Устройство для определения оптимального значения времени регенерации ресурса системы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистнческиаРеспублик р 1)982043(51) М. Кл. с присоединением заявки Йо С 07 С 3/10(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретенийн открытийДата опубликования описания 15, 12, 82Д.В.Вакурадзе, Г.Н.Воробьев, В.гт.Сугак, В,С.Степанв,К.А. Солнцев и В. И.Ерин(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМ 7 ЛЬНОГР ЗНАЧЕНИЯ ВРЕМЕНИ РЕГЕНЕРАЦИИ РЕСУРСА СИСТЕМЫ Изобретение относится к устройству контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется нахождение и контролирование момента регенерации ресурса различных изделийИзвестно устройство для определения используемого ресурса изделия, содержащее датчик времени, подключен ,ный к датчику расхода ресурса, их блоку деления, интегратор, сумматор, подключенный к блоку умножения, датчик расхода ресурса через интегратор подключен к блоку деления, к сугв.а- тору, соединенному с блоком сравнения, подключенным к интегратору 1 11.Однако это устройство служит только для определения используемого ресурса изделия и не позволяет определить момент его восполнения 1 регенерации), от правильного выбора которого зависит время полезного функционирования системы. Наиболее близким пО технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее датчик времени, выход которого подключен к блоку Нелинейности и к первому блоку умножения;выход которого через первый сумматор соединен с входом блока деления,выход которого подключен кпервому входу второго блока умножения, второй вход которого соединен свыходом интегратора, выход второгоблока умножения подключен к блокусравнения, выход которого соединен сэлементами И, которые подключены крегистратору непосредственно и черезвторой сумматор и третий блок умнокения 1 21.Однако данное устройство такжеслужит только для определения используемого ресурса изделия и не позволя ет определить время его регенерации.Целью изобретения является повышение информативносъ-ч устройства.Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее датчиквремени, выход которого подключен квходу первого блока нелинейности,первый элемент сравнения, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй элемент И, блоки умножения, блок деления, выход которого подключен к первому входу первого блока умножения,сумматоры, интегратор и регистраторвход которого соединен с выходомтретьего элемента И, введены датчикрасхода ресурса, блоки нелинейности, блок возведения в степень, элемент НЕ, второй элемент сравнения и счетчик, выход которого подключен к первому входу первого элемента сравнения и,к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с первыми входами блока возведения в степень и блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого элемента сравнения, который соединен с первым входом второго элемента И, выход первого блока умноже,ния подключен к первому входу блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока возведения в степень, второй вход которого через эле мент. НЕ подключен к выходу первого блока нелинейности, который через вто рой блок нелинейности соединен с вторым входом второго блока умножения, выход которого подключен к входу 20 первого сумматора, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого через третий блок нелинейности подключен к первому входу интегратора, выход которого че рез четвертый блок нелинейности соединен с первым входом второго сумматора, выход которого подключен к первому входу, второго блока сравнения, выходы которого соединены с пер вым входом третьего элемента И и с входом датчика времени, выход которого подключен к входу счетчика, к второму входу интегратора и к второму входу третьего элемента И, датчик расхода ресурса соединен с вторымвходом первого блока сравнения, вторыевходы второго сумматора и второго блока сравнения подключены к входу Устройства.40Любые материальные объекты (системы) можно рассматривать как объекты,имеющие ограниченный ресурс "жизнедеятельности", который расходуется ими в процессе Функционирования.Система прекращает свое целевое функционирование в момент, когда ее ресурсполностью израсходованВ дальнейшемсистема простаивает до тех пор, покане Йолучит новую порцию этого ресурса. Очень важно при эксплуатации систем определить момент регенерации ресурса, чтобы избежать простои системы.Пусть йЕ(0, +00) текущее время Функционирования системы , г(С) - количество ресурса, выделенного для нейтрализации возмущений в момент времениСчитаем, что каждое возмущениетребует для своей нейтрализации единицу ресурса. При этом возмущения приводят к нарушениям в системе, вызыва ющим ее простойБудем полагать,также, что поток возмущений подчинен пуассоновскому закону и при этом известна(1) - интенсивность возмуще.ний, требующая для нейтрализации часть ресурса г(г,)Необходимость в пополнении ресурса наступает в тот момент времени, когда возмущение не удается устранить за счет имеющегося резерва ресурса г(1), выделенного на нейтрализацию возмущений. В этом случае вероятность того, что в момент времени 1 не требуется исполнение ресурса, равна вероятности РГЬ(г)г(1) того, что случайное число Ь(1) нарушений в системе в момент времени Г будет не более имеющегося резерва ресурса г(г), т,е.г к)").й)РЬ 1.Ю-) 1=.2.