Экстраполятор для прогнозатора постепенных отказов

Сефз Сфветскии Социалистическик республикОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ оп 883916(51)М. Кл. С 06 Г 15/46 6 01 В 31/28 с присоединением заявки йо ГосударствеииыЯ комитет СССР по дедам изобретеииЯ и открытиЯ.П.Зубрилов и Эая ижский Краснознаменный институт инжен гражданской авиации им.Ленинского Ком(54) ЭКСТРАПОЛЯТОР ДЛЯ ПРОГНОЗАТ ПОСТЕПЕННЫХ ОТКАЗОВ яет- па- т- ель 0 оператноговычис- элемен 1 альз 20 оляц то з нои Изобретение относится к областиавтоматики и может быть использовано при исследовании надежности автоматических систем управления и радиоэлектронной аппаратуры, в частности для прогнозирования момента наступления постепенных отказов.Известно устройство для прогнозирования, содержащее блоки обдгающего контроля, управления, вычисления вероятностных параметров,тивной памяти, прямого и обрафункциональных преобразованийления разности и логическиеты 11.Недостатком этого устройства является использование экспоненциной функции для прогнозирования именения контролируемого параметра вбудущие моменты времени,что ограничивает область использования устройства.Кроме того, устройство использует итерационный алгоритм, который требуетмногократного повторения вычислений,а это значительно увеличивает времярасчетов; использование в алгоритмевероятностных характеристик приводитк усложнению устройства,Известны экстраполяторы для прогзаторов отказов, содержащие блоки у ножения, линии задержки, сумматоры, блоки весовых коэффициентов, логичес" кие элементы 21.Недостатком этих устройств явл ся экстраполяция контролируемого раметра только на фиксированный о резок времени, определяемый длит ностью задержки в линиях задержки экстраполяторов непрерывного сигнала или гериодом контроля в экстраполяторе дискретного действия. Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является экстраполятор для прогнозатора постепенных отказов, содержащий блоки преобразования напряжения в код, управления, отображения, коммутатор, реверсивный счетчик, регистр вычитания, дешифратор, счетчик шагов прогнозирования н вентили 3.Недостатком этого устройства является использование в нем в качесте алгоритма прогнозирования экстра- и ии с помощью линейного двучлена ч начительно ограничивает область использования устройства и делаетозможным его использование для прог; озирования только линейно изменяющихся процессов50 Цель изобретения - расширение об"ласти применения экстраполятора, вчастности для обеспечения воэможности прогнозирования квазидетерменированных процессов, изменяющихся попроизвольному априорно неизвестномузакону.Поставленная цель достигаетсятем, что экстраполятор для прогнозатора постепенных отказов, содержащийблок управления, последовательно соединенные блок коэффициентов и коммутатор, последовательно соединенныеэлемент совпадения, счетчик шаговпрогнозирования и блок отображения,содержит генератор импульсов, инвертор и последовательно соединенныепервый интегратор,. сумматор, второйинтегратор, компаратор и триггер,единичный вход которого подключенк выходу блока управления, выходк первому входу элемента совпаденияи управляющему входу коммутатора,первый вход которого подключенквходу первого интегратора, второйвыход - к второму входу сумматора,третий выход через инвертор - к второму входу компаратора,а выход генератора импульсов подключен к второму входу элемента совпадения.На чертеже представлена блок-схема экстраполятора для прогнозаторапостепенных отказов.Устройство содержит блок отображения 1, коммутатор 2, первый интегратор 3, сумматор 4, второй интегратор 5, компаратор б, инвертор 7, блок управления .8, триггер 9, блок коэффициентов 10, генератор импульсов 11, элемент совпадения 12, счетчик шагов прогнозирования 13.Устройство работает следующим образом.В экстраполяторе реализуется алгоритм прогнозирования выхода контролируемого параметра за допустимые пределы с помощью интерполяционной Формулы НьютонаР а)=(с)ь -й+ьй., где 1,1 - базовый полином Ньютона,) - значение контролируемогопараметра в момент време-.ни С;о - число шагов прогнозирования до наступления отказа;НМ = - П (нЦ1- коэффициенты Ньютона,конечная разность с -гопорядка,Данная формула позволяет вычислить значение Функции,.1,.)