Устройство для прогнозирования времени отказа объектов

Союз Советских Социалистических Республик(- 06 Р 15/46 6 05 В 23/02 кисоединением за Гасударстеениый комитет Совета Министров СССР по делам изооретеиийи открытий(72) Авторы изобретени Непомнящий раинский заочный политехнический институт 1) Заявит О ДЛЯ ПРОГНОЗИ РОВ АНИЯ ВРЕМЕНИ ОТКАЗА ОБЪЕКТОВ 54) УСТРО он- выИзобретение относится к вычислительной технике, а именно к счетно-решающим устройствам, и может быть использовано для прогнозирования времени отказов при испытании элементов, устройств на надежность,Ь в автоматизированных системах управления технологическими процессами.Известно устройство для прогнозирования содержащее экстраполятор, вход которого подключен к выходу системы обегвющего О контроля, а выход-к одному из входов блока вычисления вероятности безотказной работы контролируемого элемента и через схему задержки - к одному из входов блока вычисления величины, характеризующей 5 дисперсию произведенных предсказаний, второй вход последнего соединен с выходом системы обегающего контроля, а выходс вторым входом блока вычисления вероятнос 1 и, третий вход которого подключен к выходуЗт системы обегающего контроля, а выход соединен с регистрирующим устройством 111. Однако,это устройство определяет вероятностьбезотказной работы контролируемого элемента только на фиксированный отоезок оа времени, равнъй иля кратный периоду контроля, Кроме того, должен быть априори известен вид экстраполирующей функции, для чего необходимы дополнительные испытания элементов,.что связано с большими временными и материальными затратами, Использование этого устройства для целей прогнозировання времени отказа связано с большой ошибкой экстраполяции, возникающей вследствие суммирования погрешностей экстраполяций на каждом шагу, При этом длина учитываемой предыстории все время будет увеличиваться,что требует большого объема памяти, а само устройство становится нечувствительным к изменениям тенденций старения и износа контролируемого элемента.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для прогнозирования времени отказа объектов, содержащее блок,обегающего котроля, соединенный с блоком управления, ходы которого соединены соответственно с управляющим входом блока памяти и первым вхс лом блока вычисления" вероятностттыхО параметров, выход которого соединен с тремя входами блока памяти, а в.,оды последнего соединены с первым входом блока управления, элементы совпадения и регистратор. Это устройство имеет все ге же не. достатки, что и описанное выше,й 3.Цель изобретения - повышение точности прогнозирования и расширение области применения устройства,Достигается это тем, что оно содержит блок прямого функционального преобразсвания, два блока обратного функионадьного преобразованияблок умножения и блок вычисления разности. Выход блока управления соединен с соответствующими входами 15 элементов совпадения; выход блока вычисдения вероятностных параметров через соответствующиеэдементы совпадения соеди-нен с входами блока прямого функционального преобразования, первого и второго 2 блоков обратного функционального преобразования, и четвертым и пятым входами блока памяти, Четвертый и пятый выходы блока памяти через элементы совпадения соединены с вторым и третьим входами блока вычисления вероятностных парамегроь с четвертым входом которого через элемент совпадения соединен выход блока прямого функкионадьного преобразования. Выход второго блока обратного фущтнионадьного преоб зО разования соединен с вторым входом бло.ка умножешя, первый вход которого соединен с первым выходом первого блока обраэ ного функттионадьного преобразования, а его второй выход соединен с вторым входом З блока управления. Третий вход последнего соединен с входом регистратора и выходом блока умно."хення, который через соответствующие элементы совпадения соединен с шес тым входом блока памяти 9 первым входом ф бдока вычисления разности второй вход ко .