Устройство для определения размера ресурсов восстановления технического объекта

СО 8 ЕтСНИХООиАлистичесних П 9) 80 ш 5940 0 ет сссРОтнРытий АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ вателя вход с сурса ства, жения ных имния о адержк ормаци одключ и элемент НЕ,ный вход перво И, линия причем и счетчика ния выбо н к выходу оконвыбора уровня ррвого счетчика входу схемы сра а блока выход и первому ой вход сурса, ключен ния вт к выходу ййтерва ключен мента И мента И екоторой подключе лок воверительно од схемы му входу внения подвого элей вхо втобъед первого элеервым входом ен вт и с о в аст в поду де- элел ГОсудАРСТ 8 енный нОм ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИИ И АЮТОРСИОМУ СВИДЕ П:ЛЬСТ(54 )(54 ) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРА РЕСУРСОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА, содержащее источник опорного напряжения и цепимоделирования отказов блоков технического объекта, каждая из которыхсостоит из формирователя экспоненциальных импульсов, генератора случайных напряжений, элемента запрета,блока умножения, порогового блока,блока выбора уровня ресурса и индикатора, выход генератора случайных напряжений подключен к,первому входублока умножения, выход формирователя экспоненциальных импульсов подключен к второму входу блока умножения, выход которого через пороговыйблок подключен к управляющему входублока выбора уровня ресурса, группаинформационныхвыводов которого подключена к группе информационных входов индикатора, выход окончания выбора блока выбора уровня ресурса подключен к информационному входу первого элемента запрета, выход которого подключен к входу сброса формироэкспоненциальных импульсов, броса блока выбора уровня реявляется входом сброса устрой- входы задания опорного напряформирователей экспоненциальпульсов всех цепей моделироваказов блоков технического объекта подключены к выходу источника опорного напряжения, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, в устройство введен выходной элемент И, а в каждую цепь моделирования отказов блоков технического объекта введены генератор импульсов, делитель частоты, первый и второй счетчики, схемы сравне- Я ния, блок задания доверительного интервала, первый и второй элементы рого элемента И, с информ входом второго счетчика, останова генератора импу одключен к выходу делител выход генератора импульс чен к информационному вхо еля частоты, выход первог мента И подключен к входу элемента НЕ и к управляющему входу элемент запрета, выход элемента НЕ подклю 1434450чен к второму входу второго элементаИ, выход которого через линию задержки подключен к входу сброса делителячастоты, выход второго счетчика подключен к информационному .входу блокавыбора уровня ресурса, входы сбросапервого и второго счетчиков всех цепей моделирования отказов блоков технического объекта объединены и являются входом сброса устройства, вьмодпервого элемента И каждой -й цепимоделирования отказов блоков технического объекта подключен к -му входу выходного элемента И (11,2п, где и - количество цепей модели"рования отказов блоков техническогообъекта), выход которого подключенк входам разрешения считывания всехиндикаторов. 2. Устройство по п. , о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок выбора уровня ресурса каждой цепи мо" делирования отказов блоков технического объекта содержит задатчик постоянного коэффициента, элемент запрета, элемент НЕ, элемент ИЛИ, а также ш ветвей расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса, каждая из которых содержит первый элемент запрета, задатчик постоянного коэффициента, схему сравнения, узел выделения целочисленного значения, одновибратор, счетчик, узел деления и дешифратор, каждая ветвь расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса, кроме первой, содержит второй элемент запрета, причем в каждой ветви расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса выход схемы сравнения подключен к входу одновибратора, выход которого подключен к информационному входу счетчика, выход которого подключен к первому входу узла деления, выход которого подключен к входу узла выделения целочисленного значения, выход которого подключен к входу дешифратора, выход задатчика постоянного коэффици-. ента подключен к информационному входу первого элемента запрета, во всех ветвях расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса, кроме первой, выход первого элемента запрета подключен к информационному входу второго элемента запрета, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения в первой ветви расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса выход первого элемента запрета подключен к первому входу схемы сравнения, выход схемы сравнения каждой -й ветви расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса (где1,2(шподключен к управляющим входам вторых элементов запрета всех ветвей от (+1) до ш-й включительно, входы сброса всех счетчиков объединены и являются входом сброса блока, вторые входы всех узлов деления объединены и являются информационным входом блока, выходы демпферов являются группой информационных выходов блока, кроме этого в блоке выбора уровня ресурса выход задатчика постоянного коэффициента подключен к информационному входу элемента запрета, управляющий вход которого объединен с управляющими входами первых элементов запрета всех ветвей расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса и подключен к выходу элемента НЕ,вход которого является управляющим входом блока, выход элемента запрета подключен к вторым входам схем сравнения всех ветвей расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса, вьмод одновибратора каждой Е-й ветви расчета числа запасных элементов одного уровня ресура (где Е -1,2. ш) подключен к К-му входу элемента ИЛИ, вьмод которого является выходом окончания выбора узла.1434450 35 Йзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании случайныхпроцессов, например, для определенияресурсов восстановления техническогообъекта за допустимое время.Целью изобретения является упрощение устройства,Сущность изобретения заключаетсяв том, что подсчитывается число отказов различных блоков, обладающихразличной надежностью за время эксплуатации Т (первые счетчики, генераторы импульсов, делители частоты,формирователи экспоненциальных импульсов, генераторы случайных напряжений, блоки умножения, пороговыеблоки, узлы выбора уровня ресурса).При заданной доверительной вероятности и доверительном интервале эточисло отказов сравнивается с числомнеобходимых .опытов для получения заданной точности .-(первые элементысравнения, блоки задания доверительного интервала), По результатам сравнения принимается решение о повторении цикла моделирования или их достаточности (первые и вторые элементыИ, первые элементы НЕ, линии задержки), Определение достаточного размера ресурсов восстановления по каждому типу осуществляется по выражению где Б - достаточное число элементов 1-го типа для обеспечения работы технического объ,екта на время Т, 40М - количество отказов, обеспечивающих требуемую точность;ш - количество циклов моделирования продолжительностью Т.На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для определения размера ресурсов восстановления технического объекта,фна фиг. 2 - структурная, схема блока выбора уровня ресурса.Устройство содержит формирователи 50 1 -1 экспоненциальных импульсов, генераторы 2,-2 случайных напряжений,блоки 3,-3, умножения, пороговые блоки 4, -4 , блоки 5, -5 выбора уровня ресурса, индикаторы 6 -6 генераторы 55 7 -7 импульсов, делители частоты 8, - 8 элементы запрета 9-9 первые исчетчики 10-10, схемы 11 -11 сравиения, блоки 12-12 задания доверительного интервала, первые элементы И 13-13, вторые элементы И 14,-14пФ: линии задержки 15, -15, вторые счетчики 16, - 16, элементы НЕ 17, -17, совокупность одноименных блоков 1; - 17, образует -тую цепь моделирования отказов блоков технического объекта 181, где -1,2. и, кроме этого устройство содержит источник 19 опорного напряжения и элемент И 20.Каждый блок 5; выбора уровня ресурса содержит задатчик 21 постоянно" го коэффициента, элемент 22 запрета, элемент НЕ23, элемент ИЛИ 24 и ш ветвей расчета числа запасных элементов 25-25, одного уровня ресурса, которые содержат задатчики 26-26 постоянного коэффициента, первые элементы 27,-27 запрета, схемы 28,-28. сравнения, одновибраторы 29-29 ,счетчики 30 -30, узлы 31 -31 деления, узел 32-32, выделения целочисленного значения, дешифраторы 33,-33 все ветви расчета числа запасных элементов одного уровня ресурса 25-25, (т,е. кроме первой ветви 25 ) содер. жат вторые элементы запрета 34 -34формирователи 1, -1 экспоненциальных импульсов представляют собой ВС-цепочку с электронным ключом, подключенным параллельно конденсатору. Он реализует вероятность отказа -го элемента технического устройства по закону Р 1 (1) = 1-е , где 9; интенсивность отказов, Закон реализуется за счет процесса заряда накопительного конденсатора. Электронный ключ закорачивает конденсатор, разряжая его при поступлении управляющего импульса с управляющего выхода узла выбора уровня ресурса через первый элемент запрета. Генераторы 2-2случайных напряжений выполнены по известным схемам содержащим в качестве первичного источника шума полупроводниковый элемент и усилитель. Генераторы совместно с блоками умножения 3, -3 обеспечивают моделирование случайного процесса изменения Р,(1).