Устройство для определения ресурса системы

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН И 9) И 1) 7 С 3/08 ех ее а ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ НИЕ ИЗОБ М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР Р 922829, кл. С 07 С 3/08, 1980,Авторское свидетельство СССР 9 842881, кл, С 07 С 3/08, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСА СИСТЕМЫ(57) Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды технического обслуживания сложных технических систем и их подсистем, средний непроизводительный расход ресурса и запас ресурса, необходимый для функ ционирования этих систем в течение заданного времени. Целью изобретения является расширение информативных возможностей устройства. Устройство содержит датчик времени задающии время работы системы дляпоследующего анализа устройством.Интегратор находит время безотказнойработы каждой подсистемы эа интервалвремени, задаваемый датчиком, В сос: тав устройства также входят шестьсумматоров, блок управления, выходыкоторого управляют работой блока памяти, запоминающего параметры длякаждой подсистемы, и сумматоров,Переход .к анализу очередной подсистемы осуществляется после поступления сигнала с блока сравненияна блок управления, Четыре блока умножения и блок деления формируют ресурсные показатели системы, Дляопределения момента перехода от анализа одной подсистемы к анализудругой первый и второй регистрыподключены к блоку сравнения. Ресурсные показатели системы и всподсистем коммутируются черезключи на регистратор, где происходит накопление и индикация данныхпо системе, получаемых в устройстве. 1 ил.Изобретение относится к устройствам контроЛя и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды технического обслуживания сложных технических систем и их подсистем, средний непроизводительный расход ресурса и запас ресурса, необходимый для функционирования этих систем в течение заданного времени.Целью изобретения является расширение информативности устройства.Считается, что сложная техническая система прекращает целевое функционирование, когда у нее либо полностью израсходуется ресурс, либо наступит отказ в любой из ее подсистем.Увеличить время полезного функционирования системы можно путем увеличения запаса ограниченного ресурса, повышением надежности системы и введением рационального (оптимального по выбранному критерию) технического обслуживания, в результате которого своевременно устраняются отказы и восстанавливается работоспособность ее подсистем, а следовательно, и системы в целом.Так как момент наступления отказа в системе случаен, то время полезного функционирования в общем случае является случайной величиной. Если не проводить, технического обслуживания системы, то время, в течение которого она может полезно функционировать, будет соответствовать времени полезного функционирования системы до отказа.Повышение числа сеансов контроля и технического обслуживания увеличивает время полезного функционирования системы за счет устранения отка - зов, но, с другой стороны, повышается непроизводительный расход ресурсов на техническое обслуживание, что сокращает ресурс на целевое функционирование. Отсюда следует, что существует такая периодичность технического обслуживания, при которой обеспечивается минимум непроизводительного расхода ограниченного ресурса системы. Естественным стремлением является нахождение этой периодичности,Любая сложная система, состоящая из и подсистем, должна эксплуатироваться в течение времени активногосуществования Т. В режиме нормального функционирования и в состоянииотказа-я подсистема в среднемрасходует в единицу времени С; еди ниц ресурса. Если в результате каждого сеанса контроля и техническогообслуживания-я подсистема расходуетединиц ресурса, то можносоставить уравнение баланса по еди О ному ресурсу К для всех 1 подсистемсложной системы1 Я;(С; с, + я;) = К, (1) 15 с - период технического обслуживания- й подсистемы (или интервал времени между соседними сеансами технического обслуживания подсистемы);И; - число сеансов техническогообслуживания-й подсистегде 20с,С =И, С; с; - Р (С)йС + д; (2) 35 Зная необходимое (или требуемое)время активного существования сложной системы Т и период техническосго обслуживания ,; каждой-й под системы сложной системы, можно определить И, количество сеансов контроля и технического обслуживания для каждой конкретной подсистемы Тогда выражение (2) примет вид(4) Задача обоснования периодичноститехнического