Устройство для определения периода контроля технических систем

соаэ советскихсоциАлистических А 1 9) (111 51) 5 С 06 Р 15/46 ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИС 24 госуддрственнцй номитетпо изоБРетениям и отнрытипри гкнт ссср СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР В 296126, кл. С 06 С 7/48, 1969.Авторское свидетельство СССР У 1066351, кл. С .06 Р 15/46, 1982,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДА КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано. для исследования случайных процессов в сложных технических сис.темах. Цель изобретения - повышение 2 точности определения оптимального периода контроля. Устройство содержит задатчики 1 вероятностей отказов, генераторы 2 случайных сигналов, бло-, ки 3, 8 умножения, пороговые элементы 4, элементы И 5, сумматоры .6, ключи 7, блоки 9 задания степени снижения эффективности системы при отказе, блок 10 управления параметрами моделирования, блок 11 определения эффективности работы технической системы, блок 12 отображения и источник 13 постоянного напряжения. Устройство обеспечивает учет различной степени снижения эффективности сложной технической системы при отказе различных групп ее элементов, 2 з.п. Ж ф-лы, 5 ил.Частый контроль ведет к значительному усложнению простого устройства,45 связанному с временем контроля парак н. 1.1тельность контроля 1-го параметра,Для простых систем, где любой отказ ведет к отказу всего устройства, оптимальный период контроля такой,л когда выполняется условие Т, + с к . = мин, В сложных технических устройствах отказы отдельных элементов не всегда приводят к отказу всего устройства, а могут в той или иной сте 50 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь-, зовано при исследовании случайных процессов, например для определения периодичности контроля сложных тех 5 нических устройств.Цель изобретения в .повышение точности определения оптимального периода контроля для сложных техническихм устройств путем учета различной степени снижения эффективности их использо-, вания при отказе различных элементов.Сущность изобретения заключается в моделировании процесса эксплуата ции сложного технического устройства. В процессе эксплуатации техническое состояние определяется с помощью контроля и параметров, на значения которых влияют определенные элементы, входящие в состав технического устройства. Элементы обладают определенной интенсивностью отказов, отказы их подчинены экспоненциальному закону, т.е. ехр 3, й. Если , .1, 25 1 и т.д. элементы влияют на величийу х-го параметра контроля, то вероятность отказа по х-му параметру контроля определяется вероятностью Ро,; (е) = 1 - е , где (Л; =91+ 30 ++ % К + ), Наличие отказа определяется по результатам контроля.Редкий контроль приводит к тому, что техническое устройство может находиться длительное время в состояниик нскрытого отказа,К . " = То, ьл3=где Т ; - случайное время нахождения устройства в состоянии скрытого отказа по х-му параметру контроля; К - количество циклов контроля на интервале времени эксплуатации Т,. пени снижать эффективность его использования по прямому значению (Э). Кроме того, в процессе контроля устройство тоже может быть использовано с определенной эффективностью (Э,)Поэтому для сложных объектов оптимальным периодом контроля является такой, который обеспечивает минимальное значение суммыи нсЕ(1 Эи ) То +к (1 Эцк),1:1ВНа фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 - схема блока управления параметрами моделирования; на фиг.З - схема блока определения эффективности работы технической системы; на фиг.4 - схема задатчика вероятностей отказа;на фиг.5 - временные диаграммы, поясняющие ра" боту устройства.Устройство содержит задатчики 1, 1 вероятностей отказов, генераторы 2,-2 н случайных сигналов, первые блоки 3,-3 н группы умножения, пороговые элементы 4,"4 н группы, элементы И 5 -5 группы, сумматоры 6- 6 группы задания, ключи 71-7 н группы, вторые блоки 81 -8умножения группы, блоки 9 -9задания степени снижения , эффективности системы при отказе группы, блок 10 управления параметрами моделирования, блок 11 определения эффективности работы технической системы, блок 12 отображения, источник 13 постоянного напряжения. Блок 10 содержит генератор 14 тактовыхимпульсов, ключ 15, делитель 16 частоты, одновибратор 17, счетчик 18,дешифратор 19, группу делителей 2020 н частоты, группу одновибраторов 21,-21, группу счетчиков 22,-22, группу ключей 23-23 д, группу узлов 24-24умножения, группу узлов 25,-25задания степени снижения эффективности системы при контроле, элемент 26 задежки, узел 27 задания законов изменения вероятностей отказов.Блок 11 содержит генератор 28 импульсов, счетчик 29, дешифратор 30, коммутатор 31, сумматор 32, .