Устройство для определения размера ресурсов восстановления технического объекта

А 2 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК п 9) ( 54 06 Г 1520 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) Р " Г ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1 Кравцо И. На во СССР , 1988(пр т ОПР ЕДЕ СТАНОВА НИ НИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯРАЗМЕРА РЕСУРСОВ ВОТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для оптимизации объема ЗИПа, Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей за счет учета отремонтированных отказавших блоков и узлов, Сущность изобретения заключается во введении элемента задержки 18, накопительного 19, второго порогового элемента 20, инвертора 21 и ключа 22 в каждую цепь моделирования отказов блоков техническогЬ объекта, с помощью которых учитывается эффект восстановления отказавших блоков. 3 ил, 1783543Изобретение относится к вычислитель- го счетчика, с входом останова генератора ной технике и может быть использовано при импульсов и подключен к выходу делителя исследовании случайных процессов, напри- частоты, выход генератора импульсов подмер, для определения ресурсов восстанов- ключен к информационному входу делителя ления технического объекта за допустимое 5, частоты, выход первого элемента И подклювремя, чен к входу элемента НЕ и к управляющемуИзвестно устройство, содержащее ис- входу элемента запрета, выход элемента Н Е точник опорного напряжения и цепи моде- подключен к второму входу второго элеменлирования отказов блоков технического та И, выход которого через линию задержки объекта, каждая из которых состоит из фор подключен к входу сброса делителя частоты, мирователя экспоненциальных импульсов, выход второго счетчика подключен к инфоргенератора случайных напряжений, элемен- мационному входу блока выбора уровня рета запрета, блока умножеййя; порогового сурса, входы сброса первого и второгоблока, блокавыбора уровня ресурса и инди- счетчиков всех цепей моделирования откакатора, Недостаток устройства - низкие 15 зов блоков технического объекта объединефункциональные возможности ны и являются входом сброса устройства,Наиболее близким по технической сущ- выход первого элемента И каждой 1-й цепи ности - прототийом - является устройство; моделиРования отказов блоков техническосодержащее источник опорного напряже- го объекта подключен к 1-му входу выходнония; выходной элемент И и цепи моделиро го элемента И (1 = 1,2,п; где и - количество ванияотказовблокавтехническогообъекта,цейей моделирования отказов блоков техкаждая из которых состоит из генерат 6 ра нического объекта), выход которого подклюимпульсов,делителячастоты,первогоивточен к входам разрешения считывания всех рогб счетчика, схемы сравнения, блока за- . индикаторов, дания доверительногоинтервала, первого и 25 Недостаток" устройства - . низкие функ- второго элемента И, линии задержки, эле-. циональные возможности, что не позволяет мента НЕ, формирователя экспоненциаль-определить оптимальный объем ЗИП для ных импульсов, генератора случайных: случая, когда отказавшие блоки, узлы и т.д. напряжений, элемента запрета, блока умйо- - восстанавливаются и возвращаются в ЗИП. жения; порогового блока, блока выбора 30, Цель изобретения - расширение функ- уровня ресурса ииндикатора, выхоД гейера- циональных возможностей за счет учета оттора случайных напряжений подключен к ремонтированных отказавших блоков, первому входу блока умножения; выход узлов и т,д. в объеме ЗИП, формирователя экспоненциальйых импуль- Сущность изобретения заключаегся в сов подключен к второму входу блока умно том, что моделируется число отказов разжения, выход котброго через" пороговый личных блоков, обладающих различной наблок подключен к управляющему входу бло- дежностью за время эксплуатацииТ (первые ка выбора уровйя ресурса, группа информа- счетчики, генераторы импульсов, делители ционных выводов которого подключена к частоты, формирователи экспоненциальных группе информационных входов индикато импульсов; генераторы случайных напряжера,выход окончания выбора блока выбора ний, блоки умножения, пороговые блоки, уз - уровйя ресурса подключен к информацион- лы выбора уровня ресурса), При заданной ному входу первого элемента запрета, вы- доверительной вероятности идоверительном ход которого подключен к входу сброса интервале это число отказов сравнивается с формирователя экспоненциальных импуль числом необходимых опытов для получения сов, вход сброса блока выбора уровня