Устройство для моделирования вероятностного графа

(21 (2246 оно воГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СЕИД(71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 681.333(088.8)(56) 1.Авторское свидетельство СССР В 389506, кл. С 06 С 7/52, 1971.2, Авторское свидетельство СССР )г 807341, кл. С 06 С 7/52, 1978 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНОГО ГРАФА, содержащее первый генератор случайных сигналов, выхоц которого соединен с информационным входом ключа, выход которого подключен к счетному входу счетчика, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и пер му входу элемента запрета, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к информационным выводам первого и второго блоков индикации соответственно, одно. вибратор, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, установочным входом счетчика, вторым входом первого элемента ИЛИ и входом сброса генератора входных сигналов, выход которого подключен к единичному входу первого триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, генератор импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и через элемент НЕ с вторым входом второго элемента И, второй генератор случайных сигналов, выход которого подключен к нулевому входу второго триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента запрета, и третий генератор случайных сигналов, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к нулевому входу первого и единичному входу второго триггеров соответственно, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены третий триггер, преоб- Я разователь интервала в код, преобразователь кода в напряжение, компаратор, генератор линейно изменяюС: щегося напряжения и блок задания скорости обслуживания, выход которого подключен к управляющему входу генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, выходОб которого подключен к второму входубО второго элемента ИЛИ, выход второго Ь) генератора случайных сигналов соединен с единичным входом третьего триггера, выход которого подключен через преобразователь интервала в код к входу преобразователя кода в напряжение, выход которого соединен с вторым входом компарагора, выход третье- ь го генератора случайных сигналов подключен к входу запуска генератора линейно изменяющегося напряжения и нулевому входу третьего триггера.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь.- зовано при моделировании процессовтехнического обслуживания сложныхсистем, 5Известно устройство для моделирования вероятностного графа, содержащее первый генератор случайных сигналов, первый выход которого соединен с первым входом блока индика- О ции, а второй - с первым входом клк ча, второй вход которого подключен к выходу первого триггера, выход ключа соединен с входом счетчика, выход которого соединен с входом эле мента ИЛИ и одним из входов первого триггера, второй вход которого является входом устройства, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И 20 и через элемент НЕ к первому входу элемента И, выходы элементов И соединены соответственно с вторым и третьим входами блока индикации, а вторые входы элементов И подключены 25 к выходу элемента ИЛИ.Известное устройство дает возможность моделировать процесс функционирования сложной системы, представленной в виде вероятностного графа, З 0 а именно процессов выполнения случайных объемов работ, ассоциируемых с вершинами графа 11 .Однако данное устройство не позволяет исследовать процесс функцио 35 пирования сложной системы с учетом ее отказов и восстановлений,Наиболее. близким к предлагаемому является устройство для моделирова- ф ния вероятностного графа, содержащее первый генератор случайных сигналов, выход которого соединен с информацион. ным входом ключа, выход которого подключен к счетному входу счетчика, 5 ,выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и первому входу элемента запрета, выход которо го соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы 50 которых подключены к информационным входам первого и второго блоков индикации соответственно, одновибратор, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, устано вочными входами блоков индикации, установочным входом счетчика, вторым входом первого элемента ИЛИ и входом сброса генератора входных сигналов, выход которого подключен к ед нично-, му входу первого триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, генератор импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и через элемент НГ с вторым входом второго элемента И, второй генератор случайных сигналов, выход которого подключен к нулевому входу второго триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента запрета, и третий генератор случайных сигналов, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к нулевому входу первого и единичному входу второго триггера соответственно, Причем выход третьего генератора случайных сигналов че- рез второй элемент ИЛИ подключен к единичному входу второго триггера, а сигналы с первого генератора случайных сигналов выведены на индикацию.