узлы 33,-33задания длительности контроля параметров системы, узлы , умножения 34, -34. Задатчик 1 содержит ключ 35, конденсатор 36,резистор 37.99870 бпока не асуп;ес гнатся процесс сложения в сумматоре 32 (элемент 26 зажки имеет2 п э +ф ++ ь ); коэффициент пересчета дели 5теля 16 частоты пропорционален Т.Счетчик 18 очищается перед началомработы устройства па шине. "Сброс",Блок 11 осуществляет паследова"тельное сложение значений с выходовблоков 8-8 и узлов 21-24 т, путемпоследовательного подключения ихвыходов к входу сумматора 32, Коммутатор 31 - стандартный элемент, 151-й информационный вход которого коммутируется на его выход при наличиисигнала на -м управляющем входе,Управляющие сигналы переадресуютсяс помощью дешифратара 30, который 25 30 45 50 55 5 15За счет заряда емкости 36 формируется экспоненциальный закон распределения Рт, = 1-е", Вероятность отказа каждой части устройства изменяется со своей скоростью в соответствии с А,. Технически реализуется за счет изменения величины емкости конденсатора 36 с блока 10 управления, т.е. меняется постоянная времени заряда КС-цепочки. Разряд емкости 36 осуществляется пу" тем подачи напряжения на ключ 35 с блока 10 управления по достижении й = Тчерез параллельно подключенные контакты ключа 35 емкости 36.В блоки 91-9 п, 25 -25 и 33-33 т в коде заносятся значения снижения эффективности использования техниче" ского устройства при отказе его 1-ой, ,3"ой, и т.д. части (1-Э,), снижения эффективности использования технического устройства при контроле его ь-го, 3-го и т.д. параметра 1(1- -Э ц,) и значения длительности контроля определенного параметра . соответственно.В блоке 10 осуществляется с помощью узла 27 установка величин емкостей 36 обратно пропорционально ин-. тенсивностям. отказов Я ; прекращение1моделирования процесса эксплуатации технического устройства на интервале времени Т при выполнении требований по достоверности моделирования (задается числом реализацией процесса эксплуатаци М путем подключения ш-го выхода дешифратора 19 к запрещающему управляющему входу ключа 15); подсчет количества периодов контроля по каждой части устройства за весь цикл моделирования (коэффициенты пересчета делителей 20 -20 тт пропорциональны Т -Т ); сброс напряжения наХвыходе задатчиков 1 в начале очередного контроля подачей сигнала с выхода одновибраторов 211-21; длительности импульсов одновибраторов 21, 21 тт пропорциональны соответственноль"с, чтобы в процессе контроляпредотвратить заполнение счетчиков 20-20, так как следующий период контроля сдвинут на интервалл л1(на фиг.5 а, б заштрихованные области),а также, чтобы ыа этом же интервале времени исключить ложный процесс формирования отказа, т.е. заряд емкости 36; задержка сброса информации со счетчиков 23-23и 6-6 ,дешифрирует состояние счетчика 29. Устройство работает следующим образам,Изменение ва времени вероятности отказов по закону Р (С) = 1 - екаждой из частей технического устройства, определяющих значение контролируемых параметров, моделируется задатчикамн 1 ( Ь.; - интенсивность отказов элементов, влияющих на зна" чение -го параметра). На задатчики 1 (фиг.ч) подается постоянное напряжение с источника 13. Происходитзаряд конденсаторов 36, причем постоянная времени заряда каждого задатчика 1 отлична от других и соответствует интенсивности отказав моделируемой части технического устройства, Емкости конденсаторов 36, аследовательно, и постоянные времени заряда задатчиков 1 задаются блокам 10 с помощью узла 27. Таким образом, вероятность отказа элементов технического устройства, контролируемых х-м параметром, меняется от времени са своей скорсстью в соответствии с А;, что отображено на диаграммах (фиг,5 а,б).Случайный характер изменения вероятности отказов моделируется путем перемножения напряжения эадатчика 1со случайно изменяющимся напряжением генератора 2. Умножение происходит в блоках 3.При достижении напряжения на выходах блоков 3 величины порога П=- 0,95 Пт, т (где Пист - напряженйе источника 13) срабатывают пороговые элементы ч. Величина порога в каждом случае в каждом из и каналов устрой 1599870ства достигается в общем случае в разное время (фиг.5 а,б), которое определяется постоянной времени заряда накопительного конденсатора 36 задатчика 1 данного канала. Срабаты 5 ванне данного порогового элемента 4 соответствует возникновению отказа в части устройства, моделируемой данным каналом и контролируемой данным параметром контроля.Период эксплуатации Тэ на котором моделируется процесс использования технического устройства, периоды контроляпо каждому параметру (Т, - Тк ) 15 и длительности контроля каждого параметра (41, - с ) устанавливаются в блоке 10, При выбранных значениях этих величин в одних частях системы за Тк отказ не происходит (фиг.5 а), в 20 других может произойти (фиг.5 б, оп)э причем в разное время. Время с момента возникновения отказа до момента начала контроля представляет собой время, в течение которого имеет ме сто скРытый отказ сс, . В течение это 44го времени техническое устройатво функционирует с заниженной или равной нулю эффективностью использовалния Э ц . Время 4 с также различно 30 для различных частей системы. В процессе контроля х-го параметра техническое устройство также может применяться с меньшей эффективностью (Эц;) , это время стакже в общем случае различна.