Устройство для прогнозирования эффективности системы в процессе ее функционирования

734738 Союз СоветскиаСоциалистическихРеспублнк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭффЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ В ПРОЦЕССЕ ЕЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯИзобретение относится к области вычислительной техники и автоматики и может быть использовано для прогнозирования эффективности технических объектов по текущим значениям ревли 5 зации, представленных в виде непрерывных сигналов случайных процессов (СП), а также сведений о предепьньж возможностях технических объектов, т.е, сопр тивляемостей.Известно устройство 11, содержащее анализатор СП, вычислительный блок и блок экстраполяции. Недостаток этого устройства состоит в том, что прогнозирование.в нем осуществляется на основе экстраполяции реализации СП на от- резок времени до очередного контроля. Подобная экстрополяция применима лишь к довольно гладким функциям и позволяет определить, в вероятном смысле, значение случайной переменной в пределах отрезка времени, не превышающего интервала корреляции. Кроме того, это устройство не позволяет прогнозировать 2эффективность объекта в процессе функционирования, т,е, значения вероятностей различных уровней выходного полезного эффекта данного объекта. Наиболее близким к данному изобретению является устройство, содержащее многоканальный коррелятор, выходы которого подключены соответственно к первой группе входов многоканального анализатора, входы многоканальных коррелятора и вторая группа входов многоканального анализатора соединены соответственно с первой группой входов устройства, блок вычисления условных вероятностей, вь- ход которого соедиНен со входом блока возведения в степень, выход которого подключен к первому входу блока умн жения, второй вход которого соединен с выходом блока дифференцирования, выход блока умножения соединен со входом сумматора, управляющий вход которого соединен с первыми входами блока управления, второй выход которого подчаикых воздействий и си:.декпй о предельных возможностях злел ентов технического объекта в виде функций распределенияг лих сопротивляемостей г х 1 х 1,а также для выдачи по команде с блока управления наибольших значений случайного воздействия на 1-тый элемент и функции распределения сопротивляемости этого элемента. Второй вычислительный блок служит для определения вероятностей различных уровней выходного эффекта в зависимости от вычисленных значений надежности Д элементов техкического обьекта с учетом структурно-функциональной схемы данного объекта, его структурной схемы надежности и числа уровней разбиения обчасти возможных значений выходкого эффекта.Блок настройки осуществляет настройку второго вычислительного блока в зависимости от значений, количества уровней выходного эффекта, а также структурнс-функциональной схемы технического объекта.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство для прогнозирования содержит многоканальный коррелятор 1, выходы которого соединены с первыми входами многоканального анализатора 2 случайных процессов, а входы являются первым входом устройства. Многоканальный анализатор 2 своими вторыми входами подключен к первому входу устройства, а выходами - к первым входам блока 3 памяти, вторые входы которого являются входом второй группы устройст ва, а первый выход соединен с выходом блока 4 вычисления условных вероятностей. Выход блока 4 подключен к первому входу блока 5 возведения в степень, второй вход которого соединен с выходом блока 6 управления, блок 6 управления подключен к третьему входу блока 3 памяти, соединенного своим вторым выходом с входом блока 7 дифференцирования, выход которого соединен с первь;м входом блока 8 умножения. Второй вход блока 8 подключен к выходу блока 5 возведения в степень, а выход - к первому входу сумматора 9, второй вход которого соединен с выходом блока 6 управления, а выход - с первым входбм второго блока 10 вычисления вероятности безотказьой работь второй вход блока 10 подключен к выходу блока 6 управления, а выходы - являются выходом устройства Третий вход втброго вычислительного 30 3 734738ключен ко второму входу блока возведения в степень 21.Недостатком такого устройства является невозможность оперативного прогнозирования эффективности технического5объекта в процессе функционирования,т.е. величин вероятностей различныхуровней выходного эффекта данногообъекта, Зтот недостаток вызван невозможностью определения вероятностей различных состояний обьекта, соответствующих определенным уровням выходногоэффекта, с учетом надежьости составляющих элементов.Цепью изобретения является повышение быстродействия и расширение класса решаемых задач, т.е. возможностьпрогнозирования не только надежностиэлементов технического объекта, но иэффективности данного объекта,Поставленная цель достигается тем,что в предлагаемое устройство для прогнозирования эффективности в процессефункционирования, введены блок кванто 25вания, блок вычисления вероятностейбезотказной работы и блок памяти, первая группа входов которого подключенак соответствующим выходам многоканального анализатора, а вторая группавходов является второй группой входовустройства, управляющий вход блокапамяти соединен с первым выходом блока управления, первый и второй выходыблока памяти подключены соответствек 35но ко входу блока вычисления условнойвероятности и ко входу блока дифференцирования, входы блока вычислениявероятности безотказной работы подключены соответственно к выходу сумматора, к третьему выходу блока управленияи к выходу блока квантования, входыкоторого являются третьей группой входов устройства,Многоканальный коррелятор служитдля определения автокорреляциопныхфункций И случайных воздействий( О - число элементов техническогообъекта) на данный обьект в процессефункционирования, а также для вычисления интервалов корреляции 6 С для каждого воздействия. Многоканальный анализатор СП осуществляет разбиение каждого случайного воздействия на промежутки Ьб и затем в каждом из полученных промежутков опредепяется наибольшее значение.