обслуживания-й под системы сложной системы по критериюминимума непроизводительного расхода ресурса выглядит так:. найти такой период ." при котором 25мы еТак как момент наступления отказав каждой-и подсистеме случаен,то, используя вероятность безотказной работы Р, (1) х-й подсистемы, можно записать выражение для среднегонепроизводительного расхода ресурса+К; . (5) Выражение (5) позволяет найти с оптимальный период технического обслуживания-й подсистемы, который обеспечивает мин С 10С учетом соотношения (5) минимальный средний непроизводительный расход ограниченного ресурса всеи системы в целом можно определить следующим соотношением: 5 Информация о количестве сеансов контроля 1 -й подсистемы (выражение о 3) и оптимальном периоде ее контроля 7". позволяет через уравнение балан)са по ресурсу из выражения (1) опре-. делить требуемый запас ресурса для 1-й подсистемы К при заданном време1ни активного существования Т сложной системы: Зная требуемый запас ресурса длякаждой-й подсистемы К; , можнонайти требуемый запас ресурса К длявсей сложной системы 62 4функцию Р (с) на интервале 0,;первый сумматор 3, блок 4 управления,обеспечивающий управление работойустройства, блок 5 памяти, первыйблок 6 умножения, второй сумматор 7,третий блок 8 умножения, первыйблок 9 деления, первый регистр 1 О,второй регистр 11, блок 12 сравнения, первый, второй и третий ключи13 - 15, второй блок 16 умножения,третий сумматор 17, четвертый блок18 умножения, четвертый сумматор 19,пятый сумматор 20, шестой сумматор21 и регистратор 22,Датчик времени 1 содержит ждущиймультивибратор 23, интегратор 24, .первый и второй регистры 25 и 26,Блок 4 управления состоит из элемента И-НЕ 27, ждущего мультивибратора 28, счетчика 29, элемента 30 сравнения и дешифратора 31, Блок 5 памяти содержит регистры 32 - 35, элементы И 36 и элементы ИЛИ 37.Исходная информация о сложной системе (Т Р, , С;, я , и, где1,п) вводится через первый и второй входы устройства в блок 4 управления и блок 5 памяти, перед началомработы устройства одновременно накапливающие сумматоры 19 и 20, интегратор датчика 1 времени и счетчик бло ка 4 управления обнуляется.Устройство работает следующим образом,(8) 40 что, в свою очередь, позволяет определить величину полезно расходуеого рсураТакой подход к решенйю запачиопределения ресурса системы позволяет определить оптимальный период технического обслуживания каждой подсистемы, необходимое число сеансовконтроля каждой подсистемы, расчитатьнепроизводительные расходы ресурсаотдельных подсистем и всей системы,определить требуемые запасы ресурсадля каждой подсистемы и всей системы 5 Ои величину той части ресурса, которая полезно используется системой.при заданном времени активного существования,На чертеже изображена функциональ ная схема устройства,Устройство содержит датчик 1 времени, интегратор 2, интегрирующий Датчик 1 времени с шагом ь задает в порядке нарастания последовательность возможных значений времени С контроля и технического обслуживанйя сложной системы, где При этом на вход датчика 1 времени подается запускающий импульс, который поступает на ждущий мультивибратор 23, с выхода которого импульс, пропорциональный времени ь подается на интегратор 24, где суммируется с предыдущим, значением. На выходе интегратора 24 (выход датчика времени) выдается сигналь где- число запускающих импульсов, С выхода интегратора 24 сигнал 1 ь 7 поступает также на регистр 25, где запоминается, С приходом сигнала Я+1) Ь содержимое регистра 25 переписывается в регистр 26, Таким образом, в регистре 26 в процессе работы датчика вре-450 мени хранится значение времени на лр меньше, чем на регистре 25, Влок 4 управления вырабатывает серию управляющих импульсов Б Б 11, Б . Каждый из этих импульсов определяет номер подсистемы сложной системы, приводит соответствующие блоки устройства в исходное состояние и распределяет исходные данные С;, я Р(г.), где 1 = 1, и, введенные в блок памяти, 1 О между блоками устройства. При этом на первый вход блока 4 управления поступает число, равное числу подсистем контролируемой технической системы, которое подается на вход элемента 30 сравнения. На второй вход блока 4 управления подается сигнал запуска, который через элемент И-НЕ 27 проходит на ждущий мультивибратор 28 этого блока, с выхода которого сигнал подается на счетчик 29. Содержимое счетчика 29 поступает на второй вход блока 30 сравнения и на дешифратор 31 блока 4 управления, На одном из выходов 31 появляется д 5 управляющий импульс Б; (где 11,п), Как только содержимое счетчика станет равным , на выходе элемента 30 появляется сигнал запрета, который подается на элемент ЗО И-НЕ 27 и закрывает прохождение на блок 4 управления сигналов запуска. Этот же сигнал запрета одновременно является управляющим сигналом УОчередное значение ; поступает35 в интегратор 2, задавая верхний предел интегрирования функции Р заносимой в него из блока 5 памяти (рассмотрим работу устройства для -й подсистемы сложной системы). С ийтегратора 2 сигнал, соответствующий времени оезотказной работы 1.