Устройство для моделирования эксплуатационной

Союз Советских Социалистических Республик( 1671490/18-24) аявкиависимое от автаявлено 15.Ч 1.1 б 06 д 7/4 оединени осударственный коми Совета Министров СС па долам изобретенийи открытий Приоритет К 681,333(08 Опубликовано 11.Ч 11.1973. етеньта опубликования описания 16.1.1974 вторызобретения Е. К. Иодко, Ю. Д. Умрихин Жовински аявитель Московский ордена Трудового Красного Знамени электротехническийинститут связи УСТРОЙСТ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙНАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ Изобретение относится к специализированным средствам электронного моделирования, предназначенным для исследования эксплуатационной надежности различных систем с учетом профилактики,Известны методы исследования эксплуатационной надежности систем методом статистических испытаний на универсальных ЭВМ.Однако эти методы требуют больших затрат времени и наличия ЭВМ с большой емкостью оперативной памяти.Предложенное устройство позволяет решать задачу анализа и синтеза надежности систем в ускоренном масштабе времени при использовании сравнительно простой аппаратуры и может применяться для исследования эксплуатационной надежности практически любых систем. При этом может моделироваться работа системы при трех существующих в настоящее время стратегиях профилактического обслуживания:а) Первая стратегия заключается в проведении профилактического обслуживания через некоторое заданное время безотказной работы системы. Если система выходит из строя до момента начала профилактики, то возникающий отказ устраняется аварийным ремонтом (восстановлением) и период профилактики отсчитывается с момента окончания аварийного восстановления; которое считается полным, т. е. возвращающим системув состояние, характеризуемое первоначальным уровнем надежности,б) Вторая стратегия состоит в проведении5 профилактического обслуживания через заданное суммарное время наработки системынезависимо от числа наблюдавшихся за этовремя отказов системы,в) Третья стратегия характеризуется прото ведением профилактического обслуживанияв заранее намеченные сроки, разделенныеравными промежутками времени,При использовании второй и третьей стратегий профилактического обслуживания ава 15 рийное восстановление считается неполным,предполагающим минимальный необходимыйаварийный ремонт для восстановления работоспособности системы, не влияющий на характер изменения интенсивности отказов системы в целом,Профилактическое восстановление во всехслучаях считается полным,Предложенное устройство для моделирования эксплуатационной надежности систем сучетом профилактики, содержащее первыйгенератор импульсов, связанный с первымсчетчиком и со вторым счетчиком через первую схему Запрет, управляющий вход которой соединен с выходом первой схемызо ИЛИ; первый и второй триггеры, второйгенератор импульсов, третий счетчик, соединенный через вторую схему Запрет с первым генератором импульсов, генератор случайного потока импульсов, первый и второй ждущие генераторы импульсов случайной длительности, переключатель, вторую и третью схемы ИЛИ, соединенные с двумя входами первого триггера, пятую и шестую схемы ИЛИ, соединенные с двумя входами второго триггера, отличается от известных 1 тем, что, с целью ускорения процесса моделирования и расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит первый и второй ждущие генераторы линейного напряжения, функциональный преобразова тель и пороговую схему; входы первого ждущего генератора линейного напряжения подключены к выходам первого триггера, а его выход через функциональный преобразователь и генератор случайного потока импуль сов соединен со входами третьей и пятой схем ИЛИ и со входом первого ждущего генератора импульсов случайной длительности, связанного одним выходом со входами второй и четвертой схемам ИЛИ, а вторым выходом со второй схемой Запрет и с одним из входов первой схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом второго ждущего генератора импульсов случайной длительности, второй выход которого подключен ко входам второй и четвертой схем ИЛИ, выходы второго триггера связаны со входами второго ждущего генератора линейного напряжения, соединенного через пороговую схему с одной из клемм переключателя, вторая клемма которого подключена к выходу третьего счетчика, а третья клемма связана со вторым генератором импульсов; подвижный контакт переключателя соединен со входом второго ждущего генератора импульсов слу О чайной длительности и со вторыми входами третьей и пятой схем ИЛИ.На чертеже приведена функциональнаясхема предложенного устройства.