Блоки 5-5 выбора уровня обеспечивают выбор элемента для восстановления технического объекта такого уровня, который позволяет устранить отказ за время, меньшее заданного допустимого, Анализ уровня начинается с элементанапряжение с выхода источника 19 опорного напряжения. Происходит заряд конденсаторов, причем постоянная времени заряда каждого формирователя 1 -1 отлична от других и соответствует интенсивности отказов х-го элемента технического объекта, Таким образом, вероятность отказа каждогоэлемента изменяется со своей скоростью в соответствии с интенсивностьюотказов 9, . Случайный характер изменения вероятности отказов моделируется путем перемножения напряжения на накопительном конденсаторе блока 1,-1,сослучайно изменяющимся напряжениемблока 2, -2, Умножение производится в блоках 3, -3 При достижении на выходе блока 3 напряжения логической единицы навыходе блока 4; также появляется напряжение логической единицы, зтоозначает, что произошел отказ -гоэлемента. Это напряжение поступаетна вход -го блока 5; выбора ресурсов, В соответствии с логикой работы узла 5, на его выходе окончаниявыбора появляется импульс, которыйзаписывается в счетчик 10; и одновременно поступает на информационный вход блока 9. Если на управляющем входе блока 9 напряжение отсутствует, то импульс поступает на вход сброса блока 1:, где происходит разряд накопительного конденсатора и начинается новый цикл моделирования Р 1., (1). С выхода счетчика 10 информация поступает на схемы сравнения 11 на второй вход которого по 1ступает информация с блока 12,. Если число, записанное в счетчике 1 О;, меньше числа, записанного в блоке 12 то на выходе схемы сравнения будет потенциал логического нуля, который поступает на первый нход элемента И 13 (это свидетельствует отом, что требования по достоверности не выполнены), На входе элемента И 13 может быть четыре комбинации входных сигналов: случае, когда требования по достоверности не выполнены и период эксплуатации Т не завершен, При выполнении требований по достоверности и 3 1434450самого низкого уровня, у которого вре.мя восстановления наибольшее, Если онобольше допустимого, то выбирается элемент более высокого уровня, у которого время восстановления меньше,5чем у предыдущего. Если и это . время/больше допустимого, то анализируетсяэлемент следующего уровня и т.д. дотех пор, пока время восстановления(69;) не станет меньше допустимого,(т)Генератор 7 импульсов - типовой ГИс управляющим входом. При поступлениисигнала на упранляющий вход импульсная последовательность на выходе генератора отсутствует,Делитель частоты 8 предназначендля задания периода эксплуатации, Егокоэффициент деления соответствует периоду эксплуатации.Первый счетчик 10 предназначендля подсчета количества отказов -го,-го и т,д. элементов, при которых выполняются требования по достоверности (МЭлемент сравнения 11 сравниваетчисла в двоичном коде. Если числона первом входе больше числа на втором входе на выходе элемента 11 по- щФтенциал логической единицы. При обратном соотношении на выходе элемен.та 11 потенциал логического нуля.Блок 12 задания доверительного интервала состоит из последовательносоединенных регулируемого источника5постоянного напряжения и аналогоцифрового преобразователя. На немустанавливается значение числа реализаций, которые необходимы для получения необходимого доверительногоинтервала при заданной доверительной вероятности. Все эти значенияберутся из таблиц.Второй счетчик 16 предназначен дляопределения количества циклов моделирования продолжительностью Т.Блок 32 выделения целочисленногозначения выделяет целое число, которое по своему значению больше на единицу целой части дробного числа, поступившего на его вход.Все остальные элементы известны.Устройство для определения размеров ресурсов восстановления технического объекта работает следующим образом.Запускают генераторы 7 импульсов,и на блоки 1, -1 1 подается постоянное 1 вход 01 О 2 нход О 1 0На обоих входах будут нули в том5 14344 завершении периода эксплуатации на обоих входах единицы. Если требования по достоверности выполнены, а период эксплуатации не завершен, то на входах элемента И 13 будет третья5 комбинация. Четвертая комбинация соответствует завершенному периоду эксплуатации и невыполнению требований по достоверности. 10При первой комбинации входных сигналов на выходе элемента И 13; будет потенциал логического нуля, который поступает на управляющий вход элемента 9;, разрешая новый . цикл моделирования Р т, (1), а такжеОТ 1потенциал логического нуля с выхода элемента И 13, поступает на 1-й вход элемента И 20, запрещая отображение на блоке 6. Потенциал логического нуля,ин вертированный в логическую единицу элементом НЕ 17;, поступает на один вход элемента И 14 на другом входе которого потенциал логического нуля с выхода делителя 8;, На выходе элемента И 25 14 потенциал логического нуля и на сбросовом входе делителя 8 также по 1 тенциал логического нуля.