торого через эдеменг совпадения соединен ,с шестым выходом блока памяти, а выходс четвертым входом блока управления, пятый выход которого соединен с седьмым выходом блока памяти.Устройство реализует алгоритм прогно эирования выхода контролируемого парамет 91 Фра за допустймые пр деды.3На основе обработки значений у;, обра О эующих учитываемую предысторию, определяют вероятностные характеристики р и ; н совокупность прогнозируемых значений 7-. по формулам55 где Л й- статистические моменты9 9-второго порядка, определяющие реализацию многомерной случайной функции сос тояния контролируемого па-раметра в 1-1 и 4-Йточках;где , 9- .разность статистическихмоменгов второго и первогопорядков в- 1 иточках;40, +2 у 3 4-М)(3) р -кратное повторение этого алгоритма позволяет получить последовательность прогнозов, С дедью повышения точности и снятия ограничений на вид экстоаполирующей функции применяется,повторное прогнозирование по полученной совокупности значений Г ., При этом определяются параметры 8, В, К, А экспоненциадьной функции, используемой для прогнозирования изменения энвченийТ, в будущие моменты времени по формулам где 6; В -.сгатиатнческие моменты второго порядка, определяющиереализацию многомерной случайнбй функции распределениязначений отказа в1,и 1"йточках,- (5)1 иТ;-;.,; 1-1где 8 ,- разность статистическихмоментов второго и первого порядков в-9 иФ1-И65,1-1С 9(4 +2)А 8(7)УЗ=Де"5. (8)Конечным значением Т 9, при котором наступает отказ, считается то, прй ко-, тором ь 4 8 9 . где 6 - заданная точ- ность приближения, ь определяется по формулегде 1 -. прогнозируемое значение отказана предыдущем шаге,Т - прогнозируемое значение отказана текущем шаге.Это позволяет уменьшить обьем априорной информации по сравнению с известнымиустройствами, уменьшить обьем памяти,осуществить прогнозирование на большойотрезок времени и повысить точность нрогнозиров анин.На чертеже приведена блок-схема устройства дпя прогнозирования времени отказа.Устройство содержит блок 1 сбегающегоконтропя бпок 2 управления, блок 3 вычиспения вероятностных параметров, бпок 4 операгивной памяти, эпементъ 5-15 совпадения,бпок 16 прямого функционального преобразования, первый 17 и второй бпок 18 обратного функционвпьного преобразования, блок 19умножения, элементы 20 и 21 сравнения, 1 Облок 22 вычислении разности, регистраторр 23,Бпок 1 обегающего контроля, спужащийдпя коммутации контролируемых объектов,соединен с бпоком 2 упрввпения работойустройства. Этот блок соединен с бпоком3 вычиспения вероятностных параметров,выход которого соединен с первым, вторыми третьим входами блока 4 оперативной па 20мяти где хранятся вепичины л,8;а первый, второй и третий выходы блока4 оперативной памяти соединены с бпоком2 управления,Блок 3 вычиспения вероятностных параметров, вычиспяюший значение 1;через первый вход элемента совпадения 5, второй вход которого соединен,. с бпоком 2 управ- пения, подключен к входу бпока 16 прямого функционапьного преобразования, осушествпяющего вычиспение 1 иТБпок 16 черезпервый вход эпемента совпадения 6, второй вход которого соединен с бпоком 2 управления, соединен с четвертым входом блока 3 вы чиспения вероятностных параметров. Четвертый и пятый выходы блока 4 оперативной памяти, где хранятся вепичиныд ., 3лчерез первые входы эпементов совпадения 7 и 8,;вторые входы которых соединены с блоком 2 управления, подключены к второму и третьему входам блока 3 вычисления вероятностных параметров. Выход последнего через первые входы эпементов совпадения 9 и 10, вторые входы которых соединены с блоком 2 управления, подключены юк четвертому и пятому входам блока 4 оперативной памяти, где хранятся величины 9, и, . Выход блока 3 вычисления вероятностных параметров через первый вход эпемента 11 совпадения, второй вход. которого, подключен к блоку 2 управпения, соединен с входом первого бпока 17 обраэного функционального преобразования, осушествпяющего вычисление 8 ; Выход бпока 3 вычисления