Устройство содержит блок 1 формирования 4потока отказов системы с заданной функцией интенсивности (опасности) отказа и,случайной длительности аварийного восстановления с заданным законом распределения, состоящий из генератора 1 линейного напряжения, статического триггера 2 для запуска и сброса процесса генерации в 0 генератора 1, логических схем ИЛИ 3 и 4, функционального преобразователя 5, генератора б случайного потока импульсов с управляемой от преобразователя 5 величиной интенсивности потока, имитирующего моменты наступления отказов системы, ждущего генератора 7 импульсов случайной длительности, имитирующих продолжительность аварийного ремонта, логичеокую схему Запрет 8, счетчик импульсов 9 и ключ 10, при замкнутом состоянии которого моделируется полное аварийное восстановяение системы, при разомкнутом состоянии - неполное. Блок 1 предназначен дл имитации потока отказов системы хдракнтеризуемого случайными моментами возни- ковения отказа и случайной величиной длительности устранения отказа (аварийное восстановление),Блок 11 формирования стратегий и параметров профилактического обслуживания системы состоит из логических схем ИЛИ 11и 12, статического триггера 13, генератора 14линейного напряжения, пороговой схемы 15,ждущего генератора 1 б импульсов случайнойдлительности, имитирующих продолжительность профилактического восстановления системы, и генератора импульсов 17,Блок 11 предназначен для имитации моментов остановки системы на профилактикуи случайной величины длительности профилактического восстановления.Переключатель 18 рода работ служит длясмены режима профилактического обслуживания системы: в положении а переключателямоделируется работа системы при наличиипервой стратегии профилактики, в положении б - второй стратегии, в положении в -третьей стратегии.Кроме того, устройство содержит логические схемы ИЛИ,19, Запрет 20 генераlтор импульсов 21, счетчики импульсов 22и 23.Перечисленные элементы служат для подсчета суммарного времени исправной работысистемы за анализируемый промежуток времени,Устройство работает следующим образом.Предположим, что моделируется работа системы при наличии первой стратегии профилактики (переключатель 18 рода работ установлен в положении а и ключ 10 замкнут).Пусть в начальный момент времени триггеры 2 и 13 находятся в состоянии, при которомгенераторы 1 и 14 линейного напряжения генерируют линейное напряжение. Линейноенапряжение, вырабатываемое генератором 1,преобразуется функциональным преобразователем 5 в напряжение, которое, изменяя порог в генераторе б, изменяет в соответствиис заданым законом величину интенсивностислучайного потока импульсов на выходе генератора б.Линейное напряжение, вырабатываемое генератором 14, поступает в пороговую схему15, где сравнивается с заданным пороговымзначением, при достижении которого на выходе пороговой схемы 15 возникает импульс,имитирующий момент начала профилактического восстановления системы.В случае, если ранее, чем напряжение навыходе генератора 14 достигнет пороговогозначения, на выходе генератора б появитсяимпульс, означающий момент наступленияаварийчого отказа до начала профилактики,то данный импульс поступит одновременнона вход ждущего генератора 7 и через замкнутый ключ 10 и схемы ИЛИ 4 и 12 на соответствующие входы триггеров 2 и 13. В ре390534 55 60 65 зультате произойдет запуск генератора 7, на выходе которого появится импульс случайной длительности, имитирующии продолжительность аварийного восстановления, который поступит через схему ИЛИ 19 на управляющий вход схемы Запрет 20 и на время, равное его длительности, запретит поступление импульсов от генератора 21 импульсов эталопчой частоты на вход счетчика 22. Одновременно с этим триггеры 2 и И опрокинутся, вследствие чего будет прерван процесс генерации и генераторах 1 и 14 и напряжение ца их выходах сбросится в нуль, что будет имитировать полное аварийное восстановление системы.В момент окончания импульса случайной длительности генератора 7 ца его втором выходе появится короткий импульс, который поступит через замкнутый ключ 10 и схемы ИЛИ 3 и 11 на вторые входы триггеров 2 и 13. В результате триггеры 2 и 13 опрокинутся и произойдет запуск генераторов 1 и 14, что будет имитировать окончание аварийного восстановления и возобновление работы системы с одновременным началом отсчета периода профилактики,Через некоторое время, необходимое для достижения напряжением на выходе генератора 14 порогового значения, что произойдет при условии отсутствия за это время импульсов на выходе генератора б, на выходе пороговой схемы появится импульс, который поступит одновременно на вход ждущего генератора 1 б импульсов случайной длительности и через схемы ИЛИ 4 и 12 на соответствующие входы триггеров 2 и И. В результате произойдет запуск генератора 1 б, на выходе которого появится импульс случайной длительности, имитирующий продолжительность профилактического восстановления, который поступит через схему ИЛИ 19 на управляющий вход схемы Запрет 20 и,на время, равное его длительности, запретит поступление импульсов от генератора 21 импульсов эталонной частоты на вход счетчика 22.