-йгхь)1подсистемыР; (г.)дг., поступает на первый вход первого сумматора 3.45 На второй вход этого сумматора поступает сигнал с датчика 1 времени. С выхода сумматора сигнал, соответствующий среднему времени нахождения -й подсистемы в состоянии отказа 1с" -Р, (С)ЙС . при периоде техни 1 от)р)ческого обслуживания данной подсистемы, равного ;1, поступает на второй вход первого блока 6 умножения,на первый вход которого из блока 5 памяти вводится параметр С;, определяющий расход ресурса в единицу времени ) -й подсистемой, Результат умножен ия, р авный ср едней в еличине израсходованного ресурса 1 -й под - системой в состоянии отказас,( , - 1 р.(с)ас),о засылается на второй вход второго сумматора 7, На первый вход этого сумматора поступает из блока 5 памяти параметра ;, определяющий расход ресурса на техническое обслуживаниеРезультат суммированиядК,; + С;( Р; - ,1 Р с 1) засылается на второй вход третьего блока 8л умножения, Одновременно значениепоступает и на второй вход первого. блока 9 деления, на первый вход которого из блока памяти поступает параметр Т (заданное время активносго существования системы) . Результат деления, соответствующий И; (количеству сеансов обслуживания-й подсистемы на времени Т 1, засылается на первый вход третьего блока 8 умножения и на информационный вход третьего ключа 15, Результат умножения С, = 1 т 1; Е, +р. гс)ас)1 с выхода третьего бдо 1ока 8 умножения поступает на первый регистр 10 памяти и на второй вход блока 12 сравнения. При выдаче блоком 4 управления управляющих сигналов= от р;,.,Б 1 в ова регистра 10 и 11 памяти устройства записывается число, заранее большее предполагаемого необходимого ресурса К, В последующем, при передаче информации с первого регистра 10 памяти на второй регистр 11 памяти, ранее записанная информация на втором регистре 11 памяти подается на информационный вход второго ключа 14 и.переписывается в блок 12 сравнения. В блоке 12 сравнения после выдачи датчиком 1 времени очередного значения ).; сравниваются между собой две величйны С , и С, одна из котоср;., ср,)рых соответствует текущему значениюа другая - предшествующемуЕсли в результате такого сравнейия окажется, что Ср Ср то с первого выхода блока 12 сравнения выдается управляющий сигнал датчика 1 времени на выдачу очередного значения с;1 В противном спучяе,62 Устройство для определения ресурса системы, содержащее датчик времени, интегратор, первый, второй, третий, четвертый и пятый сумматоры, первый, второй и третий блоки умноже". ния, блок деления, блок памяти, блок управления, первый и второй регистры блок сравнения и ключ, первый вход блока управления является первым входом устройства, первый выход блока управления соединен с первым входом четвертого сумматора, вторые выходы блока управления подключены к первым входам блока памяти, вторые входы которого являются вторым входом устройства, первый выход блока памяти соединен с первыми входами второго и третьего сумматоров, второй вход которого подключен к выходу второго блока умножения, первый вход которого объединен с первым входом первого блока умножения и подключен к второму выходу блока памяти, третий выход которого соединен с первым входом интегратора, выход которого подключен к первому входу первого сумматора,7 12560т, е. при СС, управляющийср 1 -1 - ср 1 фсигнал выдается с второго выходаблока 12 сравнения на управляющиевходы ключей 13 - 15, а также наблок 4 управления для выдачи очередного управляющего сигнала Б, ,С выхода ключа 13 снимается сигнал, равный оптимальному периодутехнического обслуживания данной-й подсистемы с =;и засылается 101одновременно в регистратор 22 и навторой вход второго блока 16 умножения, на первый вход которого из блока 5 памяти поступает параметр С,определяющий расход ресурса в единицу времени 1 -й подсистемой. С выхода блока 16 умножения произведение С,с засылается на второй входтретьего сумматора 17, на первыйвход которого поступает из блока 5памяти параметр я . Результат слол Чкения в виде я + С; с. подается навторой вход четвертого блока 18 ум -нож енияОдновременно с выхода третьего ключа 15 сигнал, равный количеству сеансов обслуживания-й подсистемы И, поступает в регистратор 221 фи на первый вход четвертого блока 18,умножения. Результат с выхода четвертого блока 18 умножения, равный необ- ЗОходимому ресурсу для 1 -й подсистемы В.; = М,(8 + С; , ), засылаетсяв регистратор 22 и в накапливающийсумматор 19, где суммируется суммойпредыдущих значений и запоминается.