Устройство для прогнозирования надежности по результатам ускоренных испытаний

,801508 6 Р 154 ОсудАРственный номит 1 о изов етениям и отнпю тннт ссо еытиям ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ(57) Изотельнойбыть испния надежпо резулЦель изоти устрокоррелят ПРОГН ТАТАМ сится к вычисл оматике и може прогнозироваеских объектов нных испытаний вышение точнос ство содержит тор 2 случайно етение отнхинке и авьзовано длости технич там ускоре тения - по ства. Устро Р 1, анализ л 4343640/24-2414.12.8715.09.89. Бюл.А,А.Бурба, В.К.и Г.В.Воробьев681;396(088.8)Авторское свиде198, кл. О 01 Еторское свицетел999, кл. 6 01 КОЙСТВО ДЛЯИ ПО РЕЗУЛЬ 2го процесса, блок 3 задания глубиныпрогноза, блоки 4 и 53 суммирования,ключ 5, блок 6 дифференцирования, блок7 сравнения, блок 8 вычисления моду-.ля разности, блоки памяти, переключатель 10, распределитель импульсов, .генератор тактовых импульсов, буферные регистры, накапливающие.сумматоры, коммутаторы, счетчик 19; ассоци-.ативный блок памяти, регистр сдвига,группу 50 буферных регистров, блокивычитания, блоки умножения, группу54 блоков умножения, формировательимпульсов 55, преобразователь число -код, блоки деления, квадратор 58,блок извлечения квадратного корня, аинвертор и блок возведения в степень.В отличие от прототипа устройство осуществляет прогноз с помощью не неизменной, а учитывающей старение функ- Свции Р (х;) распределения внешнего воздействия 4 ил(5 функция надежи х нагрузках или о за время г.=п. отношению к ис т объем выборки ованных значе 1 аибольших не"ийУ; ты 45 дей- учео лир ваемо му ависящие- гостоянньного М ствие не том стар он ия;ст Значение-м шаге проц функцияти, полунных исающаяределаия, привкий объ сопротивляемост оз а определяетс н тистичес противля Ь у(х) распредел ченная по пытаний, характери величины дящего ис ект к отк ения к резул основнстика татам ускор я и исчерпы опустимого о воздействмый техниче 1 Р =х + ния иности; где В х - велвала измен чина шагния сопрматическ разби тивляе е ожнд внешне пытыва мат емо ст.Удействие нинтервалу ом трезке времени, равреляции; х =.х Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и можетбыть использовано для прогнозирования надежности технических объектовпо результатам ускоренных испытаний,когда до испытаний априорная информация о предельных значениях предельных свойств (сопротивляемости) технических объектов отсутствует. 10Цель изобретения " повышение точности устройства,Сущность изобретения состоит вследующем.В отличие от устройства-прототипа, 15в котором прогноз надежности осуществляется с помощью неизменной во времени условной функции Р(х)распределения внешнего воздействия относительно гипотезы о том, что допустимое значение воздействия принадлежитотрезку х,х+Йх, в предлагаемом устройстве учитывается измеяение математическога ожидания сопротивляемостипри форсированных нагрузках, обусловленное старением.По статистике об отказах в процессе ускоренных испытаний оцениваютсястатистическая функция сопротивляемости Р(х) и статистическая функция надежности В.д(п).Затем осуществляется прогноз надежности Ел(п)ьипри форсированном режиме нагружения,соответствующем случайному процессувоздействия 35 ехническому объекту во превысит допустимого с и - глубина прогноза, выражен-",ная через число интервалов корреляции случайного процесса внешнего воздействия (и = й/(1 с);д 2 - интервал корреляции исследуемого случайного процесса;Гл(х;) е - условная Функция распределения внешнего воздействия атно"сительно гипотезы о том, что предель"ное (допустимое) значение воздействия принадлежит элементарному отрезкух, х+Йх 3;Ы(х)+ - вероятность элементарной гипотезы х (.х (х + Йх,функция Р (х )для каждого1-го значения определяется как ГГ.(х;)Зе = ехрГ ехр(-;еИ, (2)Фгде Е, - нормированное уклонение отмоды;.1 е = Руи (х 1 е Руи)1 р- параметр масштаба распределения наибольших некоррелированных значений случайного процесса нагруженияр- параметр положения этого же распределения;х;е - 1. - значение сопротивляемости на 1-м шаге прогноза, получаемое путем разбиения ее возможных значений на К подынтервалов;(8) где й- допустимое значение макси,мальной величины модуля разности расчетной и эмпирической функций надежности.Если неравенство (8 ) соблюдается,то итог проверки результатов ускоренных испытаний положительный и статистическую функцию распределения сопротивляемости Г (х) " можно испольхзовать для прогноза надежности исследуемого технического объекта при экс 25плуатационных нагрузках. В формуле(1) вместо параметра, характеризующего форсированную нагрузку (Р(х,) ),подставляется условная функция распределения при эксплуатационной нагрузкеНа фиг.1-3 приведена схема устройства; на фиг,4 - циклограмма его работы,Устройство содержит коррелятор 1, 35анализатор 2 случайного процесса,блок 3 задания глубины прогноза,первый блок 4 суммирования, ключ 5, блок6 дифференцирования, блок 7 сравнения блок 8 вычисления модуля разности, первый блок 9 памяти, переклю.