Устройство для прогнозирования надежности

Союз Советских Социалистических Ресублин(51)М. Кл. С 01 В 31/28 с присоединением заявки йо(23) Приоритет Государственный комитет С,ССР по дедам изобретений н открытийДата опубликования описания 150 8,81(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано при прогнозировании надежности технических объектов, свойства которых восстанавливаются в процессе эксплуатации.По основному ант,св. Р 559198 известно устройство для прогнозирования надежности, содержащее коррелятор, выход которого соединен с первым входом анализатора случайного процесса, а вход - со вторым входом анализатора случайного процесса, выход которого через вычислительный блок соединен с первым входом блока воэведе ния в степень, второй вход которого соединен с первым выходом блока уп-.равления, а выход - с первым входом блока произведения, второй вход которого соединен с блоком дифференциро О вания, а выход - с вторым входом сумматора, первый вход которого соединен со вторым выходом блока управления, а выход - с регистрирукщим блоком 11.Недостатком этого устройства является невозможность прогнозирования надежности восстанавливаемых технических объектов по причине отсутствия блоков, позволяющих оценить изменение сопротивляемости объекта вследствие проведения восстановительных мероприятий, Применение прототипа для прогнозирования надежности восстанавливаемых технических объектов приводит к существенному занижению оценок надежности (особенно при большой глубине прогноза)Цель изобретения - повышение точности прогноза за счет учета восстанавливаемости технических объектов и расширение области применения.Поставленная цель достигается тем, что устройство прогнозирования надежности снабжено делителем, блоком сравнения, блоком памяти, блоком вычитания, умножителем и вторым сумматором, причем первый вХод делителя соединен с выходом коррелятора, второй вход - со вторым входом устройства, выход - со вторым входом блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу блока управления, а выход - ко входу блока управления и к третьему входу второго сумматора, выход которого соединен с третьим входом устройства и входом блока памяти, выход которого соединен со входом блока дифференциррвания и с первым входом блока вычитания, второй20 вход которого подключен к четвертому, входу устройства и второму входу второго сумматора, а выход - к первому входу умножителя, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход - с первым входом второго сумматора.На чертеже представлена блок-схема устройства для прогнозирования надежности.Устройство содержит коррелятор 1, выход которого соединен с первым входом анализатора 2 случайного процесса, а вход является первым входом .устройства. Анализатор 2 своим вторым входом подключен ко входу 1 устройства, а выходом ко входу вычислительного блока 3, выход которого соединен с первым входом блока 4 возведения в степень, Второй вход блока 4 подключен к первому выходу блока 5 управления, а выход - к первому входу блока б произведения, Второй вход блока б соединен с выходом блока 7 дифференцирования. Второй выход блока 5 подключен к первому входу. первого сумматора 8, соединенного своим вторым входом с выходом блока б. Выход сумматора 8 соединен с входом регистрирующего блока 9, выход которого является выходом устройства. Выход коррелятора 1 соединен также с первым входом делителя 10, второй вход которого является входом 11 уст. - ройства, а выход - вторым входом блока 11 сравнения. Первым входом блок 11 подключен к первому выходу блока 5, а.выходом - со входом блока 5.Третий вход и устройства соединен со входом блока 12 памяти, выход которого подключен к входу блока 7 и первому входу блока 12 вычитания. Второй вход блока 13 является входом й устройства, а выход - первым входом умножителя 14, второй вход которого подключен к выходу первого сумматора 8, а. выход являетсяпервым входом второго сумматора 15. Второй вход сумматора 15 подключен ко входу ч устройства, третий вход - к выходу блока 11, . а выход - ко входу блока 12.Прогноз надежности технического объекта в любой промежуток времени периода нормальной эксплуатации можно осуществить аппаратурно, реализовав выражение: К и1 с(о) ъЕ Г(г с 1 Г" (ь) ) ( " )гз 1где Й(.