Устройство для определения требо-ваний k параметрам техническихустройств

ММФЬййя1Йй тяяфт к 3 рс 1. х к:.; ч ее 1.,:, ":," ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик. Дата опубликования описания 2301.81(51)М, Кл,з С 01 В 31/02 С 01 В 31/28 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К ПАРАМЕТРАМ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и можетбыть ис поль з ов ано при ра з работке ипостроении систем повышения надежности.Известно устройство, содержащееанализатор случайного процесса,коррелятор, блок возведения в степень, блок дифференцирования, сумматор, блок управления, вычислительный блок, блок произведения и регистрирующий блок 1)Недостатком известного устройстваявляется узкая область его применения в силу того, что устройствопозволяет прогнозировать только иа"дежность технических устройств (ТУ),т,е. решать прямую задачу теориинадежности. Алгоритм, положенныйв основу работы устройства, используют для решения обратной задачитеории надежности - синтеза свойствТУ с учетом заданных требований кего надежности,Известно также устройство, позволяющее прогнозировать надежность,ТУ и синтезировать требования к ихсвойствам, содержащее коррелятор,анализатор случайного процесса,вычислительный блок, блок возведения в степень, блок управления, блокпроизведения, блок памяти, блок дифференцирования, сумматор, регистрирующий блок, блок транспонированияматриц и дополнительный вычислительный блок 21,Недостатком. этого устройства" являются большие ошибки в определениисинтезируемых свойств Ту, Задача10 синтеза требований к свойствам ТУ,исходя из требований к надежностиТУ, является некорректной и решениеее методом квадратных корней илиметодом Гаусса приводит к получению15 результата, имеющего большие погрешности,Цель изобретения - повышениеточности устройства,Поставлечная цель достигается20 тем, что в устройство для определения требований к параметрам технических устройств, содержащее последовательно соединенные коррелятор,анализатор случайного процесса, вычислительный блок, блок возведенияв степень и блок транспонированияматриц, блок управления, первыйсумматор, блок памяти, блок произведения, блок обращения матриц,и ре 30 гистратор, введены три элемента И,дна элемента ИЛИ, блок формированияматриц,второй сумматор и блок срав-нения четыре входа блока памятисоединены с соотьетствующими выходами блока управления, пятый входс входом устройства, шестой вход -с первым выходом второго сумматора,седьмой вход через первый элементИ - с выходом блока произведения,три выхода 1 через первый элементИЛИ - с первым входом блока произведения, а четвертый выход - спервым входом второго сумматора,второй вход которого через второй .элемент И ссединен с выходом блокапроизведения,.соединенным через 35третий элем нт И с первым входомблска Формирования матриц, первыйвыход которого соединен с первымвходом второго элемента ИЛИ, а второй выход - через блок обращенияматриц с четвертым входом первого 20элемента ИЛИ, третий вход второгосумматора соединен с выходсм блокасравнения, выходи блока управлениисоединенц с вторыми входами первого,второго и третьего элементов И и со 2 эвторым и третьим входами блока Формирования матриц, а вход - с выходомблока сравнения, вход которого соединен через первый сумматор с нервьмвыходом второго сумматора, второй ;щвыход которого соединен с регистратором, вход блока транспониронаиияматриц соединен с пятым входоипервого элемента ИЛИ, а выход - совторым входом второго элемента ИЛИ,подключенного выходом ко второмувходу блока произведения.На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит коррелятор1, анализатор 2 случайного процесса,вычислительный блок 3, блок 4 возведения в степень, блок 5 транспо:нирования матриц, первый элементИЛИ 6, блок 7 произведения, блок8 управления, первый элемент И 9, 4блок 10 Формирования матриц, блок 11памяти, блок 12 обращения матриц,второй 13 и первый 14 сумматоры, блок15 сравнения, регистратор 16, вто-.рой элемент ЙЛИ 17 и второй 18 6и третий 19 элементы И,Устройство аппаратурно.