чатель 10, распределитель 11 импульсов, генератор 12 тактовых импульсов,второй блок 13 памяти, первый буферный регистр 14,.первый накапливающий сумматор 15,первый 16 и второй 7коммутаторы, второй накапливающий сумматор 18, счетчик 19, второйбуферный регистр 20, третий 21 и чет 1 50вертый 22 коммутаторы, третий буферный регистр 23, пятый коммутатор 24,четвертый буферный регистр 25, шестой 26 и седьмой 27 коммутаторы, пятый буферный регистр 28, восьмой 29,девятый 30 и десятый 31 коммутаторы,ассоциативный блок 32 памяти, одиннадцатый 33 и двенадцатый 34 комму-таторы, шестой буферный регистр 35,5х - начальное значение математиавеского ожидания сопротивляемости при 1 = 0;ш - коэффициент, определяющий скорость старения,После этого определяется степень близости эмпирической функции надежности К(и)и прогнозируемой К "(п) при помощи критерия Колмогорова, который предусматривает выполнение неравенства йшахК(п),-К(п)1 1508238 бтринадцатый 36 и четырнадцатый 37коммутаторы, третий блок 38 памяти,регистр 39 сдвига с пятнадцатого подевятнадцатый коммутаторы 40 - 44,седьмой буферный регистр 45, коммутаторы с двадцатого по двадцать третий 46 в . 49, группу 50 буферных регистров, первый блок 51 вычитания,первый. блок 52 умножения, второй блок53 суммирования, группу 54 блоковумножения, формирователь 55 импульсов, преобразователь 56 число - код,.первый блок 57 деления, квадратор 58,второй блок 59 вычитания, второй блок60 умножения, третий блок 61 вычитания, блок 62 извлечения квадратногокорня, второй блок 63 деления, инвертор 64 и блок 65 возведения в степень.Позициями 66 - 121 обозначены выходы распределителя 11 импульсов.Устройство работает следующим образом.Информация о форсированном случайном воздействии на исследуемый технический объект 0 (С) , имеющем место при ускоренных испытаниях, представленная в виде непрерывного электрического сигнала, поступает на входкоррелятора 1 и на вход анализатора2. В корреляторе 1 определяется автокорреляционная функция исследуемогослучайного сигнала и по ней оценивается его интервал корреляции Ль .Этот интервал задается анализатору 2,в котором исследуемый сигнал разбивается на промежутки Д , и затем вкаждом из них определяется наибольшее значение, Выбранные наибольшиезначения 11 из интервалов разбиенияисследуемого случайного сигнала подаются на информационный вход буферного регистра 14 (сигнал на записьподается на его управляющий вход спятого выхода распределителя 11,темпработы которого задается генератором12) и на вход формирователя 55. Таким образом, на информационный входсчетчика 19 поступает число импульсов, соответствующее количеству наибольших некоррелированных значенийП . Кроме того, на информационныевходы блока 9 с второго входа устройства подаются статистические значения Г л(х) и К.(п), полученные порезультатам ускоренных испытаний,На информационные входы блока 13 стретьего входа устройства поступаютзначения хо и ш, определенные на ос 1508238ная скорости старения и шагу прогноза, задаваемому блоком 3,.Сигналы, пропорциональные К/2 и1 с выходов блока 38 поступают навходы блока 61, где определяется ихразность, подаваемая через коммутаторы.41 и 42 на вход блока 60, гдеперемежается с величиной ах шагаразбиения интервала изменения сопротивляемости. В блоке 53 рассчитывается величина х, . Затем определяютсязначения, условной функции распределения Р(х .) 1 . В блоке 61 изх,1 вычитается р, Далее эта разность подается на вход первого сомножителя блока 60 через коммутаторы 41и 42.,Значение р щ с выхода регистра 35 через коммутаторы 36 и 18 поступает на вход второго сомножителяблока 60, Вычисленное значение 2; через коммутатор 44 записывается в ре",гистр 45, откуда по сигналу распределителя 11 через коммутатор 46 и ин- .5 вертор 64 поступает в блок 65, гдедважды экспонируется. Значения функ-:ции Р(х), 11 подаются на входырегистров 50После этого рассчитывается функция0 К(х),д 1 .Для этого на входы группы54 блоков умножения. с выхода блока6 подаются значения йР(х;), которые перемножаются со зйачениямиР(х )у, поступающими с выходов бло 5 ков 50 Переключате 10 при этом устанавливается в такое положение, чтовеличина сопротивляемости Рл(х)ф подается с его второго выхода, аза.тем переводится в такое положение,что эта величина подается с первоговыхода.Значения К(п) О- через коммутатор 49 по сигналу с пятьдесяттретьего выхода распределителя 11 по-.