Данное устройство позволяет моделировать процесс функционирования сложной системы, представленной в виде вероятностного графа, с учетом ее отказов и восстановлений 2 .Однако известное устройство не позволяет учитывать медленных изменений технического состояния модели. Фруемой системы, определяемых старением ее элементов и приводящих к ее разрегулировке.Величина разрегулировки зависит ст времени работы системы до отказа и влияет на длительность процесса восстановления, которая определяется не только временем, необходимым для устранения отказа, которое учитывается в данном устройстве третьим генератором случайных сигналов, моделирующим процесс восстановления, но и временем устранения разрегулировки. Кроме того, укаэанное устрой ство не позволяет моделировать разрегулировку системы, что приводит к появлению несоответствия между получаемыми результатами и параметрами реальной системы и снижает точность моделирования. Цель изобретения - повышение точности моделирования.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый генератор случайных сигналов, выход которого соединен с информа3 1083 ционным входом ключа, выход которого подключен к счетному входу счетчика, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и первому входу элемента запрета, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к информационным выводам первого и второго блоков индикации соответственно, 10 одновибратор, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, установочным входом счетчика, вторым входом первого элемента ИЛИ и входом сброса генератора входных сигналов, выход которого подключен к единичному входу первого триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, генератор импульсов, выход которого соединен с вторымрО входом первого элемента И и через элемент НЕ с вторым входом второго элемента И, второй генератор случайных сигналов, выход которого подключен к нулевому входу второго тригге ра, выход которого соединен с вторым выходом элемента запрета, и третий генератор случайных сигналов, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к нулевому входу первого и единичному входу второго триггеров соответственно, введены третий триггер, преобразователь интервала в код, преобразователь кода в напряжение, компаратор, генератор линейно 35 изменяющегося напряжения и блок задания скорости обслуживания, выход которого подключен к управляющему входу генератора линейно изменякнцего. ся напряжения, выход. которого соеди нен с первым входом компаратора,выход которого подключен к второму выходу второго элемента ИЛИ, выход второго генератора случайных сигналов соединен с единичным входом третьего триггера, выход которого подключен через преобразователь интервала в код к входу преобразователя кода в напряжение, выход которого соединен с вторым входом компаратора, выход третьего генератора случайных сигналов подключен к входу запуска генератора линейно изменяющегося напряжения и нулевому входу третьего триггера.5На чертеже изображена структурная схема устройства для моделирова. ния вероятностного графа. 206 4Устройство содержит первый генератор 1 случайных сигналов, ключ 2,счетчик 3, первый триггер 4, первыйэлемент ИЛИ 5, элемент 6 запрета,второй триггер 7, второй и третийгенераторы 8 и 9 случайных сигналов,генератор 10 импульсов с регулируемойчастотой и скважностью, элемент НЕ11, первый и второй элементы И 12 и13, первый и второй блоки 14 и 15индикации, одновибратор 16, второйэлемент ИЛИ 17, третий триггер 18,преобразователь 19 интервала в код,преобразователь 20 кода в интервал,компаратор 21, генератор 22 линейноизменяющегося напряжения, блок 23задания скорости обслуживания и генератор 24 входных сигналов,Устройство работает следующимобразом,Сигналом от одновибратора 16 устройство устанавливается в исходноесостояние и одновременно возбуждается генератор 24. Генератором 24,выполненным, например, в виде генератора пачки импульсов, определяетсяобъем выборки И, задаваемой, напри-,мер, следующим соотношением где И - число импульсов в выборке;и - число десятичных разрядовсчетчиков, как первого, таки второго блоков индикации. Эти счетчики соединены через дешифраторы с цифровыми индикаторами, запятая на которых устанавливается на и десятичных разрядов влево, начиная с младшего разряда. Причем первый блок 14 индикации фиксирует за выбсдку И вероятность Р выполнения случай. ного объема работ, а блок индикации 15 - вероятность Я = 1-Р.