Устройство для моделирования технических систем

(19) (11) 62 51) 4 6 06 Р 15 46 И ИЗОБР ПИСА тво СССР 46, 1985. о СССР1983. реоков 23/02,ОДЕЛИРО осится к вычисл жет быть исполь нии технических ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ(57) Изобретение оттельной технике и мзовано при исследов систем и проектировании систем контроля. Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства. Устройство содержит генераторыслучайных сигналов 1 и 4 тактовых импульсов, блок 2 запуска, коммутатор3, блоки 5 моделирования системыконтроля, б фиксации отказов и 7гистрации. Раскрыто построение блмоделирования системы контроля, фик"сации отказов и регистрации. Устройство обеспечивает моделирование, исследование и оптимизацию параметровсистем контроля. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь 40 зовано при исследовании и проектировании систем контроля.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения исследования и оптимизации характеристик систем контроля. ОИсследование зависимости показателей достоверности контроля от характеристик объектов и систем контроля осуществляется методом статистических испытаний. При этом все время 15 исследований 9 разбивается на М периодов контроля Т. Состояние параметров объекта контроля имитируется с помощью случайных напряжений, статистические законы распределения которых 2 О соответствуют законам распределения контролируемых параметров. С помощью образцовых средств определяется истинное состояние объекта контроля (исправен или неисправен) за каждый 25 период Т. В конце каждого периода контроля производится цикл контроля параметров объекта (продолжительностью) с использованием модели системы койтроля. Принятые моделью 30 системы контроля решения о годности или негодности объекта контроля сравниваются с его истинным состоянием,и подсчитывается число ошибок контроля типа ложный А и не обнаруженный В от- . каз за М циклов контроля. Оценки вероятности ложного оС и необнаруженного 3 отказов вычисляют по формуламЬ = А/М;Р = ВМ.Варьируя число контролируемых па" раметров, законы их распределения, величины гарантируемых и контрольных допусков, точность используемых 45 средств измерений, исследуют влияние этих факторов на показатели достоверности контроля.Задача оптимизации характеристик систем контроля сводится к определению минимального числа контролируе 50 мых параметров, номинальных контрольных допусков на них, максимального периода контроля и минимальной точности средств измерений, которые при заданных законах распределения контролируемых параметров и заданных зна" чениях гарантируемых допусков обеспе" чивают допустимые уровни вероятностей ложного и необнаруженного откаэа,На фиг.1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг.2 - схемаблока моделирования системы контроля;на фиг.3 - схема блока фиксации отказа; на фиг.4 - схема блока регистрации,Устройство содержит генератор 1случайных сигналов, блок 2 запуска,коммутатор 3, генератор 4 тактовыхимпульсов, блок 5 моделирования системы контроля, блок 6 фиксации отказов и блок 7 регистрации,Блок 5 содержит узлы формированияустановок 8.1-8.М, узлы 9.1-9.0 сравнения устройств, ключи 10.1-10.И иэлемент ИЛИ 11.Блок 6 фиксации отказов служитдля определения истинного состоянияобъектов контроля и содержит источники 12.1-12.В напряжений, узлы 13.113.Н сравнения, триггеры 14.1-14.И,элемент ИЛИ 15 и формирователь 16 импульсов.Блок 7 регистрации содержит первый17 и второй 18 элементы НЕ, .первый 19и второй 20 элементы И, первый 21,второй 22 и третий 23 счетчики.Устройство работает следующим образом.По команде "Пуск" блок 2 обнуляетпервый 21, второй 22 и третий 23счетчики в блоке 7 регистрации, подключает к выходам генератора 1 соответствующие входы блоков 5 и 6, атакже запускает генератор 4 тактовыхимпульсов. Случайные напряжения с заданными законами распределения поступают на узлы 9.1-9,И и при превышениипорога срабатывания, задаваемого узлами 8.1"8.Б, вызывают срабатываниеузлов сравнения 9.1-9,Б. Если их срабатывание совпадает по времени с продолжительностью импульсагенератора 4, то на выходах ключей 10.1-10.Юформируются импульсы продолжительностью не более о , которые подаются на,входы элемента ИЛИ 11. На его выходепоявляется сигнал, если за время Ссработает хотя бы один ключ, т.е.блок 5 в процессе цикла контроля обнаружит отказ объекта контроля и признает его негодным.Одновременно случайные напряженияпоступают на узлы сравнения 13,1-13.3блока 6 фиксации отказов. При превышении случайными напряжениями пороговз 144662 срабатывания, задаваемых источниками 12.1-12.Б напряжений, узлы 13.1 - 13.И сравнения срабатывают и переводят триггеры 14.1-14.И в единичное состояние. Если хотя бы один триггер 14,1-14.Б находится в единичном состоянии, то на выходе элемента ИЛИ 15 формируется сигнал, соответствующий неисправному состоянию объекта контроля. В конце цикла контроля коротким импульсом с формирователя 16 триг" геры возвращаются в исходное (нулевое) состояние. Сигналы с элементов ИЛИ 11 и 15 поступают на первый и 15 второй входы блока 7 регистрации,где с помощью первого 1 и второго 18 элементов НЕ, а также первого 19 и второго 20 элементов И осуществляется их сравнение.При единичном потенциале на первом входе блока 7 регистрации, соответствующем решению блока 5 "Объект контроля не годен", и нулевом потенциале на втором входе блока 7, соот ветствующем фактически исправному состоянию объекта контроля, на выходе первого элемента И 19 на время не болеепоявится высокий потенциал, сигнализирующий об ошибке контроля 30 типаложный отказ Первый счетчик 21 производит подсчет количества (А) ложных отказов за время исследований. При нулевом потенциале на первом входе блока 7 регистрации, соответствующем решению "Объект контроля годен", и единичном потенциале на втором входе блока 7, соответствующем фактически,неисправному состоянию объекта контроля, на выходе второго элемента И 20 на время не болеепоявится единичный потенциал, свидетельстД вующий об ошибке контроля типа необнаруженный отказ", .