Устройство для статистического моделирования сложных систем

Союз СоветскикСоциал истнчесникРеспублик ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт, свн М. Кл. Э С 06 Р 15/(2 вл рнсо пнем заявки3 Ъеударстеккнык комитет СССР) Заявитель 4) УСТРОЙ ВО ДЛЯ СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРЭВАСЛОЖНЫХ СИСТЕМ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использованопри статистическом моделировании восстанавливаемых в процессе эксплуатациисложных систем, имеющих структурнуюизбыточность, с целью определения показателей надежности этих систем,Известны модели невссстанавливаемойсложной системы, представленной в видеграфа, содержащее запоминающие триггеры,управляемые ключевые схемы, которыевыходами управления подсоединены к выходам запоминающих триггеров и соединены между собой в схему, отображающуюграф, и триггер результата. е получить постанавливаемой теристик свизыми ребрами 2 электрической етствуюшими розыгрыша Такие модели позволяютазатели надежности невосложной системы из харакости графа с вероятностипределяемых из наличияроводимости между соотвершинами по результатакостояния ребер Г 13 2Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для моделирования вероятностно. го графа, содержащее блок кодирования и декодирования команд с ЭВМ, электронный коммутатор, с тт+3 выходными шинами, и триггеров памяти, п 1 управля.емых ключевых схем, п вентилей, логич скую схему. и триггер результата. фун ционирование устройства происходит по циклам. Каждый цикл содержит тактовые моменты времени . С, - сброс триггеров памяти и триггера результата; 7 выдача импульсов на вентили; Г+, испытание схемы, отображающей граф на проводимость; , + - съем информации с триггера результата Г 2)Известное устройство позволяет в каждом цикле испытаний (каждой реализации) оценивать проводимость (связность) вероятностного графа Ьо отношению к пространственной картине распределения разомкнутых ребер (отказов сложной системе) .3 08721Однако при этом не учитывается распределение размыканий ребер (отказов) во времени и воэможность текущего вос- становления разомкнутъи ребер (отказов в системе) в случае потери проводимости графа, что соответствует потере работоспособности сложной системы, В известном устройстве испытание графа на проводимость проводится в конце реализа-. ции после пространственного набора раэ р мыканий его ребер, что также сужает область его применения, поскольку оно не позволяет после раэмыкания очеьецного ребра контролировать текУщую проводимость графа, соответствующую текущей д работоспособности сложной системы.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования процесса восстановления сложньк систем,Для достижения постввленной.цели в известное устройство, содержащее регистр памяти, триггер результата, наборное поле и группу управляемых ключевых схем, управляющие входы которых соединены соответственно с выходами регистра памяти, а информационные входы и выходы управляемых ключевых схем группы соединены с соответствую- шими контактами наборного поля, соеди- й няемыми в соответствии с топологией моделируемой системы, введены одно- вибратор, Формирователь импульсов, генератор случайного потока импульсов, дешифратор, генератор случайного временного интервала, элемент задержки, элемент И, два элемента ЗАПРЕТ. и генератор случайного числа, группа выходов которого через дешифратор соединена с группой информационных входов регист 40 рв памяти соответственно, вход одновибратора является входом устройства и соединен с установочным входом регисгра памяти и нулевым входом триггера результата, а выход одновибратора подключен к входу Формирователя импульсов и перво 4 му входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора случайного потока импульсов, а выход подключен к входу генератора случайного числа, и через элемент задеркки - к информационному входу элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с вхо дом генератора случайных временных интервалов, выход которого подключен к упракляищим входам регистра нвмяти и второго элемента ЗАПРЕТ, информационный вход которого соединен с выходом Формирователя импульсов, а выход - с 6 4единичным входом триггера результата,единичный выход которого является выходом устройства, информационный и управляющий входы первого элемента .,ЗАПРЕТ соединены с соответствующимиконтактами наборного поля,Устройство ориентировано на восстанавливаемые сложные системы, для которых существенный интерес представляютпоказатели надежности на конец времениэксплуатации и характерно следующее:сисгема содержит щ различных элементов; появление количества отказов элементов О, 1, 2,., гп и время появлениякаждого отказа в пределах всего времениработы системы подчиняются произвольным законам распределения, определяемых расчетными или экспериментальнымимегодами; в процессе эксплуатации рабо.