вероятностных параметров через первый вход эпемента 12 совпадения, второй вход которого подключен к блоку 2 управпения, соединен с входом второго бпока 18 обратного функционапьного преобразо ванин, вычиспяющего значение А. Первый выход первого блока 17 обратного функционального преобразования и Выход ВтРрого блока 18 обратного функционвпьного преобразования подкпючены к первому и второму входам блока 19 умножения, вычисляюиего уточненное прогнозируемое значение 1 , Выход блока 19 умножения и второй выход первого бпока 17 обратного функционвпьного преобразования подкпючены к второму и третьему входам блока 2 управлении, где с помощью эпементв 20 сравнения, осуцествпяется сравнение Т с будущим моментом времени. Выход блока 19 умножения через первый входэпеменга совпадения 13, второй вход которого подкпючен к блоку 2 упрввпения, соединен с шестым входом бпока 4 оперативной памяти, где хранится вепичинаТ . Этот же выход ;блока 19 через первый вход элемента сов:падения 14, второй вход которого подкпючен к бпоку 2 управпения, соединен с пер:вым входом блока 22 вычиспения разности, вычисляющего значение в . Шестой выход блока 4 оперативной памяти, где хранит,"ся значение,Т , через цервый вход эпемента 15 совпадения, второй вход которого подключен к бпоку 2 управпения, соединен ; с вторым входом бпока 22 вычисления разности. Выход бпока 22 вычисления разнос:ти и седьмой выход бпокв 4 оперативнойгпамяти, где хранится величина С, подкпючены к четвертому и пятому входам бпока 2 упрввпения, где в эпементе сравнения 21 осуществляется сравнение ь и Я Выход бпока 19 умножения 1 соединен с первым входом регистратора 23, второй вход которого подкпючен к блоку 2 упрввпения.Устройство дпя прогнозирования времениотказа работает спедующим образом. Информация о значении параметра у, характеризующего текущее (в л момент времени) значение функции состояния контролируемого объекта, через блок 1 обегаюшего контро пя и блок 2 управления поступает на блок,3 вычисления вероятностных параметров, Поспедуюшая работа устройства нв протяже,нии всего периода вычисления прогнозируемого значения отказа осушествпяется в 5 О .15 тактов.В первом такте с бпока 4 оперативнойпамяти через блок 2 управпения поступают нолер производимого прогноза л и параметр 3 , характеризующий предысторию, в блок 3 вычисления вероятностных параметров, где вычиспяется значение р; . Во второмтакте, аналогично предыдущему, вычисляет ся значение параметра х, В третьем так, те аналогично вычиспяется значение параметр ра Р" , В четвертомтакте вычиспенноезначение параметра Т, через эпемент 5 сов566251 7гчдения по сигналу с блока 2 управления поступает в блок 16 прямого функционального преобразования, в кгором вычисляеъся значение ЬТ . Вычисленное значение 1 кТ,; по сигналу с блока 2 управления через элемент совпадения 6 поступает в блок 3 вычисления вероятностных параметров.В пятом такте параметр 8;с блока 4 оперативной памяти через элемент 7 совпадения по сигналу с блока 2 управления поступает в блок 3 вычисления вероягностных параметров, где вычисляется значение 8. Вы- . численное значение 9 через элемент 9 совпадения по сигналу с блока 2 управления записывается в блок 4 оперативной 15 памяти.В шестом такте параметр 8; с блока 4 оперативной памяти через элемент. 8совпадения по сигналу с блока 2 управле ния поступает в блок 3 вычисления 20 вероятностных параметров где вычисляется значение 8; . Вычисленное значение В, через элемент 10 совпадения по сигналу с блока 2 управления зяписываегся в блок 4 оперативной памяти.В седьмом такте в блоке 3 вычисления вероятностных параМетровосущес твляется вычисление параметра К экспоненциельной функции.В восьмом такте значение К с блока 3 З 0 вычисления вероятностных параметров через элемент 11 совпадения по сигналу с блока 2 управления поступает в первый блок 17 обратного функционального преобразования, где. вычисляется 8-К МВ девятом ге.".