В блоке 10 и в блоках 9 -9 в исходном состоянии заносятся также значения разности между единицей и эффективностью использования устройства при отказе по определенному параметру (Э ц, - Эц) и эффективности использования устройства при проведении койтроля по данным параметрам (Эцк, Эц ) соответственно, 45При включении устройства в определенные моменты времени (фиг.5 а,б)происходят отказы, срабатывают соответствующие пороговые элементы 4 иоткрываются соответствующие им элементы И 5. Импульсы с блока 10 посту- .пают на соответствующие сумматоры 6,т.е. в них накапливается время скрытого отказа для каждой ветви устройства за весь цикл моделирования. По15 истечении установленного на блоке 10 периода контроля Т к данной части технического устройства (задается коэффициентом пересчета делителя частоты 20) с этого блока подается импульс (с выхода одновибратора 21) длительностью, включающий схемы разряда задатчиков 1 и предотвращающий заряд емкости 36 на время контроля соответствующего параметра. По окончании времени ьцикл зарядалповторяется, т.е. идет моделирование следующего участка времени использования технического устройства. Кроме того, в соответствующий счетчик 22 заносится единица, свидетельствующая о проведении одного цикла контроля. Аналогичным образом устройство работает до момента времени Тэ когда завершен период эксплуатации технического устройства. В момент времени= Т в блоке 10 на выходе делителя частоты 16 появляется сигнал, срабатывает одновибратор 17, заносится единица в счетчик 18 и на . первом из М выходов дешифратора 19 появляется единица (к управляющему входу ключа 15 подключен ш"й выход дешифратора 19). Таким образом, в счетчиках 22-22, в зависимости от выбранного для каждого канала периода контроля и его длительности записываются различные числа (т.е. количество проведенных контрольных операций за время Т ), а в сумматорах 6, -6 и также заносится различное количество импульсов в соответствии с интенсивностью отказов каналов и выбранным периодом контроля.Эта информация о значенияхс с; и и,циклов контроля по каждой -й части технического устройства накапливается в блоках б и счетчиках 224-22до момента времени, когда, в счетчик 18 записывается М-я единица (требования по достоверности мо" делирования выполнены), В момент времени СМ Тна ш-м выходе дешифратора 19 появляется потенциал логической единицы, который закрывает ключ 15, запрещая процесс моделирования. Кроме того, этим напряжением ОтКрЫВаЮтСя КЛЮЧИ 74 -74,э 23,-23 , И 344 -34, разрешая проведение операциии умножения в блоках 8 -8(1-Эц, ),К ф23 1в узлах 24,-24 п,(1-Эз )1 .1 Ф 4и в узлах 34,-344 зьз 1 п 1(1-3 зз 113с9 159выходов которых данные поступают насоответствующие информационные входыкоммутатора 31. С выхода дешифратора19 запускается также генератор 28,который через счетчик 29 и дешифратор 30 управляет коммутацией информационных входов на его выход, т.е. навход сумматора 32. По первому импульсу 28 с первого выхода дешифратора 30 коммутируется первый информационный вход на вход сумматора 32Ю У)1-Э,2) . Таким образом, в сумматоре 32 происходит сложение всех времен скрытых отказов, умноженных нанеэффективность их использования всостоянии отказа по всем параметрам,и всех длительностей контроля, умноженных на неэффективность использования в процессе контроля. Этасумма поступает на блок 12, где отображается в цифровой форме.Делители 16 и 20 20частоты очищаются после окончания Тз и Т -Тк,соответственно (подготавливаются кновому этапу моделирования), счетчики222-22 я и 6,-6 э очищаются послеокончания МТс задержкой 3,(элемент 26) для того, чтобы закончилисьпереходные процессы в блоках умножения и сумматоре 32.На первом этапе определения опти.мального периода контроля для всехпараметров устанавливается периодТ )у = ТЭ, Затеи уменьшается значениеТ и, если значение на выходе сумЬматора 32 уменьшается, то изменениеТк, осуществляется до момента Тд вс которого значение на выходе блока32 начинает увеличиваться. Аналогичные операции осуществляются по остальным пканалам и определяетсяЭк ) по мнн Формула изобретения 1, Устройство для определения периода контроля технических систем, содержащее источник постоянного на пряжения, первую группу блоков умножения, группы задатчиков вероятно 9870 10стей отказов генераторов случайныхсигналов, пороговых элементов,элементов И и сумматоров, блок управления параметрами моделирования и блокотображения, информационные входы задатчиков вероятностей отказов группысоединены с выходом источника постоянного напряжения, входы сброса и установки соответственно с группойвыходов сброса и с группой устано. вочных выходов блока управления параметрами моделирования, а выходыс входами первых сомножителей соответствующих блоков умножения первойгруппы, входы вторых сомножителейкоторых связаны с выходами соответствующих генераторов случайных сигналов группы, а выходы - с входами 20 соответствующих пороговых элементовгруппы, выходы которых подключенык первым входам соответствующих элементов И группы, вторые входы которых соединены с информационным выхо дом блока управления параметрами .