ре- заданнойточностипервыеэлементысравнесурса является входом сброса устройства, ния, блоки задания доверительного интервавходы задания опорного напряжения фор- ла), По результатам сравнения принимается мирователей экспоненциальных импульсов решение о повторении цикла моделирования всех цепей моделирования отказов блоков 50 или их достаточности (первые и вторые элетехнического объекта подключены к выходу менты И, первые элементы НЕ, линии задеристочника опорного напряжения, выход жки). Определение достаточного размера первого счетчика подключен к первому вхо- ресурсов восстановления по каждому типу ду схемы сравнения, второй вход которой осуществляется по выражению подключен к выходу блока задания довери М - ий = тельноо интервала, выход схемы сравне-п 1 ния подключен к первому входу первого где К 1 - достаточное число элементов )-го элемента И, второй вход первого элемента типа для обеспечения работы технического И объединен с первым входом второго эле- объекта за время Т; мента И, с информационным входом второМ - количество отказов, обеспечиваю- дешифраторы 381 в 38, все ветви расчета щих требуемую точность; числа запаскых элементов одного уровняп - количество элементов)-го типа, вос- ресурса 302 - 30 п (т,е, кроме первой ветви становленных после их отказов(регулируе) содержат вторые элементы запрета мые линии задержки, время задержки 5 392-39 п 1.которых пропорционально времени восста- Формирователи 11-1 экспоненциновления после отказов, накопительные альных импульсов представляют собой элементы, вторые пороговые блоки, инвер- ВС-цепочку с электронным ключом, подторы и третьи элементы И); ключенным параллельно конденсатору. Он.в - количество, циклов моделирования 10 реализует вероятность отказа 1-го элемента продолжительностью Т; технического устройства по закону г 0 т(т) =Существенные отличия заключаются в = 1 - е, где Ь - интенсивность отказов, том, что ввели в каждую цепь моделирова- Закон реализуется за счетпроцесса заряда ния отказов регулируемуюлинию задержки, накопительного конденСатора. Электрокнакопительный элемент, второй пороговый 15 ный ключ закорачивает конденсатор, разряблок, инвертор и третий элемент И с ихжая его при поступлении управляющего связями, что позволило учесть при форми- импульса с управляющего выхода узла выровании ЗИП возможкость замены отказав- бора уровня ресурса через первый элемент ших блоков блоками, которые отказали запрета, Генераторы 21-2 случайных наранееи были восстановлены,чемидостига пряжений выполнены по известным схеется цель изобретения- расширение функ- мам, содержащим в качестве первичного циональных возможностей, источника шума полуйроводниковый элеНа фиг,1 приведека структурная схема мент и усилитель, Генераторы совместно с устройства для определения размера ресур- блоками умножения 31-3 обеспечивают сов восстановления технического объекта; 25 моделирование случайного процесса измена фиг.2 - структурная схема блока выбора нения Р 01(1), Блоки 51-5 П выбора уровня уровня ресурса; на фиг.3 - временные диаг- обеспечивают выбор элемента для восстараммы процесса эксплуатации, новления технического объекта такого уровУстройство содержит формирователи ня, кОторый позволяет устранить отказ за 11-1 п экспоненциальных импульсов, гене время, меньшее заданного допустимого, раторы 21-2 случайных напряжений, блоки Анализ уровня начинается с элемента само-Зп умножения, пороговые блоки 41-4 ь го низкого уровня, у которого время восстаблоки 51-5 выбора уровня ресурса, индика- новления каибольшее. Если оно больше торы 61-6, генераторы 71-7 П импульсов; допустимого, то выбирается элемент более делители частоты 81-8 п, элементы запрета 35 высокого уровня, у которого время восста-9, первые счетчики 101 - 10 л, схемы 111- новления меньше, чем у предыдущего, Если 11 п сравнения, блоки 121-12 П задания дове- и это время больше допустимого, то аналирительного интервала, первые элементы И зируется элемент следующего уровня и т.д.131 - 13 п, вторые элементы И 141-14 п, линии до тех пор, пока время восстановления (тм) задержки 151-15, вторые счетчики 161-16 о, 40 не станет меньше допустимого (Тд).