В это же время с выхода ключа 14величина среднего непроизводительного расхода ресурса С, , соответствующая оптимальному периоду обслуживанияос., поступает в регистратор 22 и в40накапливающий сумматор 20, где суммируется с суммой предыдущих значений и запоминается. После всех этихдействий блок 4 управления вырабатывает следующий сигнал управления Б;,45и работой всего устройства повторяется для 1 + 1 подсистемы. При этомисходная информация о контролируемойтехнической системе (Тс, С;, К;,Г где 1 = 1, и), записанная нарегистры блока 5 памяти (33 - 35).,считывается следующим образом.На первый вход блока 5 памяти сблока 4 управления поступают управляющие. сигналы 11 Б , , Б,которые открывают элементы И 36 исодержимое регистров 32 - 34 черезсхемы ИЛИ 37 поступают на первый,второй и третий выходы блока 5 памя ти, Например, при поступлении на первый вход блока 5 памяти управляющего сигнала Б открываются элементы И 36 И 36, И 36, и на первом, втором и третьем выходах бло ка 5 памяти появляются соответственно величины 8 С Р,(Т). При поступлении управляющего сигнала 0 а, отрываются элементы И 36, И 36, И 36 , При этом на первом,2 лгвтором и третьем выходах будут соответственно значения д, С, Р(С) и т.д. С четвертого выхода блока 5 памяти снимается значение Тс .Когда будут проведены исследования всех и подсистем, блок 4 управления вырабатывает сигнал Би с выходов накапливающих сумматоров 19 и 20 записываются в регистратор величины К, С соответствующие соотношениям (8) и (6). Кроме того, величина К с выхода четвертого сумматора 19 и величина С с выходаср пятого сумматора 20 подается на входы шестого сумматора 21, с выхода которого сигнал, соответствующий К = К - С записывается в регисти с 1 фратор 22.После этого работа устройства заканчивается. Формула изобретения1 256062 1 тс, у с, а Ф Заказ 4827/ ВНИИПК раж 46 одпис но д, ул. Проектная,пр-тие зв,-по Ужго выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, выходкоторого подключен к второму входувторого сумматора, выход первого регистра через второй регистр соединенс первым входом блока сравнения, первый выход которого подключен к входудатчика времени, а второй выход - куправляющему входу ключа, информационный вход которого соединен с первым выходом датчика времени, второйвыход которого подключен к вторымвходам интегратора и первого сумматора, отличающееся тем,что, с целью расширения информативности, в него введены второй и третий ключи, блок умножения, сумматори регистратор, четвертый выход блокапамяти соединен с первым входом блока деления, второй вход которого подключен к второму выходу датчика времени, выход блока деления соединенс информационным входом третьегоключа и с первым входом третьегоблока умножения, второй вход которого подключен к выходу второго сумматора, а выход - к входу первого регистра и второму входу блока сравнения, второй выход которого соединен с управляющими входами второгои третьего ключей и вторым входомблока управления, первый выход которого подключен к первому входу пятого сумматора, выход которого соединен с первыми входами шестого сумматора и регистратора, второй вход которого объединен с вторым входом пятого сумматора и подключен к выходу 10 второго ключа, информационный входкоторого соединен с выходом второго регистра, третий вход регистратораобъединен с первым входом четвертогоблока умножения и подключен к выходу 15 третьего ключа, четвертый вход регистратора соединен с выходом шестого сумматора, второй вход которогообъединен с пятым входом регистратора и подключен к выходу четвертого 20 сумматора, второй вход которого объединен с шестым входом регистратораи подключен к выходу четвертогоблока умножения, выход первого ключасоединен с седьмым входом регистра тора и вторым входом второго блока умножения, выход третьего сумматора подключен к второму входу четвертого блока умножения.