даются на информационный вход блока 8,на другой информационный вход которого с выхода блока 9 по сигналу с пятьдесят четвертого выхода распределителя 1 1 направляются значения статистической функции надежности К(п),определенной по результатам ускоренных испытаний, В блоке 8 оценивается ,модуль разности, который подается навход блока 7 сравнения. Блок 7 выполняет проверку соблюдения. неравенства(8). Если оно имеет место, то с блока7 подается сигнал иа управляющий входключа 5 для пропуска через коммутатор 48 в блок 6 дифференцирования. нове обработки экспериментальных данных. Управляющие сигналы для записи . на блоки памяти подаются с первого, второго, третьего и четвертого выходов распределителя 11.Осуществляется оценка величин 0 и 8 в соответствии с выражением (5). Для этого информация, записанная в буферном регистре 14 подается в накапливающий сумматор 15 и далее через коммутатор 22 на вход делимого блока 57, на вход делителя которого поступает число М с выхода счетчика 19 через регистр 20 и коммутатор 21, С 1 выхода блока 57 посредством коммутатора 24 значение 0 записывается в регистр 25.Значения 11 - 1 с выхода регистра 14 подаются также через коммутатор 16 2 на вход квадратора 58 и далее через коммутатор 1 на вход сумматора 18.Сигнал, пропорциональный . 11 ., с,3 фвыхода регистра 23 через коммутатор22 поступает в промежуток времени,задаваемый циклограммой на фиг.4,навход блока 57 и далее через коммутаторы 24 и 29 на вход блока 59, где1 ц г-рассчитывается выражение - 11 -0К , 3В блоке 62 данный сигнал преобразуется в сигнал, пропорциональный Я, Перечисленные блоки срабатывают под управлением импульсов с распределите"ля 11.Далее рассчитываются параметры ди р. Сигналы с блоков 62 и 32 через 4коммутаторы 31 и 33 подаются на блок63, где определяется величина р,6,/Б . Сигнал, пропорциональный Ес выхода блока 32 и интервал времени,заданный циклограммой, поступает на 4вход блока 63. Рассчитывается вели.чина 2/ , которая по цепочке бло-ков 34, 27 и 28 подается на вход вычитаемого блока 59, где рассчитывается величина р, подаваемая через5коммутаторы 30 и 37 на вход вычитаемого блока 61.Начальное значение математическо: го. ожидания сопротивляемостииэо 5блока 13 памяти подается на вход ,уменьшаемого блока 51, на вход вычи"таемого которого поступает величинафункции распределения сопротивляемости Ру(х). С первого входа устройства на вход коррелятора 1 и на входанализатора 2 случайного процесса подается информация о случайном воэдей 5лствии на технический объект О(С),имеющем место при нормальной эксплуатации, представленная в виде непрерывного электрического сигнала. Вдальнейшем работа блоков повторяется в описанном порядке и с выходаблока 4 через коммутатор 49 (сигналс выхода распределителя 11 импульсов в этом случае не подается) поступает прогнозируемое значение функциинадежности К (и) при нормальных условиях эксплуатации технического объекта.Если неравенство (8) не соблюдается то блок 7 не подает сигнал накпюч 5, Гл(х)+ не проходит на блок 6и прогнозирование надежности принормальных условиях эксплуатации непроизводится. Эта мера объясняется 25тем, что большой модуль разностиКл(п)1 и К(п)", свидетельствует о несовпадении этих функцийнадежности, что является проявлениемошибки в оценке статистической функции распределения Рл(х)". Следовательно, в данном случае необходимолибо проверить обработку результатовускоренного процесса, либо провестицикл ускоренных испытаний заново споследующей проверкой с помощью предлагаемого устройства,10 Формула изобретения40Устройство для прогнозирования надвкности по результатам ускоренных испытаний, содержащее коррелятор,анализатор случайного процесса, блок задания глубины прогноза, первый блок 45 суммирования, ключ, блок дифференцирования, блок сравнения, блок вычисления модуля разности, первый блок памяти и переключатель, первый выход которого соединен с информационным входом ключа, а вход - с первым выходом первого блока памяти, информацион"ные входы которого подключены к второму входу устройства, второй выход - к первому входу блока вычисления модуля разности, выход которого через блок сравнения связан с управляющим входом ключа, первый информационный вход анализатора случайного процесса подсоединен к первому входу устройст"ва, второй информационный вход - квыходу коррелятора, связанного своим входом с первым входом устройства,управляющий вход первого сумматорасоединен с выходом блока задания глубины прогноза, о т л и ч а ю щ е -е с я тем, что, с целью повышенияточности устройства, оно содержит второй и третий блоки памяти, второйблок суммирования, формирователь импульсов, счетчик, семь буферных регистров и по числу и градаций глубиныпрогноза группу из п блоков умножения, три блока вычитания, группу изи .