тоспособность системы непрерывно контролируется; в случае потери работоспособности система немедленно полностью восстанавливается; время восстановления подчиняется любому заданномуи закону распределения,На чертеже приведена структурнаясхема устройства.Устройство содержит генератор 1случайного потока импульсов, одновибратор 2, элемент И 3, генератор 4 случайных чисел, дешифратор 5, регистр 6памяти, группу ключевых схем 7,7, 7, элемент 8 задержки, первыйэлемент ЗАПРЕТ 9, формирователь 10импульсов, второй элемент ЗАПРЕТ 11,генератор 12 случайных временных ин-тервалов, григгер 13 результата, наборное поле 14.Устройство работает следующим образом,Сигнал опроса, соответствующийочередной статической реализации, поступающей на вход устройства, устанавливает регистр 6 памяти в исходное состояние, отпирая тем самым ключевые схемы7, 7, 7 п, опрокидывает в исходное состояние триггер 13 результата изапускает одновибратор 2, который открывает элемент И 3 на заданное время ьФ, соответствующее времени. работысистемы, В течение этого времени импульсы от генератора 1 случайного потока импульсов поступают на вход генератора 4 случайных чисел и запускаютего. При этом с приходом каждого запускакяцего,импульса на выходе генератора 4 формируется одно случайное число, например, в двоичном коде, котороепоступает на входы дешифрагора 5, где5 9872дешифруется и по соответствукнцей шинеопрокидывает тот триггер регисгра 6памяти, номер которого соответствуетномеру 1 выходной шины дешифраторв 5.При этом запирается ключевая схема 7,соответствует отказу 1 -го элементасложной системы,Кщкдый запускающий импульс задерживается элементом 8 задержки нв время от момента генерации случайного чу ла в генераторе 4 до момента звпнраниясоответствующей ключевой схемы Ь 1 и.подается на вход моделирующей, набранной на наборном поле схемы дляиспытания ее на проводимость и на первый вход первого элемента 9. Если проводимость модулируюшей схемы междуее входом и выходом отлична от нуля,чго соответствует работоспособному состоянию сложной системы, этот импульс З 0появляется на выходе модулируюшей схемыи поступает на второй вход первого элемента 9. При этом первый элемент ЗАПРЕТ 9 звлирается и импульс с его первого входа нв выход не поступает. 25Если проводимость моделирующей схемымежду ее входом и выходом равна нулю,что соответствует отказу сложной системы,. запирающего импульса на второмвходе элемента ЗАПРЕТ 9 не будет, и 50импульс с первого входа поступает наего выход,Таким образом, в зависимости отпространственной картины накопленныхэлементарных отказов в сложной системе,35которая моделируется состоянием соответствуюших ключевых схем, различаетсяработоспособное и неработоспособное состояния системы. Факт отказа сложнойсистемы фиксируется наличием импульсана выходе первого элемента ЗАПРЕТ 9.В случае отказа импульс с выходв первого элемента ЗАПРЕТ 9 запускает генератор 12 случайных веременных интервалов, нв выходе которого формируется импульс напряжения случайной длительностив 1, соответствующий времени восстановления системы в данной статистическойреализации, который сбрасывает в нольвсе триггеры регистра 6 памяти, удерживая их в этом состоянии на время д50(восстанавливает систему), и запирает повторому входу второй элемент ЗАПРЕТ 11По окончании времени ь 1 задним фронтом импульса с выхода одновибратора 2запускается формирователь 10 импульсов,который формирует на выходе один импульс, момент появления которого соог- .Ъветствует времени окончания статистичес 16кой реализации (работы системы). Этот импульс поступает на первый вход второго элемента ЗАПРЕТ 11. Если в момент окончания статистической реализации системы находится в режиме восстановления, то второй элемент ЗАПРЕТ 11 заперт по второму входу напряжением с выхода генератора 12, и импульс .с первого вхо да элемента ЗАПРЕТ 11 на его выход не проходит, т.е. триггер 13 результата остается в исходном состоянии.Этот случай соответствует тому, что в интересующий нас момент конца работы системы последняя неработоспособна. Такая реализация считается неуспешной.