), представленная в виде непрерывного электрического сигнала, поступает на вход коррелятора 1 и на вход анализатора 2 случайного процесса. В корреляторе определяется его интервал корреляции дТ , Интервал корреляции задается анализатору 2 случайного процесса, в котором исследуемый сигнал разбивается на промежутки лС , и затем в каждом из полученных промежутков определяется наибольшее значени По выбранным значениям максимумов из интервалов разбиения исследуемого сигнала вычислительным блоком определяется условная вероятность FU(X), которая поступает в блок 4 возведения в степень, где она возводится в степень п, задаваемую блоком 5 управления. На один вход блока 6 произведения поступают чере блок дифференцирования 7 сведения о предельных возможностях исследуемого технического объекта, представле ные в виде функции распределения FX W а на другой вход поступает сигнал с выхода блока t, блоком про изведения 6 определяется величина F|j(x)(x) , которая затем суммируется К раз в сумматоре 8, с выхода которого прогнозируемые значения надежности подаются на регист рирующий блок 9- С выхода блока 9 э значения Rp(n) поступают на выход устройства и на второй вход блока 1 памяти, где они запоминаются. Текущие значения глубины прогноза п подаются с блока 5 управления на пе вый вход порогового элемента 10, в котором они сравниваются поочеред но с контролируемой глубиной прогно за nji, засылаемой на второй вход порогового элемента с входа устройства. Как только будет иметь место равенство ), с порогового элемен та 10 подается импульс на лервый вход блока памяти 11. По этому сигналу фиксированное контролируемое значение функции надежности (n), соответствующее глубине прогноза п, засылается на первый вход первого 7 блока 13 сравнения. В блоке 13 это значение сравнивается с верхним допустимым уровнем Rj, которое подается с входа устройства на второй вход блока 13. Если Яп(п), то на вход блока 1 индикации посылается с блока 13 соответствующий сигнал, и на блоке И загорается транспорант Снижать, что соответствует управляющему воздействию по снижению надежности исследуемого технического объекта. В случае, когда Rf(n) (требуется дополнительное сравнение), с первого блока 13 сравнения подае.тся сигнал, открывающий элемент И 12, и значение Rri(n) засылается на первый вход второго блока 15 сравнения, на второй вход которого подается с входа устройства величина нижнего допустимого уровня надежности R, Если Rn(n) , то на вход блока 14 индикации подается сигнал с блока 15, который приводит к загоранию транспоранта Норма, что соответствует отсутствию управляющего воздействия по изменению надежности. В противном случае (Rf (п),,н) с блока 15 направляется такой сиг|нал на блок индикации, котЬрый -приводит к загоранию транспоранта Повышать, что соответствует управляющему воздействию по повышению надежности исследуемого технического объекта. Положительный эффект, который дает изобретение, заключается в том, что оно позволяет, в отличие от известного устройства, выдавать рекомендации об управляющем воздействии при управлении надежностью исследуемого технического объекта. Например, если уровень надежности ниже нормы, то управляющее воздействие может заключаться в повышении сопротивляемости технического объекта внешнему воздействию, или во введении дополнительного структурного или временного резервирования (структурной или временной избыточности). Автоматизация выработки управляющего воздействия дает возможность существенно повысить оперативность принятия решений. Экономический эффект S от внедрения изобретения в народном хозяйстве может быть оценен по следующей формуле S Si + 52,где Я - ,стоимость ущерба, вызванного непредвиденными отказами технического бъекта по причине чрезмерно низкого уровня надежности, при отсутствии управляющего воздействия по повышению надежности с помощью орк мендаций пpeдлaгae oгo устройства, Sj - стоимость ущерба, вызванного затратами из-за чрезмерно высокого уровня надежности, при отсутствии управляющего воздействия по снижению надежности с помощью рекомендаций предлагаемого устройства. Формула изобретения Устройство для прогнозирования надежности по авт.св. If 559198, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устрой.ства, в него введены блок памяти, первый блок сравнения, элемент И, второй блок сравнения, блок индикации и порого 67 вый злемент, первый вход которого подключен к выходу блока управления, второй вход - к входу устройства, а выход - к первому входу блока памяти, второй вход которого соединен с выходом регист рирующего блока, а выход - с первыми входами элемента И и nepBordблока сравнения, второй вход которого подключен к входу устройства, а выход - к входу блока индикации и второму входу элемента И, выход которого соединен с Первым входом второго блока сравнения, второй вход которого подключен к входу устройства, а выход - к входу блока индикации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 559198, кл. G 01 R 31/28, 1976 (прототип).