буферных регистров, двадцать трикоммутатора, квадратор, регистр сдвига, два блока деления, ассоциативныйблок. памяти, два накапливающих сумматора, преобразователь число - код,блок извлечения квадратного корня,инвертор, блок возведения в степень,два блока умножения, распределительимпульсов и генератор тактовых импульсов, тактовый выход которого соединен с тактовым входом распределите"ля импульсов, управляющие выходы которого, с первого по 56 + 2 п-й, подключены соответственно к первому ик второму входам записи первого блокапамяти, первому и второму входам записи второго блока памяти, входам за"писи и считывания первого буферногорегистра, тактовому входу первого накапливающего сумматора, управляющемувходу первого коммутатора, управляющему входу второго коммутатора, так"товому входу второго накапливающегосумматора, тактовому входу счетчика,входам записи и считывания второгобуферного регистра, управляющему входу третьего коммутатора, управляющему входу четвертого коммутатора,входу записи третьего буферного регистра, управляющему входу пятогокоммутатора, входу записи четвертогобуферного регистра, входу считываниятретьего буферного регистра, входусчитывания четвертого буферного регистра, управляющему входу шестогокоммутатора, управляющему входуседьмого коммутатора, входам записии считывания пятого буферного регистра, управляющему входу восьмого коммутатора, управляющему входу девятого коммутатора, управляющему входудесятого коммутатора, первому входусчитывания ассоциативного блока памя 1508238 12ти,управляющему входу одиннадцатого коммутатора, управляющему входу двенадцатого коммутатора, входам записи исчитывания шестого буферного регистра, уп 5 равляющему входу тринадцатого коммутатора, второму входу считыванияассоциативного блока памяти., управля ющему входу четырнадцатого коммутатора, первому входу считывания третье-. го блока памяти, сдвиговому входу регистра сдвига, второму входу считывания третьего блока памяти, управляю" щему входу пятнадцатого коммутатора, управляющему входу шестнадцатого ком мутатора, управляющему входу семнадцатого коммутатора, третьему входу считывания третьего блока памяти, управляющему входу восемнадцатого коммутатора, управляющему вхо ду девятнадцатого коммутатора, первому и второму входам считывания второго блока памяти, входам. записи и считывания седьмого буферного регист" ра, управляющему входу двадцатого25 коммутатора, управляющему входу двад" цать первого коммутатора, управляющему входу двадцать Второго коМмутатора, первому входу считывания первого блока памяти, управляющему входу двадцать третьего коммутатора, второму Входу считывания первого блока памяти, входам записи и входам считывания группы буферных регистров, инФормационные входы второго блока памяти подключены к третьему входу устройства, первый информационный выход - к входу умеиьшаемого первого блока вычитания, а второй информационный выход - к входу первого сомно жителя первого блока умножения, вход второго сомножителя которого соединен с вторым выходом блока задания. глубины прогноза, выход произведения - с Входом Вычитаемого первого блока вычитания, выход разности которого под-. ключен к первому информационному входу второго сумматора, второй выход переключателя. соединен с первым инФормационным входом двадцать второго 50 коммутатора, второй информационный вход которого подключен к информационному выходу ключа, информационный выход через блок дифференцирования. - к первому информационному входу 55 последнего блока. умножения группы блоков умножения, вьиод произведения которого соединен с вторым информационным.входом первого блока суммирования, выход суммы которого подключен к информационному входу двадцать третьего коммутатора, первый информационный выход которого соединен с вторым информационным входом блока вычисления модуля разности, второй ицформационный выход - с выходом устройства, выход анализатора случайного процесса подключен К информационному входу первого буферноГо регистра, а также через формирователь импульсов - к счетному входу счетчика) информационный выход которого соединен с информационным входом второго буферного регистра, информационный выход которого подключен к информационному входу третьего коммутатора, первый информационный выход которого соединен через преобразователь число - код к информационному входу ассоциативного блока памяти, а второй информационный выход - к входу делителя первого блока деления, выход частного которого соединен с информационным входом пятого коммутатора, а второй информационный вход - с информационным выходом четвертого коммута" тора, первый информационный вход которого подключен к информационному выходу третьего буферного регистра, а второй информационный вход в .