Устройство для прогнозирования случайных событий в технической системе

(088.8) ио делак изобретений и открытийОпубликовано 05, 06,80. Бюллетень,% 21 Дата опубликования описания 08.06.80 Г, В. Дружинин, В, М, Крылов и С. А, Воробьев(72) Авторы изобретения Московский ордена Ленина и ордена Трудового КрасногоЗнамени институт инженеров железнодорожного транспорта(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯСЛУЧАЙНЫХ СОБЫТИЙ В ТЕХНИЧЕСКОЙСИСТЕМЕ 1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использованопри разработке, испытаниях и исследованиях сохраняюших в случае возникновения отказов работоспособность технических систем, для которых показателямикачества являются надежность и эффективность,Известно устройство, содержащее генератор случайных напряжений, соединен 1 Оный через коммутатор с блоком имитации отказов, реле времени, выход которого подключен ко второму входу коммутатора. Устройство предназначено длямоделирования процессов возникновения15отказов сигтем из-за старения и износаэлементов 11.Недостатком его является отсутствиевозможности моделировать восстановление отказавших элементов систем,Известно также устройство для моделирования потоков отказов систем, содержащее коммутатор, два входа которогосоединены с выходами генераторов случайного напряжения и тактовых импульсов соответственно, блока модели системы, выход которого подключен ко входу блока регистрации, блок имитации отказов, выходы которого присоединены ко входу блока модели 2.1.Недостаток устройства состоит в том, что оно позволяет моделировать потоки отказов систем без учета восстановления отказавших элементов.Наиболее близким по технической сущ- . ности к предложенному является устрой ство для прогнозирования случайных событий в технической системе, содержашее генератор случайных значений напряжений, выход которого подключен к первому входу коммутатора, первый выход которого подключен ко входу блока задания времени появления отказов элементов, выход которого соединен со входом блока имитаторов отказов элементов, воход которого соединен с первым входом модели системы, блок управления, первый выход которого подключен ко вхо- ко т мени к вертый 5 и регист- рр мож- л казов эл хсо м х техбл с е функ йстваего по ва для ве случайвленийм ве-.рования ванияспользоцелых25 к3ду генератора случайных значениряжений, второй выход - ко вторвходу коммутатора, третий выходвторому входу блока задания врепоявления отказов элементов, четвыход - к первому входу блокарации Я.Йедостаток устройства - невозность прогнозирования потоков оти восстановлений взаимосвязаннывокупностей компонентов сложнынических систем,Цель изобретения - расширенициональных возможностей устро(расшйрение класса решаемых смощью. задач) создание устройстпрогнозирования характеристик"ных потоков отказов и восстаносложных систем с использованиероятностного физического моделислучайных процессов функциониросйстем, при котором возможно иванне физических и математическделей (аналогов) компонентов исистем.Поставленная цель достигается тем,что в устройство введены блок имитаторов восстановления элементов, блок фиксации отказов и восстановлений системы,блока задания времени восстановленияэлементов, к первому и второму входамкоторого подключен второй выход коммутатора и пятый выход блока управления. соответственно, а к выходу - вход блокаимитаторов восстановления элементов,выход которого соединен.со вторым вхо-.дом модели системы, выход которой через блок фиксации отказов и восстановлений системы подключен ко второму вхо-.ду блоки регистрации и входу блока у 1- 40равлейия.На чертеже представлена блок-схемаустройства.Устройство содержит генератор 1 сл- чайных значений напряжений, коммутатор2, блок 3 задания времени появления сакаэов элементов, блок 4 имитаторов отказов элементов, блок 8 задания времени восстановления элементов, блок 6 ими 50таторов восстановлений элементов, мо-;дель 7 системы, блок 8 фиксации отказов и восстановлений системы, блок Орегистрации (характеристик потоков отказов и восстановлений системы блок1 О управления.Генератор 1 случайных значений напряжений предназначается для воспроизведения стационарного случайного напра 4;ения с заданным законом распределениягновенных значений амплитуд. Коммутаор 2 содержит электронные схемы перелочениян на полупроводниковых диодахтранзисторах. Он управляетсй по втоому входу сигналами от блока 10 Упавление заключается в задании опредеенной последовательности включенияектронных схем. Блок 3 задания вреени появления отказов элементов иок 5 задания времени восстановленияистем представляют собой схемы дляоделирования случайных по длительностиинтервалов времени, Блоки 4 и 6 имитаторов отказов.и восстановлений соответстнно содержат схемы аналоговых ключей,состоящие из электронных (полевых илибиполярных транзисторов, оптронов) .илиэлектромеханических ( двухпоэиционныхконтактных переключателей, реле, магнитоуправляемых контактов) элеМентов,Основная роль таких ключей состоит вобеспечении близкого к нулю коэффициента передачи коммутируемого аналогового сигнала при раэмыкающих сигналах иблизкого к единице - при подаче замыкающих сигналов. Модель 7 систем состоит из электронных макетов компонентов, соединенных согласно функциональнойсхеме системы. Схема модели 7 включаетузел сравнения и формирователи импуль 1сов. Блок 9 регистрации выполняется согласно известным схемам анализаторов параметров случайных процессов. В блоке10 имеются генераторы тактовых импульсов, формирователи сигналов по определенным программам и узлы для выполненияарифметических действий.Устройство имитирует процесс функционирования исследуемой системы физическим.процессом, происходящим обычно вдругом масштабе времени, но с сохране-.