С приходом каждого импульса от генератора 24 триггер 4 по единично. му входу устанавливается в единичное состояниеКлюч 2 открывается и импульсы от генератора 1 поступают на вход счетчика 3. Через случайный промежуток времени ь после от"счета числа импульсов, соответствующего дуге вероятностного графа, счетчик 3 переполняется и выдает импульс, который через элемент ИЛИ 5 перебрасывает триггер 4 в нулевое состояние, закрывая ключ 2, и одновременно поступает на первый вход элемента 6 запрета. При единичном1083206 состоянии триггера 7, соответствующем исправному состоянию представленной графом системы, импульс с выхода элемента 6 запрета поступает на первые входы элементов И 12 и 13, На второй вход элемента И 12 поступают импульсы от генератора 10 непосредственно, а ца второй вход элемента И 13 через элемецт НГ 11. Изменением частоты Г = 11. и скваж.р ности Ц = "1 (Т 1 - период; длительность импульса) импульсов генератора 10 устанавливается вероятность Р выполнения случайного объема работ, которая определяется 15 количеством импульсон с выхода элемента 6 запрета, прошедших через элемент И 12 на блок 14 индикации, за выборку объема Б.Тогда при абсопютной надежности 20 системы, представленной графом, т.е при единичном выходе триггера 7 в течение всей выборки 1)1, вероятность Р определяется выражениемг) Г с г гъ25И.с,цл л, лпРИ с. с пгА лд ЛОп)и)са вероятность с) = 1-Р, 30Процесс отказов и восстановлений с учетом устранения разрегулировки системы, представленной графом, моделируется сменой состояний триггера 7. При поступлении на нулевой вход 5 триггера 7 импульса от генератора 8, моделирующего отказа в процессе выполнения случайного объема работ, триггер 7 устацавливается н нулевое состояние, 40Процесс устранения отказа моделиру. ется генератором 9, с выхода которого появляется импульс через временной интервал с) о, равный времени устранения отказа, Тогда вероятность 1,) 45 невыполнения случайного объема работ с учетом устранения отказа, представ. ляк)щая собой0 = Вер(т (. с ).50 Вероятность нь)полнения случайногообъема работ с учетом устранения раз 5 регулировки определяется выражением) численное значение которой определяется выражениемг) л1соЯ1)1 и вероятность Р выполнения случайного объема работ с учетом отказовопределяются выражением где )- время устранения разрегу"1 ".)лировки.Из сравнения вероятностей Р г и Ря следует, что учет времени устранения разрегулировки ь ) повышает точность моделирования.Бремя устранения разрегулировки с для многих систем пропорциоцаль- .Рцо степени разрегулировки системы с)(1,Р = - с) ), которая, в свою очередь, пропорциональна времени работы системы р от момента ее восстановления до последующего отказа 31 сг:Р, т.е. где Ж, 1 с - коэффициенты пропорциональности, первый из которых учитывает квалификацию обслуживающего персонала (скорость устранения раз. регулировки), а второй - скорость изменения структурных параметрон системы во времени.Моделирование процесса устранения разрегулиронки осуществляется следуюц)им образом,На выходе триггера 18 Формируется временной интервал Т , определяемый сигналами от генераторов 8 и 9. Этот временной интервал преобразуется последовательно соединенными преобра" зонателями 19 и 20 в напряжение Б с коэффициентом преобразования равным 1 с т.е. блоки 18-20 моделируют степень разрегулировки системы 3 в зависимости от времени ее работы до отказа.Процесс устранения разрегулировки обслуживающим персоналом моделируется последовательно соединенными блоками 23 и генератором 22, постоянная нрелмени которого ь выбирается из условия, чтобы при среднем значении напря жения на выходе блока 23 скорость изменения напряжения генератора 22 соответствовала средней квалифика1083206 1 О 15 Составитель А, ЯицкРачкулинец Техред С,Легеза орректор Г. Огар дакто Заказ 1756/44В 11 И Тираж 699арственного комитет зобретений и открытЖ, Раушская на одписное И Госуд делам Москвд. 4/5 113034Филиал Патент", г. Ужгород, ул. Проектна ции обслуживающего персонала Ы (средней скорости устранения раэрегу лировки). Изменением напряжения на выходе блока 23 изменяется скорость выходного напряжения генератора 22, который запускается в момент устранения отказа сигналом от генератора 9, т.е. выходным напряжением генера. тора 22 моделируется квалификация Аобслуживающего персонала.Компаратор 21 определяет момент времени окончания устранения разрегулировки, соответствующий моменту времени достижения выходным напряжением генератора 22 уровня напря жения преобразователя 20, когдана его выходе появляется импульс,задержанный относительно импульсагенератора 9 на время устранениялразрегулировки с , который черезэлемент ИЛИ 17 устанавливает триггерв единичное состояние через времял лвосстановления системы ьв = 1 о +о,р,. Таким образом, изобретение позволяет повысить точность моделирования систем, представленных вероятностными граФами, и тем самым точ-,ность оценки мероприятий по обеспечению надежности систем,1