ЕПолагая, что нарушения устраняются в момент их появления и события, связанные с устранением нарушений в каждый момент времени, независимы, получаем следующее выражение для вероятности Р(1) = Р(й 1) того, что в случайный момент времени Г возникает необходимость пополнения ресурса из-за его нехватки, причем г где С - текущий момент времени. Будем иметьР = й Р(К), (2)К:3где Р(К) определяется в соответствии с выражением (1). Прологарифми-ровав выражение (2), полагая единицу измерения времени достаточно малой и переходя от дискретного времени к непрерывному, получим в пределе следующее, удобное для расчета, выраже- ние Р(1) = ВХР ( ) ЬР(К)ЙК)вероятности того, что на интервалевремени от 0 до Г не потребуетсяпополнение ресурса, откудай1-Р =0(С) =1- ЕХр (Хор(К) аК)Оесть вероятность того, что в моментвремени й потребуется пополнениересурса,Используя выражение (1), вероятность Я(г,) запишемцк):)-ехреие - :, - е ак).а Ь) ).1 - 3.И,)Оптимальный момент времени С, когданеобходимо пополнить ресурс в системе, необходимо выбирать из условия,когда вероятность Л(1) того, что вмомент времени С потребуется пополнение ресурса, превысит некоторуюзаданную вероятность Р, т,е. будетвыполняться Я(1) Ъ Р, т.е, выражениедля момента времени Сзапишется1 к-еф)-екр(ек, 1, е к)ак)кк .Информация. о моменте времени 1, скоторого следует производить регенерацию ресурса, позволяет более целенаправленно осуществлять процесс эксп луатации системы и получать путем проведения своевременного восстановления ресурса максимум времени ее полезного функционирования.На чертеже приведена блок-схема устройства.Схема содержит датчик 1 времени, счетчик 2, осуществляющий подсчетчисла нарушений системы, датчик 3 30 расхода ресурса, первый элемент 4 сравнения, первый элемент И 5, первыйблок б умножения с накоплением, вычисляющий значение факториала,первый блок 7 нелинейности, реализующий 15 функцию - Ц 1), элемент НЕ 8,второй блок 9 нелинейности, реализующий функцию Е "ф, блок 10 возведения в степень, блок 11 деления, второй блок12 умножения, первый сумматор 13, второй элемент И 14, третий блок 15 нелинейности, реализующий функциюкЬ. - е1:0интегратор 1 бчетвертый блок 17 не линейности, реализующий функцию ,ВХЬ 1.ЕС ДК) второй сумматорЮМ в1второй элемент 19 сравнения, третий; элемент И 20, регистратор 21Устройство работает следующим образом. В процессе функционирования системы на нее в каждый момент времени, 35 ;текущее значение которого вырабатывается датчиком 1 времени,воздействуют различные возмущения, которые приводят к нарушениям системы,вызывающим ее простой. При этом дат чик 1 времени с шагом ЬС задает в порядке нарастания последовательность возможных значений времени Г=С+ЬГ, которые характеризуют возможный момент регенерации РесуРса 45 системы.В счетчике 2 осуществляется подсчет числа нарушений, требующих для своего устранения соответствующее количество единиц ресурса, поступающего из датчика 3 расхода ресурса на первый вход первого элемента 4 сравнения, на второй вход которого поступает с выхода счетчика 2 количество нарушений в системе в данный момент времени, В первом элементе 4 сравнения сравнивается величина г(1) ресурса на нейтрализацию возмущений в системе с количеством нарушений 1 в системе, В случае, когда ресурса на нейтрализацию возмущений окажется не менее числа 1 нарушений в данный момент 6 О времени, т.е. г(йУг 1), управляющий сигнал с первого выхода первого элемента 4 сравнения поступает нЪ, первый вход первого элемента И 5, на второй вход которого с выхода счетчика 2 по ступает значение 1 числа нарушений в системе в данный момент времени. С выхода первого элемента И 5 значение числа нарушений в системе в данный момент времени поступает на второй вход первого блока б умножения, в котором подсчитывается значение факториала величины 1, т.е. вычисляется 1Выход датчика 1 времени также соединен с входом первого блока 7нелинейности, реализующего функцию в ,3.(й), т,е. определяющего взятое с обратным знаком значение интенсивности поступления возмущений в систему в каждый момент времени, вырабатываемый датчиком 1 времени. С выхода первого блока 7 нелинейности значение величины - Д 1) поступает на элемент НЕ 8, а также на вход второго блока 9 нелинейностей, реализующего функциюхода элемент НЕ 8 знач йие величины +11) поступает на второй вход блока 10 возведения в степень, на первый вход которого с выхода первого элемента И 5 поступает значение 1 числа нарушений. Вычисленное в блоке 10 возведения в степень значение величины ."(1) поступает на второй вход блока 11 деления, а на первый вход блока 11 деления с выхода первого блока б умножения поступает значение 1" С выхода блока 11 деления значение величины В Мфпоступает на первый вход второго блока 12 умножения, в котором оно умножается на значение величины Е-., поступающее с выхода второго блока 9 нелинейности на второй вход второго блока 12 умножения. Вычисленное во втором блоке 12 умножения значение величины., епоступает на первый вход первого сумматора 13, на второй вход которого подается сигнал, устанавливающий его перед началом работы в нулевое состояние. В первом сумматоре 13 на второй вход подается сигнал, устанавливающий его перед началом работы в нулевое состояние. В первом сумматоре 13 с течением времени по мере расходования ресурса г(й) на нейтрализацию возмущений будет накапливаться значение величины (Ч Х 1) -(ц,, е которое с выхода первоЯУ сумматора .13 поступает на первый вход второго элемента И 4. Когда в первом элементе 4 сравнения окажется, что весь запас ресурса т(С) в момент времени израсходован на нейтрализацию возмущений, т.