моделирования, а выходы - с информационными входами соответствующихсумматоров группы, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повыше ния точности определения оптимального периода контроля, в устройство введены группа ключей, втораягруппа блоков умножения, группа блоков задания степени снижения эффективности системы при отказе и блокопределения эффективности работытехнической системы, выход которогосоединен с входом блока отображения,.первая группа информационных входов д связана с выходами блоков умножениявторой группы, вторая группа информационных входов в . с группой информационных выходов блока управленияпараметрами моделирования, а уп- ,45 равляющий вход и управляющие входыключей группы подключены к управляющему выходу блока управления параметрами моделирования, группа выходов сброса которого соединена с вхо О дами сброса сумматоров группы, выходы которых связаны с информационнымивходами соответствующих ключей группы, выходы которых подключены к входам первых сомножителей соответствую-.55 щих блоков умножения второй группы,входы вторых сомножителей которыхсоединены с выходами соответствующихблоков задания степени снижения эфФективности,системы при отказе, вход15 20 25 30 35 40 11 159сброса блока управления параметрамимоделирования является входом сбросаустройства,2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок управления параметрами моделированиясодержит генератор тактовых импульсов, ключ, делитель частоты, одновибратор, счетчик, дешифратор, элемент задержки, узел задания законовизменения вероятностей отказов игруппы делителей частоты, одновиб-раторов, счетчиков, ключей, узловумножения и узлов задания степениснижения эффективности системы приконтроле, выходы которых соединены свходами первых помножителей узловумножения группы,.выходы которых являются группой информационных выходов блока, а входы вторйх сомножите"лей связаны с выходами соответствующих ключей группы, информационныевходы которых подключены к выходамсоответствующих счетчиков группы,счетные входы которых и входы сброса делителей частоты группы соединены с выходами соответствующих одновибраторов группы, которые обьединены в группу выходов сброса блока,управляющие входы ключей группы, входэлемента задержки, управляющий входключа и управляющий выход блока связаны с выходом одйого из разрядовдешифратора, вход которого подключенк выходу счетчика, счетный вход которого и вход сброса делителя частотысоединены с выходом одновибратора,вход которого связан с выходом дели- .теля частоты, информационный входкоторого, информационные входы делителей частоты группы и информацион"ный выход блока подсоединены к выходу ключа, информационный вход коф" 9870 12 торого связан с выходом генераторатактовьм импульсов, выходы делителейчастоты группы подключены к входамсоответствующих одновибраторов груп-пы, входы сброса счетчиков группы ивыход сброса блока соединены с выходом элемента задержки, вьмоды узлазадания законов изменения вероят 10 костей отказов являются группой установочных выходов блока, . вход сброса счетчика является входом сбро. са блока.3. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок определения эффективности работы технической системы содержит генератор тактовых импульсов, счетчик, дешифратор, коммутатор, сумматор и груп" пы узлов умножения и узлов задания длительности контроля параметровсистемы, выходы которых соединеныс входами первых сомножителей узловумножения группы, входы вторых сомножителей которых являются второйгруппой информационных входов блока,а выходы связаны с первой группойинформационных входов коммутатора,вторая группа информационных входов которого является первой группой информационных входов блока, группауправляющих входов коммутатора подключена к группе выходов дешифратора, а вьмод коммутатора соединен синформационным входом сумматора, выход которого соединен с выходом блока, один из разрядов дешифраторасвязан с входом сброса счетчика ис входом остановки генератора тактовых импульсов, вход запуска которого соединен с управляющим входомблока, а выход - со счетно входомсчетчика, выход которого связан свходом. дешифратора..Лисин Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 РедактоЗаказ 3ВНИИПИ 4 Тираж 570 Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧ113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5