В дальнейшем возможны третья либо четвертая комбинация. При на- ЗО личии четвертой комбинации на входе элемента И 13;, т,е. когдапериод эксплуатации завершен (на выходе делителя частоты 8, потенциал логической единицы), а заданная достоверность не выполнена, необходимо произвести сброс информации в делителе 8 и начать новый этап моделирования. По сравнению с первой комбинацией отличие заключается в том,что 40 на втором входе элемента И 14 по тенциал логической единицы, который с некоторой задержкой через элемент 15 подается на сбросовый вход делителя 8, подготовив его тем самым 45 к новому этапу моделирования Т. Задержка необходима для срабатывания. схемы сравнения 11, элемента И 13 и элемента НЕ 18.При третьей комбинации, когда требования по достоверности выполнены, а этап моделирования Т не завершен, устройство работает до момента появления потенциала логической единицы на выходе делителя частоты,8;. При этом запрещается работа ГИ 7;, записывается очередная единица в счетчик 16 количество реализованных периодов эксплуатации Т), на выходе 50 6элемента И 13 потенциал логической единицы, который поступает на управляющий вход элемента запрета 9 , прекращая реализацию новых экспоненциальных сигналов, а потенциал логической единицы, инвертированный в логический ноль элементом НЕ 18, поступает на вход сброса делителя частоты 8 , предотвращая новый этап моделирования Т, Потенциал логической единицы подается также на 1-й вход. элемента И 20, подготавливая устройство к отображению информации на блоке 6, о необходимой размере ресурсов и его уровне по -му элементу технического объекта.Аналогичным образом устройствоработает по )л цепям моделирования отказов. Когда на всех входах эле. мента И 20 потенциалы логических единиц, на индикаторы 6-6 с выхода элемента И 20 подается сигнал, разрешающий отображение размера ресурсов по всем элементам технического объекта,Блок 5 выбора уровня ресурса работает следующим образом,В исходном состоянии вводятся значения допустимого времени восстановления (Т ) в задатчик . 21 постоянного коэффициента, значения временивосстановления элементами различногоуровня в задатчики 26-26 постоянныхкоэффициентов, причемвьвьв , т,е. в задатчик 26 введено вре,мя восстановления для элемента самого высокого уровня. Блоки 2 и 26представляют собой регулируемые источники постоянного напряжения, напряжение на выходе которых устанавливается пропорциональным соответственно Т и о 6,В случае возникновения отказа потенциал логической единицы с блока4 поступает на вход элемента НЕ 23,инвертируется потенциал логическогонуля, который поступает на управляющие входы элементов запрета 22, 27, -;27 , разрешая тем самым сравнение1лТ и ьв . Еслив с Т, то на выходев, 1схемы сравнения 28 появляется потенциал логической единицы, которыйподается на управляющие входы элементов запрета 34, -34 запрещая темсамым выбор элементов со второго пош-й уровень. С выхода 28 потенциаллогической единицы поступает на вход.одновибратора 29, который генери 7 14344 рует одиночный импульс. После записи импульса в счетчик 30, информация о количестве импульсов поступает на первый вход узла деления 31 на вто 5 рой вход которого подается значение периодов эксплуатации Т (со счетчика 6 ), которые были необходимы для выполнения требований по достоверности. С выхода блока 32 информация о достаточном числе элементов 1-го типа для обеспечения работы технического объекта на время Т поступает на дешифратор 33 с определенного выхода которого поступает на индикатор 6;.Если) Ть, то на выходе блока 28, напряжение логического нуля. Следовательно, на управляющем входе 34 напряжение логического нуля и происходит сравнение с и Т . Если СТ то аналогичйым образом счив ртывается информация с соответствую" 50 8щего выхода дешифратора на индикатор 6, В случаеТ начинает работать третий уровень сравнения и т.д. Сигналом с выхода элемента ИЛИ 32 происходит управление разрядом накопительного конденсатора в блоке 1.После окончания работы счетчики 30 - 30 очищаются сигналом по входу сброса.1Применение устройства позволяет определить необходимое количество запасных элементов определенного уровня для восстановления блоков техниче ского объекта после их отказов в течие заданного периода эксплуатации с заданной точностью.При этом время устранения отказа не превышает заданного, а суммарные затраты на ЗИП - минимально возмож 1 ные.1434450 оставитель Т. Сап Техред М,Дидык ва Корректор 1 Л. Пилипенко Циткина Редакт одписноеР каз 5557/52 Производственно-,полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,Тираж 70 ИИПИ Государствени по делам изобрет 5, Москва, Ж, Рого комитета СССний и открытийаушская наб., д. 4/