элементы НЕ 171-17 п, элемент задержки Генератор 7 импульсов - типовой ГИ с 18-18 п, накопительные элементы 191-19 п, управляющим входом. При поступлении вторые пороговые элементы 201-20 п, инвер- сигнала на управляющий вход импульсная. торы 211-21 п, ключи И 211-22 п, совокуп- последовательность на выходе генератора ность одноименных блоков 11-22 образует 45 отсутствует.1-тую цепь моделирования отказов блоков Делитель частоты 8 предназначен для технического объекта 23 ь где - 1,2,.,п, задания периода эксплуатации. Его коэфкроме этого устройство содержит источник фициент деления соответствует периоду 24 опорного напряжения и элемент И 25, эксплуатации, Первый счетчик 10 йредназКаждый блок 5 выбора уровня ресурса са начен для подсчета количества отказов 1-го, держит задатчик 26 постоянного коэффици- -го и т.д. элементов, при которых выполняента, элемент 27 запрета, элемент НЕ 28, ются требования по достоверности (МД. элемент ИЛИ 29 и гп ветвей расчета числа Элемент сравнения 11 сравнивает числа в запаскых элементов 301 - ЗОВ одного уровня двоичном коде. Если число на первом входе ресурса, которые содержат задатчики 311- 55 больше числа на втором входе, ка выходе 31 п 1 постоянного коэффициента, первые элемента 11 потенциал логической единиэлементы 321-32 я запрета, схемы 331-33 е цы. При обратном соотношении на выходе сравнения, одновибраторы 341 - 34 п, счетчи- элемента 11 потенциал логического нуля. ки 351 - 35 п, узлы 361 - 36 п деления, узел 371- Блок 12 задания доверительного интервала 37 п выделения целочисленного значения,Второй счетчик 16 предназначен для оп ределения количества циклов моделирования продолжительностью Т,15 20 когда ОвхО, Блок 37 выделения целочисленного значения выделяет целое число, которое по своему значению больше на единицу целой части дробного числа, поступившего на его вход. Устройство для 30 определения размеров ресурсов восстановления технического объекта работает следующим образом. Запускают генераторы 7 импульсов, и на блоки 11 - 1 п подается посто 40 45 50 55 состоит из последовательно соединенных регулируемого источника постоянного напряжения и аналого-цифрового преобразователя. На нем устанавливается значение числа реализаций, которые необходимы для получения необходимого доверительного интервала при заданной доверительной вероятности, Все эти значения берутся из таблиц. Элемент задержки 18 - стандартный элемент. Время задержки ты устанавливается пропорциональным среднему времени ремонта отказавшего 1-го блока технического объекта.Йакопительный элемент 191 - ВС-цепочка с накопительной емкостью, электронным ключом, подключенным к конденсатору для его разряда после окончания цикла моделирования длительностью Т и развязывающими диодами по первому и второму входу. Второй пороговый элемент 20 на выходе имеет потенциал логичеСкой единицы,янное напряжение с выхода источника 24опорного напряжения.Происходит заряд конденсаторов, причем постоянная времени заряда каждого формирователя 11-1 п отлична от другйх и соответствует интенсивности отказов 1-го элемента технического объекта, Таким об- разом, вероятность отказа каждого элемента изменяется со своей скоростью в соответствии с интенсивностью отказов А. Случайный характер изменения вероятности отказов моделируется путем перемножения напряжения на накопительном конденсаторе блока 11-1 п со случайно изменяющимся напряжением блока 21 - 2 П. Умножение производится в блоках 31 - 3, При достижении на выходе блока 3 напряжения логической единицы на выходе блока 41 также появляется напряжение логической единицы. это означает, что произошел отказ 3-го элемента, Это напряжение поступает на вход 1-го блока 5 выбора ресурсов, В соответствии с логикой работы узла 5 на его выходе окончэния выбора появляется импульс, который поступает на первый вход ключа И 22 и через элемент задержки 18 и инвертор 211 на входы накопительного элемента 19 ь Так как в начальный момент времени потенциал на выходе накопительного 5, элемента 191 нулевой и импульс через инвертор 21 поступит на его второй вход раньше, то на выходе порогового элемента потенциал логической единицы, которая поступает на второй вход ключа И 22 и записывается в счетчик 10 и одновременно поступает на йнформационный вход блока 9 ь а также происходит сброс напряжения на выходе накопительного элемента 19 через его электронный ключ, на управляющий вход которого поступит сигнал с выхода второго порогового элемента 20 (момент времени с 1, фиг.3),:Одновременно в момент времени т 1 сигнал с выхода окончания выбора блока 51 поступает на информационный вход блока 9 ь Если на управляющем входе блока 9 напряжение отсутствует, то импульс поступает на вход сброса блока 1,.