и) = Вери р и - функция надежности или вероятность того,что за время с = и д. ни разувнешнее по отношению к устройству случайное воздействие 0(с) непревысит допустимого,и - глубина прогноза, выражаемаячерез число интервалов корреляции внешнего воздействия (ис/ьТ ); интервал корреляции случайного внешнего воздействия О(с);цр)(1(ЬГ - наибольшее случайное воздействие на интервалевремени, равном интервалу корреляции;Е(О) = Вер( О ( О( - функция распределения некоррелированных максимумов внешнего воздействия наинтервалах корреляции;ЕО (г) = ВерП ( г/генг, г+дг - условная функция распределениявнешнего воздействия относительно гипотезы о том, что предельное(допустимое) значение воздействияпринадлежит элементарному отрез ку г,г+дг(;Е"(г) = Вериг ( г 1 - функция раслпределения сопротйвляемости г,которой устройство обладаетв данный момент времени - основная и исчерпывающая характеристика допустимого предела величинывнешнего воздействия, приводящего технический объект к отказу,дЕ" (г)=Веге( г,г+дг) - вероятность элементарной гипотезыг с Й ( г + дг.В общем случае восстановление технического объекта после отказа можетбыть произведено до отличного от исходного уровня сопротивляемостии ЗО описываемого функцией распределенияЦ(г), т.е. у Ф х и Е"(г) Ф Е(х),После восстановления техническийобъект продолжает эксплуатироватьсяв неизменных условиях внешнего нагру жения, т,е. ь ь сои М Р (г) - соиэЬ. Периодичность возможных восстановлений по ликвидации отказов определяется принятым для данного технического объекта планом технического обслуживания (ТО), который характеризуетсяпродолжительностью межрегламентногопериода дс - интервалом времени 4 между соседними ТО, проводимыми в моменты времени с;и с соответственно, т.е. дс; = с; -с;= 1(1)о .С учетом сказанного, для восстанавливаемого технического обекта 50 Р (г)=Р(г) ирн вС:с-оПусть первое ТО на техническомобъекте производится в момент с, Вероятность безотказной работы эа пе,риод Ьс равна(в соответствии с (1,Р "(и.)"- Р(г) Дул(г)где и = И/ьТ,В любой момент60иС ВО,Ф,)1 д(т)=7: 7(г) СЗР(Х),дЕ и:(ИТехнический объект за период В с1 ожет отказать (с вероятностью855555 25 Если до первого ТО объект не отказал, то в ходе ТО не восстанавливается, если же отказал, то восстанавливается до уровня. Тогда с учетом случайности появления отказа эа пеРиод ьс прогнозиРуемое значение 5 функции распределения сопротивляемости объекта во втором межрегламентном периоде ьс = с -с Г (г) можетбыть определено по Формуле полной вероятности 10 Гф :ВерА.-Е Вера.) ЬердН.- =ВЕрй 7 п Рл(з.)+Ьерйсо У(с)= =я(п ) ф 7)1-Рл (и 7 л (2):у ) -л ф.р л(п )лФ Е Ьс Прогноз надежности технического объекта в течение второго межрегла- . 20 ментного периода ь сл=с,ъ-с (до момента времени сс) может быть опять произведен по формуле (1) к иалп)"-1 7 л(х)1 д 7 (ъ), и-"4(1)пр где пэ ь с/ьК моменту с второго ТО объект опять может как не отказать (с вероятностью 81(пи не восстанавливать ся, так и отказать (с вероятностью 1-8(п ) и вновь восстановиться до уровня у. Прогнозируемое значение Функции распределения сопротивляемости объекта в третьем межрегламентном 35 пер иоде 4 с =с -с (до момента с ) Глопределяется по формуле пол- ноЪ вероятностиу р) я о )Р , )+ й (и ЯТ(х),Цля произведения прогноза надеж- н ости технического устройства в тече",.-.1-Ъние ь с вновь используют формулу ( ) 45к . и:(.)= рр И а; ,; где и, ьс /а. 50Используя данную схемУ последовательно, можно определить функцию надежности длявосстанавливаемого технического объекта в течение любого требуемого времени.55Устройство для прогнозирования надежности работает следующим обра-. зом.В исходном положении на входЫустройства поступает информацияс на вход 1 - о случайном внешнем воэдей- Щлствии О(с) на технический объект, например, давлении, температуры, вибрации и т.п на вход 1 - о продолжи 1тельности межрегламентных периодов ьс на вход 11 - об исходном уровр не х сопротивляемости объекта в ви"дде значения функции распределения исходной сопротивляемости Г ; налвход 1 У - об уровне у восстановления сопротивляемости после отказа в виде значения функции распределения сопротивляемости Гл(г) после восстановле 3 ния.Информация о случайном воздействии на технический объект, представленная в виде непрерывного электрЪ- ческого сигнала, поступает с входа 1 устройства на вход коррелятора 1 и на вход анализатора 2 случайного процесса. В корреляторе определяет" ся автокорреляционная функция внешнего воздействия и по ней оценивает.ся его интервал корреляции дТ, Интервал корреляции задается анализатору 2 случайного процесса, в котором непрерывный сигнал разбивается на промежутки, длительностью Е, и затем в. каждом из полученных промежутков определяются наибольшие эначения О. По выбранным значениям максимумов из интервалов разбиения случайного сигнала вычислительным блоком 3 определяется условная вероятность Г 8 (г), которая поступает вблок 4 возведения в степень, гдеОна возводится в степень и, задаваемую блоком 5 управления от исходного значения п=1 с постоянным возрастанием на единицу, и поступает на первый вход блока б произведения.