к выходу суммы первого накапливающего сумматора, информационный вход которого соединен с информационным выходом первого буферного регистра, который этим же выходом подключен.-к первому информационному входу. первого коммутатора, второй информационный вход которого соединен с первым информационным выходом шестого коммутатора, а информационный выход через квадратор - с информационньм входом второго коммутатора, первый информа" ционный выход которого через второй накапливающий сумматорподключен к информационному входу третьего буфер" ного регистра, а второй информационный выход - к первому информационному входу седьмого коммутатора, второй информационный вход которого соединен с первым информационным выходом двенадцатого коммутатора, информа" ционный выход - с информационным входом пятого буферного регистра, инФормационный выход которого подключен к входу вычитаемого второго блока вычитания, выход разности которого соединенс информационным входом де13 1508 вятого коммутатора, а вход уменьшаемого - с информационным выходом восьмого коммутатора, первый информационный вход которого подключен к второму информационному выходу шестого коммутатора, а второй информационный вход - к первому информационному выходу пятого коммутатора, второй информационный выход которого подключен к инфор 10 мационному входу четвертого буферно" го регистра, информационный выход которого соединен с вторым информационным входом шестого коммутатора, выход суммы второго блока суммирования подключен к первому информационному входу пятнадцатого коммутатора, а второй информационный вход - к первому информационному выходу девятнадцатого коммутатора, второй информационный выход которого соединен с информационным входом седьмого буферного регистра, а информационный вход - с выходом произведения второго блока умножения, входы первого и вто . рого сомножителей которого подключены к информационным выходам соответственно семнадцатого и восемнадцатого коммутаторов, первые информационные входы которых подключены соответственно к первым информационным выходам тринадцатого коммутатора и третьего блока памяти, а вторые информационные входы - соответственно к первому и второму информационным35 выходам шестнадцатого коммутатора, информационный вход которого соединен с выходом разности третьего блока вычитания, входы вычитаемого и уменьшаемого которого подключены к информационным выходам соответственно четырнадцатого и пятнадцатого коммута- . торов, второй информационный вход последнего из которых через регистр сдвига соединен с вторым информацион ным выходом третьего блока памяти, третий информационный выход которого подключеи.к первому информационному входу четырнадцатого коммутатора, второй информационный вход которого соединен с первым информационным вы 238 1 чходом девятого коммутатора, второйинформационный выход которого черезблок извлечения квадратного корняподключен к первому информационномувходу десятого коммутатора, второйинформационный вход которого соединенс вторым информационным выходом тринадцатого коммутатора, информационный выход - с входом делителя второго блока деления, выход частного которого подключен к информационномувходу двенадцатого коммутатора,входделимого - к информационному выходуодиннадцатого коммутатора, первый ивторой информационные входы которогосоединены соответственно с первым ивторым информационными выходами ассоциативного блока памяти, второй информационный выход двенадцатого коммутатора подключен к информационномувходу шестого буферного регистра,информационный выход которого соединенс информационным входом тринадцатогокоммутатора, первый информационныйвход двадцатого коммутатора подключенк информационному выходу седьмого бу.ферного регистра, второй информационный вход - к первому информационномувыходу двадцать первого коммутатора,а информационный выход через последовательно соединенные инвертор и блоквозведения в степень - к информационному входу двадцать первого коммутатора, второй информационный выходкоторого соединен с информационнымивходами группы буферных регистров,информационные выходы двух первых буферных регистров которой подключены квходам соответственно первого и второго сомножителей первого блока умножения группы. блоков умножения, информационные выходы остальных буферных регистров - к входам первого сомножителя соответствующих последующихблоков группы блоков умножения, входывторого сомножителя каждого последующего из которых соединены с выходами произведения каждого из предыдущихблоков умножения, 1508238I Подписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб., д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина Заказ 5543/52ВНИИПИ Государственно11303 Тираж 668комитета поМосква, Жао "Ъ еП. Ю цЦ