где происходит разряд накопительного кондейсатора и на-, 25 чинаетсй новый цикл моделирования Ротф),С выхода счетчика 101 информация поступает на схемы сравнения 11 ь на второй вход которого поступает информация с блока 12 ь Если число; зайисанное в счетчике 10 ь меньше числа, записанного в блоке 121, то на выходе схемы сравнения будет потенциал логического нуля, который поступает на первый вход элемента И 13 это свидетельствует о том, что требования по достоверно сти не выполнены).Ка входе элемента И 13 может бытьчетыре комбинации входных сигналов1 вход 01102 вход 0101На обоих входах будут нули в том случае, когда требования по достоверности не выполнены и период эксплуатации Т не завершен. При выполнении требований по достоверности и завершении периода эксплуатации на обоих входах единицы. Если требования по достоверностйвыполнены, а период эксплуатации не завершен, то на входах элемента И 13 будет третья комбинация. Четвертая комбинация .соответствует завершенному периоду эксплуатации и невыполнению требований по достоверности. При первой комбинации входных сигналов на выходе элемента И 13 будет потенциал логического нуля, который поступает на управляющий вход элемента Оь разрешая новый цикл моделирования Рот(т), а также потенциал логического нуля с выхода элемента И 13 поступает на 1-й вход второго порогового элемента И 20, запрещая отображение на блоке 6. Потенциал логическота.Аналогичным образом устройство работает по п цепям моделирования отказов, Когда на всех входах элемента И 20 потенциалы логических единиц, на индикаторы61 - 6 л с выхода элемента И 20 подается сигнал, разрешающий отображение размера ресурсов по всем элементам технического объекта,При этом размер ресурсов по всем элементам технического объекта формируется 50 го нуля, инвертированный в логическую единицу элементом КЕ 171, поступает на один вход элемента И 141, на другом входе которого потенциал логического нуля с выхода делителя 81. На выходе элемента и 141 по тенциал логического нуля и на сбросовом входе делителя 81 также потенциал логического нуля. В дальнейшем возможны третья либо четвертая комбинации. При наличии четвертой комбинации на входе элемента И 10 13 ь т,е, когда период эксплуатации завершен (на выходе делителя частоты 81 потенциал логической единицы), а заданная достоверность не выполнена, необходймо произвести сброс информации в делителе 81 15 и начать новый этап моделирования, По сравнению с первой комбинацией отличие заключается в том, что на втором входе элемента И 141 потенциал логической единицы, который с некоторой задержкой через эле мент 15 подается на сбросовый вход делителя 8 ь подготовив его тем самым к новому этапу моделирования Т, Задержка необходима для срабатывания схемы сравнения 11, элемента И 13 и элемента задержки НЕ 25 18.ФПри третьей комбинации, когда требовайия по достоверности выполнены, а этап моделирования Т не завершен, устройство работает до момента появления потенциала 30 логической единицы на выходе делителя частоты 8 ь При этом запрещается работа ГИ 7 ь записывается очередная единица в счетчик 161 (количество реализованных периодов эксплуатации Т), на выходе элемента И 35 131 потенциал логической единицы, который поступает на управляющий вход элемента запрета 9 ь прекращая реализацию новых экспоненциальных сигналов, а потенциал логической единицы, инвертированный в 40 логический ноль элементом задержки НЕ 18, поступает на вход сброса делителя частоты 8 ь предотвращая новый этап моделирования Т. Потенциал логической единицыподается также на 1-й вход второго порогового элемента И 20, подготавливая устройство к отображению информации на блоке 61 о необходимом размере ресурсов и его уровне по 1-му элементу технического объекс учетом его восстановления блоками, отремонтированными эа время г, и повторно поступившими в ЗИП. Например, блок, отказавший в момент 11, будет восстановлен через г и в момент времени 12 =- с + г,1 поступит в ЗИП. Технически это реализуется поступлением задержанного импульса с выхода элемента задержки 181 на первый вход накопительного элемента 19 (фиг.Зб, ср), С момента времени Сг до моменга 13 на выходе накопительного элемента 191 положительный потенциал (фиг.Зв), следовательно, на выходе второго порогового элемента 201 - нулевой потенциал, который подается на второй вход ключа И 22 ь запрещая тем самым прохождение импульсов с выхода 51 на вход счетчика 101, где подсчитывается количество блоков 1-го типа, включаемых в ЗИП. В момент времени сз происходит отказ 1-го блока, но в счетчик 101:информация не поступит, т.к. за время от с 1 до сз(фиг.