Устройство для моделирования технических систем

(71) Московский ордена Ленина и орде на Трудового Красного Знамени инсти" тут инженеров железнодорожного транспорта(56) Авторское свидетеЛьство СССР У 732894, кл . С 06 С 15/46, 1980.Авторское свидетельство СССР )1 739565, кл. С 06 Р 15/36, 1980.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, содержащее ком.мутатор, соединенный информационнымивходами с выходами генератора случайных напряжения, а первым и вторымуправляющими входами - с выходамигенератора тактовых импульсов н релевремени, а также модель техническойсистемы, выходом. соединенную с входомблока фиксации отказов, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности устройства, оно содержит блок цифро-аналоговых преобразователей и блок имитаторов отказов,состоящий из группы каналов, каждыйиз которых включает интегратор, первый инвертор, первый и второй пороговые элементы, второй инвертор; первый и второй элементы И, триггер, реле коммутации и реверсивный счетчик, . вход интегратора через размыкающие контакты реле коммутации подключен к соответствующему выходу коммутатора, соединенному с входом первого порогового элемента, и через первый замыкающий контакт реле коммутации - с входом первого инвертора, выход интегратора через второй пороговый элемент подсоединен к первым входам первого и второго элемента И и к счетному входу триггера, выход которого подключен к обмотке реле, выход первого инвертора через второй замыкающий контакт реле коммутации подсоединен к входу интегратора, выход первого порогового элемента соединен с вторым входом второго элемента И, а через второй инвертор - с вторым входом пеРвого элемента И, вЫходы первого и второго элементов И соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, входы и выходы блока цифроаналоговых преобразователей соединены соответственно с .выходами соответствующих реверсивных счетчиков и с входами модели технической системы.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании надежноститехнических систем с учетом случайных процессов старения, износа и разрегулирования.Цель изобретения " повышение точности устройства,На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - блок имитаторов отказов; на фиг. 3 - временнаядиаграмма работы блока имитаторовотказов.Устройство содержит генератор 1случайных напряжений, генератор 2тактовых импульсов, коммутатор 3,блок 4 имитаторов отказов, блок 5цифро-аналоговых преобразователей(ЦАП), модель технической системы 6,блок 7 фиксации отказов, реле време Они 8.Генераторы 1 .и 2 являются типовыми генераторами случайных напряженийи тактовых импульсов. Коммутатор 3управляется генератором 2 тактовыхимпульсов и служит для подключениявыходов генератора 1 к п входам блока 4 имитаторов отказов.Блок 4 имитаторов отказов содержит п однотипных каналов, в которыхпроизводится моделирование реализацийслучайных процессов изменения параметров компонентов технической системы. 11 ринципиальная схема одного из каналов 4, блока 4 имитаторов отказов дана на фиг. 2. Он содержит интегратор 9, первый инвертор 10, первый 11 и второй 12 пороговые элементы, второй инвертор 13 первый 14 и второй 15 элементы И, триггер 16, реле 17 коммутации и реверсивный счетчик 18. При исследовании надежности техни"45 ческих систем используется линейная аппроксимация случайных процессов, приведенных к параметрам отказов.Дпя аппроксимации отдельных реализаций случайных процессов изменения пара метров компонентов технической системы применяется выражение вида У; =А;+В;с,55 где А, - начальные значения параметров технической системы ( = 1,2, и); В - скорость изменения -го параметра;- время моделирования.Устройство работает следующим образом.Случайное напряжение с заданным законом распределения скорости В изменения параметров технической системы с и выходов генератора 1 поступает на и входов коммутатора 3. На (и+1)-й вход коммутатора 3 поступает сигнал от генератора 2, Коммутатор 3 с частотой, задаваемой генератором 2, синхронно подключает входы каналов блока 4 к выходам генератора 1. В эти же моменты времени в реверсивный счетчик 18 производится запись начальных условий, что приводит к установлению на выходе БАП 5 Г нулевого уровня напряжения.Пусть на вход первого канала блока 4 подается отрицательное напряжение, пропорциональное скорости Вр изменения первого параметра системы от генератора 1. Триггер 16 находится в нулевом состоянии, якорь реле 17 не притянут, напряжение с входа канала через нормально-замкнутые контактты реле 17 поступит на вход интегратора 9. Происходит интегрирование этого напряжения. Одновременно отрицательное входное напряжение поступает на элемент 11, на выходе которого появится "0" ("1" при положительном входном напряжении), поступающий на второй вход элемента 15 и через инвертор 13 на второй вход элемента 14.Напряжение с выхода интегратора 9 подается на вход элемента 12, у которого два порога срабатывания +11 и -П см. фиг. 3). При достижении напряжением значения +11 (или -Ц) на выходе элемента 12 появится "1". На выходе элемента 14 также появится "1", кото- . рая поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 18, содержимое счетчика уменьшается на единицу. На выходе ЦАП 5 появится отрицательное напряжение. Кроме того, "1" с выхода элемента 12 поступает на триггер 16, который переходит в единичное состояние, реле 17 срабатывает. После этого на вход инвертора 9 через нормально-. разомкнутые контакты реле 17 поступает проинвертированное инвертором 10 входное напряжение, Напряжение навыходе интегратора начинает уменьшаться и через некоторое время достигает значения -Ц. На выходе элемента 12 появляется "1", триггер 16 меняет единичное состояние на нулевое, якорь реле 17 отпускается. Содержимое реверсивного счетчика 18 уменьшается еще, на единицу. Это приводит к росту отрицательного напряжения на выходе ЦАП 51. 1 ОПри изменении полярности входного напряжения с отрицательной на положительную канал 1 блока 4 функционирует аналогично, с той разницей,что на выходе порогового элемента 11 15 присутствует "1". Импульсы от порогового элемента 12 поступают на суммирующий вход счетчика 18, а не на вычитающий. Поэтому содержимое счетчика с каждым пришедшим импульсом 20 увеличивается на единицу, что приводит сначала к уменьшению отрицательного, а затем к росту положительного напряжения на выходе ЦАП 5.Указанные процессы в каждом .из п каналов блока 4 повторяется до тех пор, пока с генератора 2 не поступит сигнал об окончании моделирования отдельной реализации случайного процесса изменения параметров техни 30 ческой системы в коммутатор 3, Отличие процессов, происходящих в разных каналах блока 4, Обуславливается лишь тем, что входные напряжения каналов различны по величине и знаку.Полярности входных напряжений11 1 каналов определяются знаками + или "-" в аппроксимирующих уравнениях 275 4для соответствующего параметра. За- кон распределения случайного напряжения иа -м выходе генератора случайных напряжений соответствует закону распределения скорости изменения -го парамет)а.Каждая отдельная реализация слу" чайного процесса изменения параметра системы начинается с определен-, ного номинального значения, задаваемого физичесКим макетом компонента исследуемой системы. Изменения параметровмакета происходят одновременно, имитируя тем самым реальный процесс старения,(износа или раэрегулирования). За выходным параметром осуществляется наблюдение - контролируются моменты пересечения им , границы поля допуска, Отказом счита" ется превышение выходным параМетром допустимых значений. В блоке 7 регистрируются моменты времени появления отказов в исследуемой технической системе.Количество реализаций случайных процессов изменения параметров компонентов технической системы задается выдержкой времени реле времени 8 и определяется по следующей фор- муле выдержка реле времени;период следования импульсовна выходе генератора 2 тактовых импульсов инфранизкойчастоты.1179275 г,З Составитель С. Демиденкдактор О. Колесникова Техред Л.Микеш орректор М. Розман 2/47 тираж Бб 3 ВНИИПИ.Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4