Аналоговый оптимизатор числа запасных элементов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 7/48 У 51 ЕТЕНИЯ, . 4 й. Ю ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Авторское свидетельство СР 475630, кл, 0 06 С 7/48, 1973.2. Авторское свидетельство СССР 752386, кл. 0 06 О 7/48, 1978(54)(57) 1, АНАЛОГОВЫИ ОПТИМИЗАТОРЧИСЛА ЗАПАСНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, содержащийпервый блок формирования приращенийцелевой функции, бгок Формированиякоэффициента простоя, первый блоксравнения, первый выход которого соединен с входом первого реле времени,блок установки градиента, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, второй выход.которого соединен с входом первогоэлемента индикации, первую группублоков задания коэффициентов затрат,выходы которых соединены соответственно с первыми выводами переключателя и с входами соответствующих бло"ков умножения на постоянный коэффициент первой группы, выходы которыхсоединены с первой группой входовпервого сумматора, выход источникаобразцового напряжения подключен квходам блоков задания коэффициентовзатрат первой группы, и блоки индикации, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью, расширения класса решаемых задач, в него введены второй итретий блоки формирования приращенийцелевой функции, второй и третий эле-менты индикации, блоки расчета времени, инверторы, сумматоры блоки деления, блок задания ограничения, второе реле времени, блок управления,второй блок сравнения, вторая группаблоков задания коэфФициентов затрати вторая группа блоков умножения напостоянный коэффициент, выходы кото,ЯО 1042040 А рых соединены с второй группой входов вервого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго сумматора и первому входу блока умножения, выход которого соединен с первым входом первого блока деления, выход которого подключен к входу первого блока индикации, выход блока задания ограничения соединен с вторым входом первого блока деления и с вторым входом второго сумматора, выход которого подключен к входу второ" го блока индикации, выход источника образцового напряжения соединен с входами блока задания ограничения, блоков задания коэффициентов затрат второй группы и с входом блока уста- Яеф новки градиента, выход которого подключен к второму входу блока умножения, выходы блоков задания коэффициентов затрат второй группы соединены соответственно с вторыми выводами переключателя и с входами блоков умножения на постоянный коэФфициент второй группы, первый выход первсго Ъаа блока формирования приращЕний целевой функции подключен к первым входам первого и третьего блоков расчета времени, выход первого блока расчета времени соединен с входом блска формирования коэффициента простой СР, с первыми входами третьего и четвер- ф, того сумматоров, выходы которых подключены к входам второго и третьего . блоков деления соответственно, выход второго блока деления соединен с пер. вым выводом первого переключающего контакта первого реле времени, второй вывод которого соединен с вторым фф входом первого блока сравнения, выход второго блока деления подключенк первому входу второго блока сравнения, выход которого подключен к входу второго реле времени, выход третьего блока деления соединен с третьиМвыводом первого переключающего контакта первого реле времсни, выход1042040 где третьего блока деления соединен свторым входом второго блока сравнения, второй выход первого блока Формирования приращений целевой функцииподключен к первому входу второгоблока расчета времени, выход которого через первый инвертор соединен свторым входом третьего сумматора,первый выход второго блока формирования приращений целевой Функции подключен к вторым входам первого итретьего блоков расчета времени, второй выход второго блока формированияприращений целевой Функции соединенс вторым входом второго блока расче-та времени, первый выход третьегоблока формирования приращений целевой Функции соединен с третьими,входами первого и второго блоков расчета времени, второй выход третьегоблока формирования приращений целевой Функции подключен к третьему вхо"ду третьего блока расчета врбмени,выход которого через второй инверторсоединен с вторым входом четвертогосумматора, третьи выводы переключателя подключены к вторым входам второго и третьего блоков деления соот"ветственно, выход источника напряжения через размыкающий контакт второго реле соединен с первым выводомвторого переключающего контакта первого реле, второй вывод которого 1Изобретение относится к техничес:кому моделированию и предназначено для .