За) блок, отказавший в момент времени и, будет восстановлен в момент 12 и будет исйользован для замены в момент времени 1 з, Таким образом, к моменту времени 1 з произойдет два отказа, а в ЗИП будет включен адин блок (фиг.Зд) потому, что один блок будет восстановлен и возвращен для замены отказавшего, Аналогичным образом устройство работает дальше. К моменту времени Т по 1-му каналу будет 6 отказов (фиг.За), а в 3 ИП включены 2 блока, а остальные отказы устраняются за счет отремонтированных в момент времени с 2, М, 18, С 1 о, 112 блоков (фиг.Зб, в),Вход сбросаделителей 81 имеет развязывающую диодную цепочку (как второстепенная не показана), включенную таким образом, что сброс информации блоков 8 происходит только с выхода 15 ь Блок 5 выбора уровня ресурса работает следующим образом.В исходном состоянии вводятся значения допустимого времени восстановления (Тд) в задатчик 26 постоянного коэффициента, значения времени восстановления элементами различного уровня - в задатчики 31 - 31 П постоянных коэффициентов, причем ув 1 ) гв 2 ) ." ) твпт.е, в задатчик 31 П введено время восстановления для элемента самого высокого уровня. блоки 26 и 31 представляют собой регулируемге источники постоянного напряжения, напряжение на выходе которых устанавливается пропорциональным соответственно Тд и (Г 4,В случае возникновения отказа потенциал логической единицы с Ггюка 4 поступает на вход элемента НЕ 28 инвергируется потенциал логического ", ля,;ор. й постчпает на управляющие входы элементов запрета 27, 321-32 п, разрешая тем самым сравнения Тд и гв 1. Если Гв 1 Тд, то на выходе схемы сравнения 33 появляется потенциал логической единицы, который подается на управляющие входы элементов запрета 392-39 в, запрещая тем самым выбор элементов со второго по Ш-й уровень. С выхода 331 потенциал логической единицы поступает на вход одновибратора 341, которцй генерирует одиночный импульс. После записи импульса в счетчик 351 информация о количестве импульсов поступает на первый вход узла деления 361, на второй вход которого подается значение периодов эксплуатаций Т(со счетчика 21), которые были необходимы для выполнения требований по достоверности, С выхода блока 37 информация о достаточном числе элементов 1-го типа для обеспечения работы технического объекта на время Т поступаетна дешифратор 38, с определенного выхода которого поступает на индикатор бь Если тмТд, то на выходе блока 331 напряжение логического нуля и происходит сравнение гвму и Тд.Если гвмуТд, то аналогичным образом считывается информация с соответствующего выхода дешифратора на индикатор 6. В случае тв 2Тд начинает работать третий уровень сравнения и т.д. Сигналом с выхода элемента ИЛИ 37 происходит управление разрядом накопительного конденсатора в блоке 1. После окончания работы счетчики 35-35 очищаются сигналом по входу сброса.Технические преимущества заключаются в том, что применение устройства позволяет определить необходимое количество запасных элементов определенного уровня для восстановления технического обьекта после отказов в течение заданного периода 5, эксплуатации с заданной точностью с.учетом возможности восстановления отказавших элементов и возвращения их в ЗИП.Положительный эффект состоит вуменьшении объема определяемого ЗИП и 10 сокращении экономических затрат на егокомплектование, транспортировку, хранение и т.д.Достижение цели изобретения подтверждается алгоритмом работы устройства.15М -Формула изобретения Устройство для определения размераресурсов восстановления технического объ 20 екта по авт.св. Ь 1434450, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширенияфункциональных воэможностей за счет учета отремонтированных отказавших блоков,в каждую цепь моделирования отказов бло 25 ков технического обьекта введены элементзадержки, накопительный элемент, инвертор, второй пороговый элемент и ключ, приэтом выход окончания выбора блока выборауровня ресурса соединен с входами элемен 30 та задержки, инверФора и через ключ - синформационным входом первого счетчика,выход элемента задержки соединен с информационным входом накопительного элемента, вход обнуления которого соединен с35 выходом инвертора, а выход через второйпороговцй элемент - с управляющим входом ключа,1783543Составитель Б.Нагорное Редактор Т,Шагова Техред М,Моргентал Корректор П,Гереши Заказ 4518 Тираж Подписное ВНИИПИ Го;ударственного комитета по изобретениям и открытиям при Г 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5од, ул.Гагарина, 101ский комбинат "Патент", г, Уроизводственно-изда