Информация о значении функции Г(, представленная в виде импульсного сигнала постоянной амплитуды,поступает на вход блока 12 памяти,где запоминается и постоянно выдается на вход блока 7 дифференцирования и первый вход блока 13 вычитания,С выхода блока 7 сведения о предельных,возможностях объекта поступают ка второй вход блока 6 произведения. Блок 6 произведения определяет величину Гл (г)1"дГ (г), которая затем.Ц х К раэ суммируется в первом сумматоре 8, .с которого текущее значение функции надежности йплл(п) поступает через регистрирующий блок 9 на выход устройства. Текущее значение ВД(п) также поступает с выхода блока 8 на второй вход умножителя 14,Информация о значении Функции Гл, представленная в виде непре- Мрывного электрического сигнала пос" тоянной амплитуды, поступает на вторые входы блока 13 вычитания и второго сумматора 15, Блок 13 вычитания определяет разность Функций Г" (г)- Г(г)., которая в умножителе 14 умножается на текущее значение йд(п) и, поступив во второй сумматор 15 через вход 1, складывается со значением Гл , подготавливая значения функции распределения сопротивляемости Г"(к) в последующем межрегламентномпериоде. Ввод в блок 12 памяти значения Гл (к) с выхода второго сумматора 15 осуществляется по команде от блока 11 сравнения, поступающей на третий вход блока 15.Информация о продолжительности межрегламентных периодов ь с в виде последовательности импульсных сигналов постоянных амплитуд поступает со входа 11 устройства на второй вход делителя 10, вычисляющий с помощью деления ь с на интервал корреляции ь 1, значение которого поступает из коррелятора 1, значения глубин прогноза и; в каждом межрегламентном периоде. С выхода делителя 10 последовательность значений и;, поступает на 15 второй вход блока 11 сравнения, осуществляющего сравнение текущего значения глубины прогноза (поступающего на первый вход блока 11 с первого выхода блока 5 управления) со значе ниями п;, начиная с первого значения иПри достижении равенства п=п, блок 1 сравнения выдает сигнал на блок 5 управления и третий вход второго сумматора 15, По этому сигналу блок 5 управления возвращается в исходное положение, при котором п=1, а блок 15 выдает на вход блока 12 памяти значение вычисленной функции распределения сопротивляемости Г (г) во втором межрегламентном периоде, которая заменяет в памяти значение Г функции распределения исходной (до первого ТО) сопротивляемости технического объекта. Устройство преходит на вычисление функции надежности й(п) во втором межрегламентном периоде. При этом в блоке 11 сравнения начинается сравнение текущего значения и с величной о, Работа блоков устройстйва при вычислении К(п) во втором межрегламентном периоде аналогично )писанной выше с той разницей, что вместо Гна вход блока 7 и первый вход блока 13 подается значение 4 Г" (г). При достижении о=о устройство переходит на вычисление КД(п) в третьем межрегламентном периоде и так далее в течение требуемой глубины прогноза. 50Положительный эффект, который дает предлагаемое изобретение, заключается в том, что оно позволяет учесть восстановление технического объекта и тем самым снизить ошибку в55сторону занижения прогнозируемойфункции надежности, в ряде случаевна 10-20. Экономический эффект 5от внедрения прецлагаемого изобретения за счет устранения избыточныхмероприятий по повышению надежностиможет быть оценен по следующей формуле стоимость резервирующих узлов и элементов технического объекта,накладные расходы на внеплавное техническое обслуживание объекта;заработная плата дополнительного технического персонала, привлекаемого к эксплуатации объекта,где 5 5тель Формула изобретения Устройство для прогнозирования надежности по авт. св. М 559198, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности прогноза ирасширения области применения уотройства, в него введены делитель, блоксравнения, блок памяти, блок вычитания, умножитель и второй сумматор,причем первый вход делителя соединенс выходом коррелятора, второй входсо вторым входом устройства, выходсо вторым входом блока сравнения,первый вход которого подключен к выходублока управления, а выход - ко входублока управления и к третьему входувторого сумматора, выход которогосоединен с третьим входом устройства и входом блока памяти, выход которого соединен со входом блока дифференцирования и с первым входом бло-,ка вычитания, второй вход которогоподключен к четвертому входу устройства и второму входу второго сумматора, а выход - к первому входу умножителя, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора,а выход - с первым входом второгосумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 559198, кл. 601 31/28, 1975855555б, Х ФСоставитель А, Бурба актор )ь Повхан ТехредЖ. Кастелевич Корректор Н. Ст аэ 6900/64 Тираж 732 Подписное ВНИИЛИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., дилиал ППП "Патентф, г. ужгород, Ул. Проектна