Блок памяти необходим для накопленияи Йа:оминания наибольших значений слу 734738блока соединен с выходом блока 11 квантования, входы которого являются третьим входом устройства.Устройство для прогнозирования эффективности в процессе фу.нкционирования работает следуюшим образом.Информация о воздействиях на И эле-ментов технического объекта в виде случайных процессов в форме непрерывных электрических сигналов Оф поступает с выхода устройства 1 на входы многоканального коррелятора 1 и на вторые входы многоканального анализатора 2 случайных процессов. Б многоканальном корреляторе определяются автокорреляционные функции случайньдх воздействий и по ним их интервалы корреляции АС 1Интервалы корреляции задаются мнс20 гоканальному анализатору 2 случайных процессов, в котором случайные воздействия разбиваются на промежутки ЬГ и затем в каждом из полученных промежутков определяется наибольшее значение. Эти наибольшие значения поступают в блок 3 памяти, в который подаются также со второго входа устройства сведения о предельных возможностях элементов технического обьекта в виде функций распределения их сопротивляемостей Р Х ЮдПо команде с блока 6 управления блок 3 памяти выдает значения максимумов, соответствуюшие случайному воздействию Ц,(;Ь), на первый блок 4 вычислений условных вероятностей и одновременно блок памяти выдает величины фу.нкциил распределения сопротивляемости Г х(Х д 1 на блок 7 дифференцирования. ЦЮли Х(Ю являются исходными данными для прогнозирования надежности первого элемента технического объекта. Первый блок 4 определяет условную вероятность Г 5(Х 11, которая поступает в блок 5 возведения в степень, где она возводится в степень 6, задаваемую блоком управления б ( 6 -глубина прогноза, выраженная через число интервалов кор-. реляции случайного воздействия). Условная вероятность Г 5(Х.дс блока 5 носетупает на второй вход блока 8 умножения, на первый вход которого с,выхода блока 7 дифференцирования поступаетлл55 величина В Г х (Х дЗначейие Г О 1 х)1 х хЙГх(Х д.д с выхода блока 8 произведения поступает на сумматор 9, где суммируется К раз. даким образом на выхсде сумматора формируется величина вероятности безотказной работы (ддадежг лности) т 0первого элемента в соответствии с формулойЭта величина поступает на второй блок 10, после чего по команде с блока 6 управления блок 3 памяти выдает значения максимумов, соотв тствуюшдд случаиному воздеиствию 2 И), и величину функции распределения сопротивляемости Р , (Х) 2При помоши блоков .4,5,6,7,8 и 9 по уже описанной схеме определяется величина надежности второго элемента Р Е (Ц технического объекта, которая также постчпает в блок 10.В дальнейшем работа устройства повторяется до тах пор, пока не будет определена надежность И-го элемента 1 Е, (Оп. Затем по команде с блока 6 управления блок 10 определяет вероятности различных уровней выходного эффекта Р 1 Р Рв зависимости от вычисленных значений надежности элементов технического объекта с учетом структурно-функциональной схемы данного обьекта, его структурных схем надежности и числа уровней разбиения области возможных значений выходного эффекта технического объекта. Эти факторы учитываются с помошью блока 11 квантования настройки, на вход которого с третьего выхода устройства подаются значения уровней выходного эффекта, Значения вероятностей поступают на выход устройства,Положительный эффект, который дает изобретение, заключается в том, что это позволяет прогнозировать не только надежность элементов технического объекта, . но и величины эффективности (вероятности различных уровней выходного эффекта) данного объекта. Это дает возможность оперативно принять своевременные меры в целях компенсации нейтрализацдди чрезмерного снижения выходного эффекта технического Обьекта и тем самым повысить оперативность принятия решения.Экономический эффект от использования предлагаемого изобретения в народном хозяйстве может быть оценен стоимостью ушерба, который вызывает7 73 ся последствиями непредвиденного снижения выходного эффекта технического объекта, Опыт эксплуатации некоторых типов технических объектов показывает, что экономический эффект в данном случае может составлять от 10 до 20% от затрат нв введение в строй и эксплу атацию объекта.Формула изобретенияУстройство ддя прогнозирования эффективности системы в процессе ее функционирования, содержащее многоканальный коррелятор, выходы которого подкдючены соответственно к первой группе многоканального анализатора, входы многоканального коррелятора и вторая группа входов многоканального анализатора соединены соответственно с первой группой входов устройства, бдок вычисления условных вероятностей, выход которого соединен с первым входом блока возведения в степень, выход которого подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого,соединен с выходами бдока дифференцирования, выход блока умножения соединен со входом сумматора, управляющий вход которого соединен с первыми входами блока 4738 8управления, второй выход кстрого подключен ко второму входу блока возведения в степень, о т л и ч а ю щ е е с я-.тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введены блокквантования, блок вычисления вероятностей безотказной работыи блок памяти,первая группа входов которого подключена к соответствующим выходам много 10 канального анализатора, а вторая группавходов является второй группой входовустройства, управляющий вход блока памяти соединен с, первым входом блокауправления, первый и второй выходы15 блока памяти подключены соответственно ко входу блока вычисления условнойвероятности и ко входу блока дифференцирования, входы блока вычислениявероятности безотказной работы подклю 20 чены соответственно к выходу сумматора, к третьему выходу блока управленияи к. выходу блока квантования, входы которого являются третьей группой входовустройства,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР386399, кл. 601 Я 31/30, 1970. зО 2. Авторское свидетельство СССР М 5591 98 кл Ц 0 1 % 3 1/28 1 975 е