определения оптимального числа запасных элементов в одиночных и групповом комплектах 5 Т=Т. (пп 7.) - ф ао( 7 ф 7 у12" 1 ЦУУ)юВЛ ю ) Щ 0 .=В 1.,с 6,=Л.Я +Ф с .=%/Л 1 а 1О7)ф 717 Р25 подключен к входу второго элемента индикации, третий вывод второго переключающего контакта первого реле времени соединен с входом третьего элемента индикации.2. Оптимизатор о п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок расчета времени содержит инвертор, сумматоры и блоки умножения, причем выход инвертора соединен с, первым входом первого сумматора, выход которого подключен к первому входу первого блока умножения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход которого через второй блок умножения подключен к первому входу третьего сумматора, выход которого является выходом блока, выход третьего блока умножения соединен с первым входом четвертого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу второго сумматора, выход четвертого блока умножения соединен с вторым выходом третьего сум" матора, второй вход второго сумматора объединен с входом инвертора и является первым входом блока расчета времени, вторым входом которого является второй вход первого сумматора, второй вход первого блока умножения объединен с входом третьего блока ум" ножения и является третьим входом блока расчета времени. 2Т - среднее время простоясистемы из-эа недостатка запасных элементовС - суммарная стоимостьзатратС, - стоимость запасного1элемента -го типа водиночном и групповом комплектах соответственно 1У - количество одиночйыхкомплектов, обслуживаемых одним группо"вым комплектом п . - число запасных элементов -го типа водиночном и групповом комплектах соответственно;интенсивность потокаотказов техническойсистемыуИзвестен аналоговый оптимизатор, содержащий блоки перемножения, сумматор, блоки задания нелинейности, блок установления градиента, блоки установки затрат, переключатели 11,Наиболее, близким техническим решением к изобретению является анал 6- говый оптимизатор числа запасных бло. ков, содержащий первый блок сравнения, первый выход которого соединен с входом первого реле времени, блок 10 установки градиента, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, второй выход которого соединен с входом первого эле" мента индикации, первую группу бло" 15, ков задания коэффициентов затрат, выходы которых подключены соответственно к первым выводам переключателя и к входам соответствующих блоков умножения на постоянный коэффициент первой группы, выходы которых соединены с группой входов первого сумматора, второй блок сравнения, блоки формирования коэффициента простоя и приращений целевой функции 2).5Известные устройства могут быть использованы в случаях, когда целе-, вая функция и функция ограничения Мо гут быть представлены в виде суммы функций от одной переменной.Цель изобретения - расширение класса решаемых задач.Указанная цель достигается тем, что в аналоговый оптимизатор числа запасных элементов, содержащий первый блок формирования приращений це" левой функции, блок формирования коэффициента простоя, первый блок сравнения, первый выход которого соединен с входом первого реле времени, блок установки градиента, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, второй выход которого соединен с входом первого элемента индикации, первую группу блоков задания коэффициентов затрат, выходы которых соединены соответственно с первыми выводами переключателя и с входами соответствующих блоков умножения на постоянный коэффициент первой группы, выходы которых сое" динены с первой группой входов первого сумматора выход источникаобразцового напряжения подключен к входам блоков задания коэффициентов затрат первой группы, и блоки индикации, введены второй и третий блоки формирования приращений целевой функции, второй и третий элементы индикации; блоки расчета времени, инверторы, сумматоры, блоки деления, блок .