Если же звпираквцего напряжения на втором входе алементв 11 не будет, то импульс с его первого входа постуйит нв выход и опрокинет триггер 13 резулнгата. В атом случае, считается, что в мо-: мент окончания работы система работоспособна, а сама реализация успешна,Таким образом, анализируя состояние григгера результата в каждой реализащп цикла статистических испытаний предла-гаемого устройства, можно получить оценку надежности слакной системы, на момент окончания ее работы с учетом восстановлений по формуле. Р дМ= - 1Мгде и - количество успешных реализаций 1М - обьем статистической выборки.При настройке устройства задаются следуюшие его параметры: интенсивносгь потока Л и закон распределения интервалов. между импульсами случайного потока ,на выходе генератора 1; временной интервал ь 1, который выбирается исходя ,иэ ингенсивности импульсного потока А, расчетных вероятностей попадания того или иного числа импульсов в этот интервал, соответствуюппи появлению того или иного числа элементарных отказов в системе за время его работы, и выбранного масштаба времени; закон распределения случайных .чйсел нв выходе генератора 4, Ьугорый, квк правило, .задается исходя из известных вероятностей отказов элементов сисгемы; среднее время восстаномения системы 41 или интенсивность восстановления системй М= , а также закон распределед ьнйя времени восстановления, который обычно бывает экспоненциальным.В этом случае также необходимо учи. тывать временной масштаб.7 9572Время задержки элемента 8 выбира-.ется иэ условияМ ), рп+д3 Ггде , . ЬФ,. = время генерации случайногочисла генератором 4;а 1 ,ь 1,п,ЬФс - время переходных процессовв дешифраторе5, регистре 6памяти и ключевых схемах7 соответствен йо.Методическую погрешность определения момента начала восстановления системы, вносимую элементом 8 задержки,можно исключить соответствуняцей задержкой импульса с выхода формирователя 10,импульсов на время й 1,Наличие величины И. 0 накладываетдополнительные ограничения на параметры случайного импульсного потока навыходе генератор 1, которые должны бытьтакими, чтобы вероятность попадания двухи более импульсов в интервал времени,меньший или равный ь 1 г, была т 1 ренебрежимо мала.30Положительный эффект предлагаемогоустройства состоит в расширении функциональных возможностей известного засчет моделирования процесса восстановления сложных систем.ЭЗформула изобретенияУстройство для статистического моде 4 ф 1 пирования сложных систем, содержащее регистр памяти, триггер результата, наборное поле и группу управляемых клю чевых схем, управляющие входы которых соединены соответственно с выходами регистра памяти, и информационные вхо 13 ды и выходы управляемых ключевых схем группы соединены с соответствующими контактами наборного поля, соединяемыми 16 8в соответствии с топологией моделируемой системы, о т л и ч а ю ш е е с ятем, чго, с целью расширения функциональных возможностей устройства засчет моделирования процесса восстановления сложных систем, оно дополнительно содержит одновибратор, формирователь импульсов, генератор случайногопотока импульсов, дешифратор, генераторслучайных временных интервалов, элементзадержки, элемент И, два элемента ЗАПРЕТ и генератор случайного числа, группавыходов которого через дешифратор соединена с группой информационных входоврегистра памяти соответственно, входодновибратора является взводом устройства и соединен с установочным входомрегистра памяти и нулевым входом триггера результата, а выход одновибратораподключен к входу формирователя импульсов и первому входу элемента И, второйвход которого соединен с выходом генератора случайного потока импульсов, авыход подипочен к входу генератора случайного числа и через элемент задержкик информдионному входу элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с входомгенератора случайных временных интервалов, выход которого подключен к управляющим входам регистра памяти ивторого элемента ЗАПРЕТ, информационный вход которого соединен с выходомформирователя импульсов, а выход - сединичным входом триггера результата,единичный выход которого является выходом устройства, информационный и управляющий входы первого элемента ЗАПРЕТ соединены с соответствующими контактами наборного поля,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Четвериков В. Н., Баканович Э, А.,Меньков А. В, Вычислительная техникадля статического модулирования. М.,фСов, радио, 19782. Авторское свидетельство СССР. Мотыль Техред С,Мигунова Корректор Л. Бокшан Заказ 660 1 лиал ППП Патент", г. Ужгород,. ул, Проектная, 4 8 Тираж 731 НИИПИ Государствпо делам изобрете 035, Москва, ЖП одписноеного комитета СССний и открытийРаушская набд,