Второй счетчик 22 осуществляет подсчет количества В не обнаруженных отказов за время исследований. Третий счетчик 23 фиксирует количество М циклов контроля за время исследований. 20 Р = С/И,Затем все выходы генератора 1 подключают к входам блоков 5 и 6 и, ис ключая последовательно параметры в . 50При оптимизации характеристик сис тем контроля устройство для моделирования технических систем может работать в следующих режимах: определения номинальной точности измерения 55 и номинальных контрольных допусков на параметры; оптимизации периодичности контроля; оптимизации состава контролируемых параметров. Во вссх режимах вначале производится установка исходных данных: законов распределения параметров объекта контроля с помощью генератора 1 случайных сигналов; гарантируемых допусков на параметры - с помощью источников 12.1-12.М напряжения. Затем производятся следующие операции.В режиме определения номинальной точности измерения и номинальных контрольных допусков устанавливается максимальная, в пределах быстродействия устройства, частота следования импульсов с генератора 4 тактовых импульсов при скважности, равной двум. С помощью коммутатора 3 к блокам 5 и 6 поочередно подключают выходы генератора 1 случайных сигналов и, изменяя порог срабатывания соответствующего узла сравнения, добиваются требуемого соотношения между вероятностями ложного и необнаруженного отказов. Затем, повышая точность сравнения за счет уменьшения стабильности порога срабатывания, добиваются требуемых значений вероятностей ошибок контроляВ режиме оптимизации периодичности контроля все выходы генератора с помощью коммутатора 3 подключают к соответствующим входам блоков 5 и б, устанавливают требуемые уровни точности узлов 9.1-9.Б сравнения и заданные значения контрольных допусков. Затем, увеличивая период контроля, находят его максимальное значение, при котором вероятности ошибок контроля не более допускаемых.В режиме выбора состава контролируемых параметров задаются: периодичность контроля, точность средств измерений и контрольные допуски. Затем определяется вероятность выхода каждого параметра за пределы допуска. С этой целью выходы генератора 1 с помощью коммутатора 3 поочередно подключаются только к блоку б фиксации отказов, производятся испытания и со второго счетчика 22 считывается число С.Оценка вероятности выхода параметра за пределы гарантируемого допуска определяется по формуле5 144 бб порядке роста вероятности выхода их за пределы допуска путем отключения от блока 5, определяют минимальную совокупность параметров обеспечиваюЭ5 щих заданные показатели достоверности контроля. Формула изобретения101. Устройство для моделирования технических систем, содержащее генератор сучайных сигналов, блок запуска, коммутатор, генератор тактовых импульсов и блок фиксации отказов, 15 информационные входы которого соединены с выходами коммутатора, а управ" . ляющий вход - с выходом генератора тактовых импульсов, вход запуска которого и управляющий вход коммутато ра связаны с выходом блока запуска, вход которого является входом запуска устройства, информационные входы коммутатора подключены к выходам генератора случайных сИгналов, о т - 25 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет исследования и оптимизации характеристик систем контроля, в устройство введены блок моделирова- З 0 ния системы контроля и блок регистрации, первый вход которого соединен с выходом блока моделирования системы контроля, информационные входы которого связаны с выходами коммутатора, второй вход блока регистрации подключен к выходу блока фиксации отказов, третий вход и управляющий вход блока моделирования системы контроля соединены с выходом генератора тактовых 40 импульсов, четвертый вход блока регистрации соединен с выходом блоказапуска, причем блок моделированиясистемы контроля, содержит группу уз.лов формирования уставок, группу уз-,29 6лов сравнения, группу ключей и элемент ИЛИ, выход которого является выходом блока моделирования системы контроля, группа входов соединена с выходами ключей, управляющие входы которых служат управляющим вхогом блока моделирования системы контроля, а информационные входы связаны с выходами узлов сравнения, первые входы которых образуют информационные входы блока моделирования системы контроля, а вторые входы подключены к выходам узлов формирования уставок.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок фиксации отказов содержит группу источников напряжения, группу узлов сравнения, группу триггеров, элемент ИЛИ и формирователь импульсов, вход которого является управляющим входом блока, :а выход соединен с нулевыми входами триггеров, единичные входы которых связаны с выходами узлов сравнения, первые входы которых служат информационными входами блока, а вторые входы подключены к выходам источников напряжения, прямые выходы триггеров соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого служит выходом блока.3. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок регистрации содержит первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И и три счетчика, входы сброса которых соединены с четвертым входом блока, счетные входы первого и второго счетчиков связаны с выходами элементов И, первые входы которых и входы элементов НЕ являются соответственно первым и вторым входами блока, вторые входы соединены с выходами элементов НЕ, а третьи входы и счетный вход третьего счетчика подключены к третьему входу блока.