Устройство для прогнозирования случайных событий в технической системе

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 6 Г 15/4 ОСУДАРСТНЕНН ПО ЕЛАМ ИЗОБ ОМИТЕТ СССРИЙ И ОТНРЫТИЙ дОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ ТВУ ЕТ 603055/24-241.04.835.07.85. Бюл.(71) Московскийна Трудового Кратут инженеров желпорта(53) 681.326(088.8) хо т ого подключен к втор татора, а (и+2)-й блока формирования ск третьемувходу к н и-й выход генерато мпульсов, второй вых м входу комму торому входу лов отказов го подключе случайных и блока модел ич У.Л.МУ ужин тороад апо ей элементо +3)-му вход а Ленин Знамен дорожно(56) Авторское свидетельство СССР М 610122, кл. С 06 Г 15/46, 1976.Авторское свидетельство СССР У 525106, кл. С 06 Г 15/46, 1975., Авторское свидетельство СССР У 739565, кл. С 06 Г 15/Зб, 1978. (54)(57) 1,УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СЛУЧАЙНЫХ СОБЫТИЙ В ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ, содержащее генератор случай-ных импульсов, генератор тактовых импульсов и блок счетчиков, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения на системы с временным резервом и повьппения точности устройства, оно содержит блок моделей элементов системы, блок формирования сигналов отказов, коммутатор, щ выходов которого подключены к в входам блока счетчиков, первый вход - к первому выходу блока формирования сигналов отказа, второй и третий выходы которого подключены соответственно к (щ+1)-му и (а+2)-му входам блока счетчиков, и нечетных входов которого подключены к и выходам генератора случайных импульсов, а и четных входов - к и выходам генератора тактовых импульсов, (и+1)-й;,ЯО 1167619 2, Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок моделей элементов системы содержит два элемента ЗИ, иэлемента 4 И-и иреверсивных счетчиков, суммирующий вход первого реверсивного счетчика и вычитающий вход (и)-го реверсивного счетчика подключены к выходам первого и второго и-го элементов ЗИ соответственно, выходы элементов 4 И подключены к разноименным входам смежных реверсивных счетчиков, первые входы всех элементов ЗИ и 4 И яв" ляются нечетными входами блока, вторые - четными, третьи входы, кроме второго элемента ЗИ, подключены к первым выходам реверсивных счетчиков вторые выходы которых, кроме (и)-го реверсивного счетчика, подключены к четвертым входам элементов 4 И, второй выход (и)-го реверсивного счетчика подключен к третьему входу второго элемента ЗИ и является первым выходом блока, вторым выходом блока является выход второго элемента ЗИ.3. Устройство по п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что.блок формирования сигналов отказов содержит три элемента 2 И, одновибратор и инвертор, выход первого элемента 2 И соединенс входами одновибратора, второго эле1167619 мента 2 И и инвертора, выход которогосоединен с первым входом третьегоэлемента 2 И, первый и второй входыпервого элемента 2 И являются первыми вторым входами блока, третьим вхоИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при разработке, испытаниях иисследованиях сложных автоматизированных и робототехнических систем, 5в которых применяется временное ре-зервирование,Цель изобретения - расширецие .об"ласти применения на системы.с времен.ным резервом и повышение точности 1 Оустройства.На фиг,1 представлена функциональная схема предлагаемого устройствадля прогнозирования случайных событий в технической системе; на фиг.2- 15блок-схема технической системы,Устройство содержит генератор 1случайных импульсов, многоканальныйгенератор 2 тактовых импульсов, блок3 моделей элементов системы, блок 4 20Формирования сигналов отказов системы, коммутатор 5 и блок 6 суммирующихсчетчиков.Блок 3 моделей элементов системысодержит элементы И .1-7.п, а также 25преверсивных счетчиков 8. 1-8.п.Блок 4 формирования сигналов отказов технической системы содержиттри элемента 2 И 9,10 и 11, инвертор12 и одновибратор 13, ЗОКоммутатор 5 состоит из 0-триггеров 14.1-14.ш, образующих регистрсдвига, и элементов 2 И 15.1-15.ш.Блок 6 содержит суммирующие счетчики 16,1-16.