е. будет выполняться неравенство г(1)( 1, то со второго выхода первого элемента 4 сравнения управляющий сигнал поступает на первый вход первого блока б умножения, устанавливающий его в исходное (единичное) состояние, а также на второй вход второго982043 30 Формула из обрете ни я 30 э лемента И 14, При этом с выхода второго элемента И 14 вычисленное в первом сумматоре 13 значение величины гЯ Л 1 Щ Лпоступает на вход третьего блока 15 нелинейности, реализующегоИ Ли Л(+)Ь 2 ., ефункциюВычисленное в третьем блоке 15 нелинейностей значение подается на первый вход интегратора 16, на второй вход которого с выхода датчика 1 времени поступает значение текущего значения времени, являющегося верхним пределом интегрирования. С выхода интегратора 16 зна, ГЕЯХ. ЛЖ-)ЖС Ю 1чение величины 1=0 1 Е Й поступает на вход четвертого блока 17 нелинейности, реализующего функциюЛ, -Лжех 1 х ХЕи - ;, е Лк)О 1=0 значение которой с выхода четвертого блока 17 нелинейности поступает на первый вход второго сумматора 18, на второй вход которого поступает значение константы "1", Во втором сумматоре 18 вычисляется значение вероятности+. Е) 1 к(.,) ЛОЫ:х-ехеЦехх ., е 3 к) того, что в момент времени й потребуется пополнение ресурса. Вычисленное значение величины Я(е) с выхода второго сумматора 18 поступает на первый вход второго элемента 19 сравнения, в котором оно сравнивается со значением заданной вероятности Р 3, поступающим на второй вход второго элемента 19 сравнения. В случае,когда окахжется, что Я(1) ( Р-, то с его первого выхода управляющйй сигнал поступает на вход датчика 1 времени на выдачу очередного значения времени и устанавливающее все элементы устройства в исходное нулевое состояние.Если же во втором элементе 19 сравнения окажется, что (1)Ъ Г, то с его второго выхода управляющий сигнал поступает на второй вход третьего элемента И 20, с выхода которого снимается поступающее на его вход с выхода датчика 1 времени текущее значение времени й+, являющееся моментом времени, когда необходимо осуществлять регенерацию ресурса в системе. Значение этого времени подается на вход регистратора 21, сигнализируя о необходимости начать процесс регенерации ресурса.Работа устройства на этом заканчивается.Положительный эффект заключается в том, что предлагаемое устройство позволяет увеличить время полезного функционирования системы путем определения своевременного момента регенерации ресурса.Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства можно оценить величиной предотвращения ущерба, вызванного срывом запланированных работ из-за простоя системы в связи с отсутствием ресурса. Устройство для определения оптиемального значения времени регенерации ресурса системысодержащее датчик времени, выход которого подключен к входу первого блока нелинейности, первый элемент сравнения, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй элемент И, блоки умножения, блок деления, выход которого подключен к первому входу первого блока умножения,сумматоры, интегратор и регистратор,вход которого соединен с выходомтретьего элемента И, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения информативности устройства, внего введены датчик расхода ресурса,блоки нелинейности, блок возведения в степень, элемент НЕ, второй элементсравнения и счетчик, выход которогоподключен к первому входу первого элемента сравнения и к второму входупервого элемента И, выход которогосоединен с первыми входами блока возведения в степень и блока умножения,второй вход которого подключен к выходу первого элемента сравнения, который соединен с первым входом второго элемента И, выход первого блока 40 умножения подключен к первому входублока деления, второй вход которогосоединен с вькходом блока возведенияв степень, второй вход которого через элемент НЕ подключен к выходу первого блока нелинейности, который через второй блок нелинейности соединенс вторым входом второго блока умножения, выход которого подключен к входупервого сумматора, выход которого 50 соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого через третийблок нелинейности подключен к первомувходу интегратора, выход которого через четвертый блок нелинейности соединен с первым входом второго сумматора, выход которого подключен к первому входу второго блока сравнения,выходы которого соединены с первым входом третьего элемента И и с входомдатчика времени, выход которого под ключен к входу счетчика, к второмувходу интегратора и к второму входутретьего элемента И, датчик расходаресурса соединен с вторым входом первого блока сравнения, вторые входы И второго сумматора и второго блока982043 1. Авторское свидетельство СССРР 783815, кл, С 97 С 3/10, 1979.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2892053/18-24,кл. С 07 С 3/10, 1980 (прототип). Составитель Н, БагТехред М. Гергель ова Корректор Н. Король едактор М. Петров ое Заказ 9716/71 иал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная сравнения подключены к входу устройства,Источники информации,принятые во внимание при экспертизеТираж 5 ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, 7%-352нногенийРау Подпикомитета СССРоткрытийкая наб д. 4