задания ограничения, второе реле времени,60 блок умножения, второй блок сравнения, вторая группа блоков задания коэффициентов затрат и вторая группа умножения на постоянный коэффициент, выходы которых соединены с второй группой входов первого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго сумматора и первому входу блока умножения, выход которого соединен с первым входом первого блока деления, выход которого подключен к входу первого блока индикации, выход блока задания ограничения соединен с вторым входом первого блока деления и с вторым входом второго сумматора, выход которого подключен к входу второго блока инди" кации, выход источника образцового напряжения соединен с входами блока задания ограничения, блоков задания коэффициентов затрат второй группы и с входом блока установки градиента, выход которого подключен к второму входу блока умножения, выходы блоков задания коэффициентов затрат второй группы соединены соответственно с вторыми выводами переключателя и с входами блоков умножения на постоянный коэФфициент второй группы, первый выход первого. блока Формирования приращений целевой функции подключен к первым входам первого и третьего блоков расчета времени, выход первого блока расчета времени соединен с входом блока формирования коэффициента простоя, с первыми входами третьего и четвертого сумматоров, выходы которых подключены к первым входам второго и третьего блоков деления со-, ответственно, выход второго блока деления соединен с первым взводом первого переключающего контакта первого реле времени, второй вывод которого соединен с вторым входом первого блока сравнения, выход второгоблока деления подключен к первому входу второго блока сравнения, выход которого подключен к входу второго реле времени, выход третьего блока деления соединен с третьим выводом первого переключающего контакта первого реле времени, выход третьего блока деления соединен с вторым входом второго блока сравнения, второй выход первого блока формирования приращений целевой функции подключен к первому входу второго блока расчета времени, выход которого через первый инвертор соединен с вторым входом третьего сумматора, первый выход второго блока формирования приращений целевой функции подключен к вторым входам первого и третьего блоков расчета времени, второй выход второгоЮблока формирования приращений целевой функции соединен с вторым входом второго блока расчета времени, первый выход третьего блока формирования приращений целевой функции соединен с третьими входами первого и второгО блоков расчета времени, второй выход третьего блока формирования приращений целевой функцииподключен ктретьему входу третьего блока расчета времени, восход которого через второй инвертор соединен с. вторым входом четвертого сумматора, третьи. выводы переключателя подключены к вторым входам второго и третьего блоковделения соответственно, выход источника образцового напряжения черезразмыкающий контакт второго реле соединен с первым выводом второго переключающего контакта первого реле, 1второй вывод которого подключен квходу второго элемента индикации,третий вывод второго переключающегоконтакта первого реле времени соединен с Входом третьего элемента индикации,Блок расчета времени содержит инвертор, сумматоры и блоки. умножения,причем выход инвертора соединен спервым входом первого сумматора выход которого подключен к первому входу первого блока умножения, выходкоторого соединен с первым вхоцомвторого сумматора, выход которогочерез второй блок умножения подклю".чен к первому входу третьего сумма".25тора, выход которого является выходом блока, выход третьего блока умножения соединен с первым входом четвертого блока умножения, второй входкоторого подключен к выходу второгосумматора, выход четвертого блокаумножения соединен с вторым выходомтретьего сумматора, второй вход второго сумматора объединен с входоминвертора и является первым входом 35блока, расчета времени, вторым входомкоторого является второй вход первого сумматора, второй вход первогоблока умножения Ьбъединен с входомтретьего блока умножения и является 4 Отретьим входом блока расчета времени.На фиг, 1 гредставлена блок"схемааналогового оптимизатора числа запасных элементов; на фиг. 2 " блок расчета времени,Аналоговый оптимизатор содержит45блоки 1, 2 и 3 формирования приращений целевой функции, блоки 4, 5 и брасчета времени, инверторы 7 и 8,сумматоры 9 и 10, блоки 11 и 12 деления, блок 13 формирования коэффициенОта простоя, блоки 14 и 15 сравненияРреле времени 16 и 17, блок 18 установки градиента группы блоков 19 -19й 20 -20задания коэффициентов зат"1 Мрат, группы блоков 21 "21 и 22 -22 55умножения на постоянный коэффициент1й 1 Юблок 23 заЛания ограничения, сумматоры 24 и 25, блок 26 умножения,блок деления 27, источник 28 образцового напряжения, блоки 29 и 30 индикации, элементы 31, 32 и 33 индикации, переключатель 34, Каждый блокрасчета времени содержит сумматоры35 и 36, блок 37 умножения (для определения вероятности Р ) блоки 38 651и 39 умножения на постоянный коэффициент , 72,(71 соответственно, блок 40 умножейия и сумматор 41 для Формирования сигнала, пропорционального времени Т, инвертор 42.