реализуетвыражениеВ(и) =, Г(х)дГ (х), (1)И где В (и) - функция надежности иливероятность того, что завремя С=и ь; ни разувнешнее по отношению к,эксплуатируемому устройству воздействие не превцшает допустимого;Р(х) - функция распределениясопротивляемости, обоснонанная и исчерпывающаяхарактеристика допусти мого предела величинвнешнего воздействия,приводящего устройство6к отказу;наибольшее случайноевоздействие на интервалевремени, равном периодукорреляции;Р(Щ - функция распределенияунаибольших значений внешнего воздействия;и число периодов корреляциивнешнего воздействияи = 1/йГ;ьС - период корреляции исследуемого сигнала;Г (х) - условная функция распределения внешнего воздействия относительно гипотезы о том, что предельное (допустимое) значение воздействия принадлежит элементарному отрезку х с х х +Ох;д Ря(х) - вероятность элементарнойХ гипотезы,При синтезе свойств ТУ устройство.определяет из выражения (1) диакретнце значения дР(х) функции распределения сопротивляемости. Исходнойинформацией в этом случае для работыустройства являются заданные значенияФункции надежности В (и) и функцииИРЯ) распределения наибольших значений внешнего воздействия Б,При этом УСтройстно .реализуеталгоритм, вытекающий из следующихпреобразований,В уравнении В 1=г (2)представляющем компактную матричнуюФорму записи уравнения (1), векторЧ Ь Рф(Х) характеризчет требованияк синтезируемому ТУ, Эффективным методом решения системы линейныхалгебраических уравнений вида (2)является метод Зейделя,Для обеспечения положительнойопределенности матрицы задачи умножим левую и правую часть уравнения(2) на матрицу В . В результатевместо уравнения (2) решают уравнениеВ В М = В г, (3)где Вт - транспониронания матрица В(Р,;(Х) ";гай (и) - нектор правой частиураннения (2) - Функциянадежности,Введем обозначенияВтв =Ф (4)Вт г =С (5)Перепишем уравнения (3) с учетомвведенных обозначенийф 9=с (6)В векторно-матричной Форме алгоритм решения системы (6) методомЗейделя на (и+1) -ом шаге итерацииР А М+ Р С (7) где М"+" - искомый вектор приближения решения на текущем (и+1)-ом шаге итерации;9 в то же, на предыдущем шаге итерации,Ф О 00 Фэ%Р О ФФФ а16 В ч фВХФмз феи, 0 ф 1 гфуь 1 ф ф фти 0 0 фгф ффг-верхняя треугольная матА эееФеф 0 0 00 рица (9) которые получаются из исходной мат"рицы Ф .Устройство работает следующимобразом,Информация о нагрузках на исследуемое ТУ, представленная н видесигнала П(Ц, поступает на вход.коррелятора 1 и на вход анализатора2, В корреляторе 1 определяетсяантокорреляционная функция исследуемого сигнала и по ней вычисляетсяпериод его корреляции ЬГ, Период 25корреляции задается анализатору2, в котором исследуемый сигналразбивается на.промежутки 4.Ги затем в каждом из полученных промежутков определяется наибольшее 39значение, По выбранным значенияммаксимумов из интервалов разбиенияисследуемого сигнала блоком 3 определяется условная вероятностьГ(Х),.которая поступает в блок 4, Ягде возводится в степень и, Информация с выхода блока 4.представляетсобой матрицу В уравнения (3), которая в блоке 5 преобразуется н матрицу В . С выхода блоков 4 и 5через элементы.б и 17 матрицы В и Впоступают в блок 7, Полученная в результате перемножения матрица Ф посигналу К 1 блока через элемент И 19засылается н блок 10, где преобра"зуется в две треугольные матрицы 45А и Р,Блоки 5 и 10 практически идентичны и выполнены но единой схеме,Они состоят из двух счетчиков (целочисленных сумматоров) для форми-0ронания текущих номеров строки 3.и столбцаматрицы, блока пересылкичисел для выбора чисел из матрицыи записи этих чисел н матрицу позаданным номерам 1 и 1 и блока (блоков) памяти для хранения исходнойи сформированных. матриц, Отличиесостоит лишь н том что в блоке 5достаточно одного блока памяти дляматрицы В, так как транспонирование.матрицы сводится к тому, что блокпересылки меняет местами симметричныеотносительно главной диагонали элементы матрицы В, т,е, Ь,; .+ ЬВ блоке 10 требуется два блока памяти, н одном из которых хранитсяисходная матрица Ф , преобразованнаяв результате работы блока пересылкин нижнюю треугольную матрицу, а вдругом - сформированная с помощью бло"ка пересылки нерхняя треугольнаяматрица А.По команде К 2 блока 8 из блока 11вектор г через элемент ИЛИ 6 пересылается в блок 7, где перемножаетсяс хранимым там значением В . Приэтом вычисляется вектор С.