Одновременно с этим триггеры 2 и 13 опрокинутся, вследствие чего будет прерван процесс генерации в генераторах 1 и 14 и напряжение на их выходах сбросится в нуль, что будет имитировать полное профилактическое восстановление системы. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 В момент окончания импульса случайной длительности генератора 1 б на его втором выходе появится короткий импульс, который поступит через схемы ИЛИ 3 и 11 на вторые входы триггеров 2 и И. В результате триггеры 2 и 13 опрокинутся и произойдет запуск генераторов 1 и 14, что будет имитировать окончание профилактического восстановления и возобновление работы системы,При моделировании работы системы при наличии второй стратегии профилактики переключатель рода работ устанавливается в :положение б, а ключ 10 размыкается,6В этом случае появляющиеся па выходе генератора 6 импульсы, имитирующие моменты паступлснпц аварийных отказов, не поступают на входы триггеров 2 и 1 З и прерывания процесса генерации в генераторах 1 и 14 не происходит. Таким образом, имитируется способ эксплуатации системы, при котором появление и дальнейшее устранение отказа не влияет на ха рактер изменения интенсивности отказов системьтемы, т. е. аварийное восстановление считается неполным.Профилактическое восстановлениепнается в момент, когда суммарное время безотгаказной раооты, подсчитываемое счетчиком 9, и евпревысит заданное значение.р ,одит переполнение счетчикари этом п оисхо9 и на его выходе появляется импульс, имитирующий начало профилактического новленияс о восставанпе модели псистемы. Дальнейшее функц иониродели происходит аналогично описанному выше п ир наличии первой стратегии профилактического обслуживания.При моделировании работы системы п и наличии ттретьей стратегии профилактики переключатель 18, ь рода работ устанавливаетсяв положение в и ключ 10 размыкается. Отличие функционирования модели в данномслучае от описанных выше заключается втом, что моменты начала профилактическогообслуживания системы задаются генератором7 импульсов чсрез строго фиксированныепромекутки времени. При этом так же, как и при второй стратегии, моделцруется неполное ава ийцоер. ое и полное профилактическое восстановления.КоэЬсьи иф Ь .ц ент готовности системы с учетомпрофилактического обслуживания определяется как отношение суммарного времени исправной работы системы, подсчитываемогосчетчиком 22, к полному времени работы системы, фиксируемого счетчиком 23.Определение оптимальной периодичностипрофилактического обслуживания с цельюдостижения максимального значения коэффициента готовности производится:при наличии первой стратегии - путем пзменеция величины порога в пороговой схеме 1 б;при наличии второй стратегии - путем изменения предельного числа в счетчике 9;при наличии третьей стратегии - путемизменения периода следования импульсов от генератора 17. Предмет изобретения уЪ строиство для моделирования эксплуатационной надежности систем, содержащее первый генератор импульсов, связанный с первым счетчиком ц со вторым счетчиком через первую схему Запрет, управляющий вход которой сосдшен с выходом первой схемы ИЛИ, триггеры, второй генератор импульсов, третий счетчик, соединенный через вторую схему Запрет с первым генераторомрректор Т, Добровольск тактор Б. Нанки ПодписноеССР нрагк 647 итета Совета Министр ний и открытий шская наб д. 45Заказ 3302/15 Изд.1738 ЦНИИПИ Госудггрственного ком по делам изобрет Москва, гК, Рауафия, пр. Сапунов импульсов, генератор случайного потока имг ульсов, ждущие генераторы импульсов случа."ной длительности, переключатель, вторую и третью схемы ИЛИ, соединенные со вход;.мп первого триггера, пятую и шестую схемы ИЛИ, соединенные с двумя входами второго триггера, отлииаюшееся тем, что, с целью увеличения быстродействия и расширения класса решаемых задач, оно содержит ждущие генераторы линейного напряжения, функциональный преобразователь и пороговую схему; входы первого ждущего генератора линейного напряжения подключены к выходам первого триггера, а его выход через функциональный преобразователь и генератор случайного потока импульсов соединен со ходамп третьей и гятои схем ИЛИ и со входом первого ждущего генератора импульсов случайной длительности, подключенного одним выходом ко входам второй и четвертой схем ИЛИ, а вторым выходом ко второй схеме Запрет, к одному из входов первой схемы ИЛИ, второй вход которой 5 соединен с- выходом второго ждущего генератора импульсов случайной длительности, второй выход которого подключен ко входам второй и четвертой схем ИЛИ, выходы второго триггера соединены со входами вто рого ждущего генератора линейного напряжения, подключенного через пороговую схему к одной из клемм переключателя, вторая клемма которого подключена к выходу третьсго счетчика, а третья клемма соединена со 15 вторым генератором импульсов, подвижныйконтакт переключателя соединен со входом второго ждущего генератора импульсов случайной длительности и со вторыми входами третьей и пятой схем ИЛИ.