Решение задачи заключается в выборе каждого типа запасных элементов таких наименьших и и п . для11 г 1 которых выполняются условия : т (,;:тт("тт(тт("ти.т(тт(т(,т 11 11 % С. %С 11 11)(пл,пг 1-Т (п 1.,пг)+1) АТ (р 21) 2) 21 С Сг) 21 гдеп-и произвольно выбранный мнИ)множиль агрантж, последовательно подбирая значения которого, добиваются выполнения ограничения (1). Принцип работы устройства (фиг 1) заключается в следующем,Перед решением задачи на блоках 191-191 и 201-201 устанавливают коэффициенты, соответствующие ИС и Сгр на блоке 23 - коэффициент, соответу ствующий С с(оНа каждом этапе решения задачи осуществляется пошаговая процедура определения оптимального числа запасных элементов всех типов для выбранного множителя Лагранжа Ь, значение которого устанавливают на блоке 18 На каждом 3-ом шаге определяется число запасных элементов одного из Б типов. Для этого переключатель 34 устанавливают в положение, соответствующее 3-му типу запасных элементов, на блоках 38 и 39 блоков 4, 5 и б расчета времени устанавливают коэф- ФИЦИЕНтЫ, СООтВЕтСтВУЮЩИЕ тТ И Т 1 в бл блоках 1, 2 и 3 - коэффйциенты,иЦ 11 соответствующиео( ,о(, ; о( В121 О 1 ф глрезультате на пеРвых выходах блоков 1, 2 и 3 формируются сигналы, пропорциональные значениям вероятнос. ей 12 Фд Оь 13(а(13 0),Рг о,О), а на их вторых выходах -сигналя пропо Р о(, циональные вероятностямР о( 1,Р (о(, .1)ю 1 гу / и арРг(о(2,1). Эти значения подаются Иа соответствующие входы блоков 4 5 и 6Р 1 на выходах которых Формируются сигналы, пропорциональные временам Т (0,0), Т (1,0), Т (0,1) соответственно, С вйходов сумматоров 9 и 10 анимаются сигналы, пропорциональные разностямдТ (0),дТ 1(0) соответственно, которые подаются на первые входы блоков 11 и 12; На вторые входы этих блоков через переключатель 34 подаются сигналы, пропорциональные значениям ИС 1 и Сг, а с выходов снимаются сигнал, пРопорциональные 10 иЬг (О), которые сравниваются в блоке11 14. Если сигнал с выхода блока 11 больше, то реле 16 первым контактомподключает к источнику 28 элемент 31 индикации ("фувеличить п 1), а вторым - выход блока 11 к входу блока 15. Если сигнал с выхода блока 11 меньше, то реле 16 первым контактом подключает к источнику 28 элемент 32 индикации (фУвеличить .п ), а вторым - выход блока 12 к входу блока 15Если сигнал, поданный на вход блока 15, больше, чем множитель Лагранжа, то элемент индикации 33 (фУс-О тановить и -1, п 2 -1) не загорает" ся и реле 17 времени не срабатывает.Такая процедура продолжается до тех пор, пока наибольшая из величин Ь 1 й 1 не станет меньше выбранного )5 зйаченйя множителя Лагранжа % . Пригвыполнении этого условия загорается элемент 33 (Установить П 1"1,П 2- и срабатывает реле 17 времени, которое отключает от источника 28 элеменО ты 31 и 32 и подключает выход блока 4 к входу блока 13. В результате напряжение на выходе блока,13 увеличивается на величину, пропорциональную времени Т (о, -1, 12 -1),3 25Аналогичноопределяют число запасных элементов каждого типа. После выполнения И шагов решенияна выходе сумматора 24,получают эна"чение С. По показаниям блока индикации 29 определяют выполняется ли ограничение. Если оно выполняется сзаданной точностью, то задача решена.В противном случае схему возвращаютв исходное положение, на блоке 18устанавливают коэффициент, соответствукзций новому значению множителяЛагранжа, определенному по показаниюблока индикации 30, и процедуру ре"шения повторяют.В результате решения задачи на выходе блока 13 получают минимальноезначение среднего времени Т простоясистемы из-за недостатка запасныхэлементов, а значения коэффициентовна блоках 21, -21 ) равны оптимально 1му числу запасных элементов. в одиночном п 1 и групповом п комплектахсоответственно.Таким образом, предложенное устройство позволяет решать задачу оптимизации числа запасных элементов водиночных и групповом комплектах,целевая функция которойпредставляет сумму И функций Т(и р п.) от1двух переменных,/50 Тираз 706ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и113035, Москва, 3-35, Ра ПодлиМитета СССРткрытий .ушская наб.,е 5 филиал ППП Пате Корректор А. Тяс л.Проектная, 4