На следующем этапе работы устройства по управляющему сигналу КЗ блока 8 матрица Р через блок 12 и элемент ИЛИ 6 подается н блок 7, гдезначение Р перемножается со значением С - результатом предыдущейоперации, Результатом перемноженияянляется вектор д, который по команде К 4 блока 8 через элемент И 9засылается в блок 11.В блок 7 по команде К 5 блока 8через элемент ИЛИ б засылается матрица А, где она перемножается с матрицей Р-", Полученная .н результатеперемножения матрицы Н ио командеКб блока 8 через элемент И 9 пересыГлается в блок 11. На этом подготовительные операции по вычислениюнеизвестной функции Ч методом Зейделя заканчиваются.По команде К 7 блока 8 с блока 11через элемент ИЛИ 6 в блок 7 засылается значение Н; а по команде К 8 через элемент ИЛИ б и блок 7 - приближенное Чзначение искомой функции 9Если информация о приближенномзначении отсутствует, то в качествепервого приближения в блоке 7 запиосывается значение Ч = 1,В блоке 7 матрица Н и вектор Чперемножаются и произведение по команде К 9 через элемент И 18 направляется н сумматор 13, куда по команде К 8 блока 8 из блока 11 поступает вектор ц, С выхода сумматора13 искомое значение первого шагаитерации (в дальнейшем и+1 шага)подается на сумматор 14, где определяется разность и = Чи Чи+и на блок 11, где оно записываетсявместо 9 , С сумматора 14 значениеЬн поступает в блок 15, где значение аи сопоставляется с заданнойошибкой вычислений й . В дальнейшемв этом блоке ошибка (и+1)-го шагаитерации сравнивается с Ь , Еслив результате сравнения оказывается,что 6( Ь, то итерационный процессопределения функции Ч по командеблока 15 в блок 8 прекращается изначение искомой функции У сумматора13 по этой же команде выдается нрегистр 16, а блок 8 приводится висходное состояние, В протинномслучае итерационный процесс вычислений функции Чс требуемой точностьюпродолжается, что достигается повторной подачей команд К 7-К 9 с блока 8,Применение предлагаемого устрой= ствапозволяетзначительно повысить точность определения требований и параметров технических устройств,формула изобретенияУстройство для определения требований к параметрам технических устройств, содержащее последовательно соединенные коррелятор,анализатор случайного процесса, вычислительный блок, блок возведения в степень и блок транспортирования матриц, блок управления, первый сумматор, блок памяти, блок произведения, блок обращения матриц и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены три элемента И, два элемента ИЛИ, блок формирования матриц, второй сумматор и блок сравнения, четыре входа блока памяти соединены соответственно с соответствующими выходами блока управления, пятый вход - с входом устройства, шестой вход с первым выходом второго сумматора, седьмой вход через первый элемент И " с выходом блока произведения, три выхода через первый элемент ИЛИс первым входом блока произведения,а четвертый выход - с первым входомвторого сумматора, второй входкоторого через второй элемент И соединен с выходом блока произведения,соединенным через третий элементИ с первым входом блока Формированияматриц, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, а второй выход - через блокобращения матриц с четвертым входом первого элемента ИЛИ, третийвход второго сумматора соединен свыходом блока сравнения, выходыблока управления соединены с вторымивходами первого, второго и третьегоэлементов И и со вторым и третьимвходами блока формирования матриц,а вход - с выходом блока сравнения,вход которого соединен через первыйсумматор с первым входом второго20 сумматора, второй выход которого соединен с регистратором, вход блокатранспонирования матриц соединенс Пятый входом первого элемента ИЛИ,а выход - со вторым входом второго25 элемента ИЛИ, подключенного выходомко второму входу блока произведения,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРрр Р 559198, кл, 6 01 й 31/28, 197 б,2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2535977/18-24,кл, 6 01 В 31/02, 1977,вктелъ В. МакД Н. Граб;вайа741ственного комитебретений и открытЖ, Раушская н симов оррект 019/56 Тираж ВНИИПИ Госуда по делам из113035, Москва, Заказ Подпнсноа СССРийб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул; Проектна илак