=Р( ,через з шагов прогнозирования,следующих с интервалом прогнозирования ТДля полинома Ньютона с ,и =2 количество шагов прогнозирования до отказа определяется в соответствии с выражением(1)1 агде Ь=5-61 +1а=1-2 М+1с=1-1 с8Р) Р , .1 ипредельно допустимое значениеизменения параметраВыражение (1) представляет собой решение относительно уравненияав + Ьп=-с1(2)Решение указанного уравненияпозволяет определить число шаговпрогнозирования до наступления отказа и тем самым, при известном интервале прогнозирования С, определить время, через которое наступит отказТот="Устройство работает следующим образом.Значения контролируемого параметра в предыдущие моменты времени( ), Ьи-), (Ь) поступают на вход блока коэффициентов 10, на выходах которого формируется напряжение, пропорциональное соответственно коэффициентам 2 а, Ь и с.При определении времени, через которое наступит отказ Тад, с блока управления 8 поступает импульс на единичный вход триггера 9. На выходе триггера 9 появляется сигнал, который открывает элемент совпадения 12, пропускающий импульсы генератора импульсов 11 на счетчик шагов прогнозирования 13. Одновременно сигнал с выхода триггера 9 поступает на управляющий вхоц коммутатора 2, в результате чего происходит срабатывание последнего. Напряжение с первого выхода блока коэфФициентов 10, пропорциональное 2 а, поступает на вход первого интегратора 3. На выходе интегратора 3 получается напряжение, пропорциональное интегралу входной величины, т.е..2 ад 2 айЭто напряжение вместе с напряжени,ем со второго выхода блока коэффициентов 10, пропорциональное коэффициенту:Ь, поступают на вход сумматора 4. На выходе сумматора образуется сумма двух напряжений, равная 2 аЬ, которая поступает на вход второго интегратора 5, После интегрирования на выходе второго интегратора 5 действует напряжение, пропорциональноеинтегралу входного напряжения, т.е.Это напряжение подается на первый вход компаратора 6. На его второй вход подается напряжение с третьего выхода блока коэффициентов 10, прошедшее через инвертор 7 с коэффициентом усилением К =-1. Следовательно, действующее .на втором входе компаратора Ь напряжение пропорционально коэф 4 йциенту -СВ момент равенства напряжений на входах компаратора 6 он срабатывает, о на его выходе формируется импульс, поступающий на нулевой 0 вход .триггера 9. Триггер возвращается в исходное состояние. Сигнал на его выходе исчезает, что приводит к выключению коммутатора 2 и блокированию элемента совпадения 12. Поступление импульсов с генератора импульсов 11 на счетчик шагов прогнозирования.13 прекращается.Таким образом осуществляется моде лирование уравнения (21, решение которого пропорционально числу импульсов, поступившим на счетчик ша-, гов прогнозирования 13Выбирая соответствующим образом частоту повторе ния импульсов генератора импульсов 11, получаем код числа импульсов, записанный в счетчике 13, соответствую. щим числу шагов прогнозирования или времени до наступления отказа. Вычис ленная прогнозируемая величина отображается на индикаторе блока отображения 1.Достоинством предлагаемого устройства является возможность его исполь- З 5 зования для прогнозирования детерменированных и квазидетерменированных процессов, изменяющихся по произвольному априорно неизвестному закону. Формула изобретения Экстраполятор для прогнозатора постепенных отказов, содержащий блок управления, последовательно соедийеиные блок коэффициентов и коммутатор и последовательно соединенные элемент совпадения, счетчик шагов прогнозирования и блок отображения, о т л ич а ю.щ и й с я тем,что с целью расширения области применения экстраполя-. тора, он содержит генератор импульсов, инвертор и последовательно соединенные первый интегратор, сумматор, второй интегратор, компаратор и триггер, единичный вход которого подключен к выходу блока управления, выходк первому входу элемента совпадения и управляющему входу коммутатора, первый выход которого подключен к входу первого интегратора, второй выход - к второму входу сумматора, третий выход через инвертор - к второму вхо" ду компаратора, а выход генератора. импульсов подключен к второму входу элемента совпадения.Источники информации,принятые во внимание при экспртизе 1. Авторское свидетельство СССРУ 566251, кл. 6 06 Г 15/46, 1975.2. Гаскаров Д.В. и др. Прогнозирование технического состояния и надежности радиоэлектронной гппаратуры. И., "Сов.радио", 1974, с.192- 193.3. Мозгалеэский Л.В. н др. Техническая диагностика. М., "Высшая шко.- ла", 1975, с.172-173, рис.7-18 (прототип).88391 б Составитель В.МаксимоТехред Е.Харитончик едактор ее е одписно филиал ППП фПатент", г.ужгород, ул.Проектная,4 Заказ 10233/74 ВНИИПИ по декомитета СССРи открытийауюская наб., д.4