нием однозначного соответствия междупараметрами модели и оригинала. Приатом в отличие от статистического моделирования на цифровых вычислительных машинах в предложенном .устройствеисйользуется не математическая модель,а физический аналог исследуемой системы (алектрическая цепь).Устройство работает следующим образом,Генератор 1 является первичным источником случайных величин. с заданнымтиповым распределением (например, нормированным нормальным или равномерным на базовом интервале напряжений).Значения напряжений с выхода генератора 1 поступают на первый вход коммутатора 2. Блок 1 О управления, подключенный по второму входу коммутатора,обеспечивает воспроизведение двух последовательных интервалов времени функционирования элементов - работы и восстановления (время восстановления включаетпростой элемента по любым причинам).Для этого значения случайных напряжений подаются поочередно либо к первому 0входу блока 3 задания времени появления отказов, либо к первому входу блока5 задания времени восстановления элементов. С помощьюблока 3 обеспечивается воспроизведение заданных законов фраспределения времени (в масштабе) появления отказов элементов. Блок 5 обеспечивает воспроизведение заданных законов распределения времени (в масштабе) восстановления элементов , . 0С выхода блока 3 сигналы в видеэлектрических напряжений постоянной амплитуды поступают через случайные интер.валы времени с заданными распределениями на вход блока 4. С помощью имитаторов отказов блока 4 в модели 7 воспроизводятся отказы элементов. С момента,времени отказа соответствующего элемента начинается воспроизведение времениего восстановления. По сигналу блока" 1 Осигналы с выхода блока 5 поступают через случайные интервалы времени с заданными законами распределения на входблока 6 имитаторов восстановления, Спомощью имитаторов отказов воспроизводят восстановление соответствующего элемента. С момента времени восстановления начинается воспроизведение времениработы элемента и т. д. Для каждогоэлемента поочередно появляются отказыи восстановления.В модели 7, представляющей физический аналог исследуемой реальной системы,каждому элементу системы-оригинала со. ответствует некоторый электронный макетэлемейт модели. Определяющий параметр ссистем, например производительность,мощность и т. п., моделируется электрическим напряженйем или током,При безотказной работе всех элементов системы величина этого напряжения(тока) максимальна, Когда воспроизво-,дят отказы или восстановления макетовэлементов, величина напряжения на выходе модели системы менретсй (уменьшается или увеличивается), Изменяющееся по уровню напряжение с выхода модели 7 поступает на вход блока 8 фиксации отказа или восстановления системы. В блоке 8 в моменты времени, соответ- . ствующие достижению напряжения, моде.- лирующего определяющий параметр системы, критических (предельно допустимых) значений, формируются сигналы: импульсы, напряжения.Сигналы с выхода блока 8 поступают в блок 9, в котором по известным алгоритмам обрабатывают и получают оценки статистических характеристик случайныхпотоков отказов и восстановлений исследуемой системы. Для получения устойчивых статистических характеристик пото- . ков отказов и восстановлений рассмот" ренный цикл функционирования устройст ва многократно повторяется. При этом многократно воспроизводят процесс функ, ционирования исследуемой системы.Примеры прогнозируемых.характеристик случайных потоков отказов и восстановлений систем; параметр потока отказов системы, параметры законов распределения времени между отказами и времени восстановления системы, функция,готовности системы, условная вероятность безотказной работы, коэффициент технического исйольэования и др,Таким образом, благодаря использованию блоков формирования времени восстановления, имитаторов восстановления и фиксации отказов производится прогнозирование численных значений характеристик потоков отказов и восстановлений систем,формула изобретенияУстройство для прогнозирования случайных событий в технической, системе, содержащее генератор случайных значений напряжений, выход которого подключен к первому входу коммутатора, первый выход которого подключен ко входу блока задания времени появления отка зов элементов, выход которого соединен со входом блока имитаторов отказов э элементов, выход которого соединен с первым входом модели системы, блок управления, первый выход которого под ключен ко входу генератора случайных значений напряжений; второй выход- ко второму входу коммутатора, третий вы-.4ход - ко второму входу блока задания времени появления отказов элементов, четвертый выход - к первому входу блока регистрации, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функс ф.РФ ю Ф 47 ., ".73956циональных возможностей устройства, внего введены блок имитаторов восстановления элементов, блок фиксации отказови восстановлений системы, блок задания"времени восстановления элементов, к пер=-"вому и второму входам которого подключен второй выход коммутатора и пятыйвыход блока управления соответственно,а к выходу - вход блока имитаторов восстановления элементов, выход которого 10соединен со вторым входом модели системы, выход которой через блок фикса 5 8 ции отказов и восстановлений системы подключен ко второму входу блока регистрации и входу блока управления,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 146095, кл, Я 06 Р 15/46, 1963. 2. Авторское свидетельство СССР Ив 492887, кл. О 06 6 7/48, 1974,3, Авторское свидетельство СССР М 467357, кл. О 06 Р 15/36, 1973в оставитель Э. Макс Техред И. Асталош Я ктор Ю, Макаренко исное иал ППП фПатент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 8/8 Тираж ЦНИИПИ Государственног по делам йзобретений 3035, Москва, Ж-Э 5, Р751 Подп комитета СССР и открытий ушская набд, 4/