ш+3,Генератор 1, представлякнций собойтиповой п-канальный генератор случайных импульсов, вырабатывает импульсы, длительность которых являетсяслучайной величиной, распределенной Опо заданному закону. Длительностьформируемых импульсов пропорциональна случайному времени нахождения агрегатов А1=Гр(фиг.2) технической;Системы в работоспособном состоя дом которого являются вторые входы второго и третьего элементов 2 И, а выходами - выходы одновибратора и второго и третьего элементов 2 И. нии, а паузы между импульсами - случайному времени восстановления агрегатов.Многоканальный генератор 2 тактовых импульсов предназначен для формирования последовательностей импульсов заданной частоты. На выходах генератора 2, связанных с блоком 3 моделей, генерируются тактовые импульсы с частотой,пропорциональной производительности агрегатов А.В блоке 3 элементы 7.1-7.п.представляют собой моделиагрегатов системы. Каждый реверсивный счетчик 8.1- 8,п. имитирует накопитель В;, 1=Г и. (Фиг.2). Выходы элементов 7.1-7,п подключены к суммирующим и вычитающим входам реверсивных счетчиков 8;1" 8.п, На первом выходе каждого реверсивного счетчика формируются сигналы нулевого уровня в тех случаях, когда содержимое счетчика становится равным значению, пропорциональному предельной емкости соответствующего накопителя. В остальных случаях на первых выходах счетчиков присутствует единичный сигнал. На втором выходе каждого реверсивного счетчика формируется сигнал нулевого уровня,. когда содержимое счетчика равно нулю (накопитель пустой), и сигнал единичного уровня в остальных случаях.Блок 4 формирования сигналов отказов технической системы вместе с коммутатором 5 служат для фиксирования моментов появления отказов системы в результате исчерпания временного резерва, определяемого запасами в накопителях В.1"В-п.Первый триггер 14,1 регистра сдвига до начала работы устройства устанавливается в единичное состояние, а триггеры 14,2-14.ш - в нулевое.Счетчики 16.1-16.а предназначены для регистрации потока отказов сис1167619 темы, в счетчике 16.ш+1 фиксируется суммарное время безотказной работы системы, в счетчике 16.а+2 - суммарное время восстановления системы, а в счетчике 16.ш+3 - число,пропорцио нальное общему времени эксплуатации технической системы.С помощью данного устройства моделируется процесс фуцкционирования технической системы с временным ре О зервом, возникающим за счет создания промежуточных запасов в накопителях. Временной резерв позволяет израсходовать определенное время на восстановление отказавших в процессе эксплуа тации элементов технической системы.В предлагаемом устройстве воспроизводятся случайные потоки отказов и восстановлений моделей агрегатов системы, связанных единым технологи ческим циклом. После возникновения отказа агрегата, оснащенного накопителем (бункером для изделий), система остается работоспособной за счет наличия промежуточных запасов изде лий-полуфабрикатов Это происходит при условии, что восстановление агрегата будет завершено до исчерпания запаса изделий, изготовленных агрегатов до момента времени появления З 0 отказа и находящихся в его накопителе. В противном случае происходит отказ системы.Устройство работает следующим образом. 35 Генератор 1 формирует последовательности импульсов и пауз случайной длительности. Импульсы поступают на первые входы элементов 4 И 7,2-7.п40 блока 3. На вторые входы элементов 4 И подаются последовательности импульсов с выходов генератора 2 тактовых импульсов. На третьи и четвертые входы элементов И 7.1-7.п блока 3 посту"45 пают блокирующие сигналы с выходов реверсивных счетчиков 8.1-8.п. Ког-. да на первом и третьем входах элемента ЗИ 7.1 присутствуют сигналы единичного уровня, означающие, что 0 агрегат А 1 находится в работоспособном состоянии и накопитель В 1 заполнен не полностью, то импульсы с первого выхода генератора 2 проходят на первый вход реверсивного счетчи ка 8, 1. Это соответствует поступлению продукции из агрегата А 1 в накопитель В 1. Наличие сигнала нулевого уровня на первомвходе элемента ЗИ 7.1 соответствует отказу агрегата А . На-, личие сигнала нулевого уровня на третьем входе элемента ЗИ 7.1 " полному заполнению накопителя В 1.