ге значение В; с блока 3 вычисления вероятностных параметров через элемент 12 совпадения по сигналу с блока 2 управления поступает во второй40 блок 18 обратного функционального пре образования, где вычисляется параметр А экспоненциельной функции,-1(В десятом такте значения Ви А с блоков 17 и 18 поступают в блок умножения 19, где вычисляется значение параметра Т 5Б одиннадцатом такте значение Т с блока 19 и значениес блока 17 поступаот на элемент сравнения 20, осуществля юший проверку условияТй 3. Если это условие не выполняется, то в блоке 17происходит увеличение параметрана единицу, и далее устройство работает аналогично рассмотренным выше 8, 10, 1155 тактам. Если это условие выполняется, то в двенадцатом такте значение Т; с блока 19 и значеннеТс блока 4 оперативной памяти через элементы 14 и 15 соипаде 40 ния по сигналу с блока 2 управления посгу 8пеют в блок 22 вычисления разности, осуществляющего выполнение значения АВ тринадцатом такте, значение Т с блока 19 через элемент совпадения 13 по сигналу с блока 2 управления записывае сяв блок 4 оперативной памяти,В четырнадцатом такте значение Ь сблока 22 и значение величины Я с блока4 оперативной памяти поступают на элементсравнения 21, выполняющий проверку условняьЕ, Если это условие не выполняется,го устройство начинает работать с первоготакта; если же вь:полняегся, то в пятнадцатом такте по сигналу с блока 2 управления прогноэируемое значение времени отказа регистрируется цифропечатающим устройством - регистром 23.Данное устройство позволит сократитьвремя испытании объектов в 2-3 раза, атакже затраты на испытания и сроки освоения новой продукции. фо.рмула изобре гения Устройство для прогнозирования времени отказа объектов, содержащее блок обегающего контроля, соединенный с блоком управления, выходы, которого соединены соответственно с управляющим входом ,лока памяти и первым входом блока вычисления вероятностных параметров, выход которого соединен с гремя входами блока памяти, выходы которого соединены с первым входом блоке управления, элементы ,совпадения и регистратор ", о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что, с пелью повышения точности прогнозирования и расширения области применения устройства, оно содер.жит блок прямого функционального преобразования, два блока обратного функциональноо преобразования, блок умножения и блок вычисления разности, выход блока упр 1 вления соединен с соответствующими входамиэлементов соВладения, выход блока вычисления вероятностных параметров через соответствующие элементы совпадения соедь- нен с входами блока прямого функционаа ного преобразования, первого и второго блоков. обратного функционального преобразования, с четвертым и пятым входами блока памяти, чет вертый и пятый вь 1 ходы которого через элементы совпадения соединены с вторым и третьим входами блока вычисления вероятностных параметров, с чегвергым входом которого черезэлемент совпадения соединен выход блока прямого функционального преобразования,выход второго олока обратного функционельного преобразования соединен с вторым входом блока умножения, первый вход котороЗаказ 2435/34 Тираж 818 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб. д. 4/5 Филиал ППП Патенгф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 9го соединен с первым выходом первого блока обратного функционального преобразования, второй выход которого соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с входом регистратора и выходом блока умножения, который через еоответсгвующие элементы совпадения соединен с шестым входом блока памяти, первым,входом блока вычисления разности, второй вход которого через элемент совпаде 10ния соединен с шестым выходом блока памяти, а выход - с четвертым входом блокауправления, пятый выход которого соединенс седьмым выходом блока памяти.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Авторское свидетельство СССРИо 207471, М. кл. (3. 06 Г 15/46, 1966.2, Авторское свидетельство СССР 1 ОХо 386399, М. кл, ( 06 Г 15/46, 1970,