В этом случае импульсы с первого выхода генератора 2 на суммирующий вход реверсивного счетчика 8.1 не проходят, т.е. продукция в йакопитель В 1 .не поступает. На второй йычитающий вход реверсивного счетчика 8.1 через второй вход логического элемента 4 И 7.2 поступают импульсы, имитирующие изъятие иэ накопителя А 1 продукции для обработки на втором агрегате А. Если на одном из входов элемента. 4 И 7.2 присутствует сигнал нулевого уровня, что соответственно имитирует либо отказ агрегата А, либо переполнение накопителя В, либо полное опорожнение первого накопителя.В 1, то на второй вход реверсивного счетчика 8.1 импульсы с второго вьгхода генератора 2 не проходят, и тем самым содержимое накопителя В 1 не уменьшается, Импульсы с выхода элемента 4 И .2 подаются также на первый вход реверсивного счетчика 82 Это соответствует процессу заполнения накопителя В продукцией, прошедшей обработку на втором агрегате Ад. Сигналы, поступающие на входы реверсивных счетчиков 8.3-8.п формируются аналогично. Для фиксации количества обработанной продукции в блоке 6 используется суммирующий счетчик 16.в+3, на который подаются импульсы с выхода элемента ЗИ 7.п, имитирующего последний агрегат А в технической системе.Для формирования сигнала об отказе всей системы второй выход реверсивного счетчика 8.п и выход генератора 1 подключены к первому и второму входам элемента 2 И 9, выход которого электрически связан с входом одновибратора 13. При изменении сигнала на выходе элемента 2 И 9 с единичного значения на нулевое одновибратор 13 формирует импульс, подаваемый на вторые входы элементов 2 И 15. 1-15.ш, Этот импульс пропускается на вход блока 6 тем элементом 2 И 15, 1-15,ш коммутатора 5, на первом входе которого в данный момент времени присутствует сигнал единичного уровня, 1167619Каждому счетчику 16.1- 16.в ставится в соответствие определенный вре" менной интервал. Выбор необходимого счетчика осуществляется по сигналу сдвигового регистра коммутатора 5, на выходе которого последовательно подается сигнал единичного уровня при поступлении на синхровходы Р-триггеров 14,1-14.в импульсов от генератора 2 тактовых импульсов. 1 ОТаким образом, в счетчиках 16.1- 16,в фиксируются моменты появления отказов технической системы, что соответствует прекращению потока изготовленной на выходе агрегата А, продук ции.Сигнал с выхода элемента 2 И 9 подается на первый вход элемента 2 И 10 для фиксациисуммарного времени работы технической системы и через инвер тор 12 на второй вход элемента 2 И.11 для регистрации суммарного времени простоев системы, На вторые входы элемента 2 И 10 и элемента 2 И 11 поступает последовательность импульсов,25 задающих масштаб времени. В суммирующем счетчике 16.ш+2 накапливается количество импульсов, пропорциональное суммарному времени простоев системы, а в суммирующем счетчике 16.а+ Зо +1 - суммарному времени безотказной работы технической системы.В результате обработки статистических данных, накопленных в суммирующих счетчиках блока 6, определяют. ся следующие численные значения показателей надежности технической системы: функция параметра потока отказов ы, коэффициент готовности Йф и коэффициент простоя Е системы с.Функция параметра потока отказов определяется по формулеУл,где Я", - статистическая оценка величины а(й) на д-м временноминтервале;Ы - накопленное в д-м счетчикеколичество отказов системы,заданное количество реализаций процесса функционирования системы 1г,о, - длительность д-го интерваланаработки системы,Коэффициент готовности системы находится по формуле1 с1 с=- - 11 +1 ггде Е 1 - содержимое счетчика 16.в+1,- содержимое счетчика 16.а+2.Коэффициент простоя системы вычисляют по формуле% кгк = ---и 1+гТаким образом. с помощью предлагаемого устройства можно прогнозировать случайные события в технической системе с временным резервированием, создаваемым в процессе функционирования системы, т.е. запасами частично обработанной продукции в промежуточных накопителях.1167619 е. фи аказ 4438/48ВНИИПИ Тираж 710 ПоГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д. е 1303 Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Составитель В.Крылов Редактор Л.Алексеенко Техред Т.Иаточка Корректор С.Черни