Устройство для определения показателей надежности объектов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ОБЪЕКТОВ, содержащее генератор тактовых импульсов , счетчик состояний, выходы .которого соединены с входами дешифратора и с первыми входами блока сравнения, подключенного выходом к счетному входу блока счетчиков совпадений, выходы которого являются выходами устройства, а выходы дешифратора. соединены с первыми управляющими входами блока счетчиков совпадений, выходы блока памяти соединены с вторыми входами блока сравнения , от личающееся .тем, что, с целью увеличения быстродействия , оно содержит вычитающий счетчик адреса и два элемента ИЛИ-НЕ, , выходы счетчика состояний через первый элемент ИЛИ-НЕ соединены со входом вычитакмцего счетчика адреса выходы которого соединены с входами блока памяти и второго Q элемента ИЛИ-НЕ, выход которого сое- SS ж динен с BToptiM управляющим входом блока счетчиков совпадений, а выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика состояний. а eujtoe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А

3(д) G 06 В 15/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЮиМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3306647/18-24 (22) 26 ° 06.81 (46) 07 ° 02.84, Бюл. 9 5 (72) Г.С.Цирамуа, Л.Ш.Имнаищвили и С.Г. Цирамуа

:.(71). Грузинский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт . им. В.И.Ленина (53 ) 621.396(088.8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 389510 .кл. Q 06 F 15/46, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 708359, кл. G 06 F 15/46., 1978 (прототип).. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ОБЬЕКТОВ, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик состояний, выходы которого соединены с входами дешифратора и с первыми входами блока сравнения, подключенного выходом к счетному входу блока счетчиков совпадений, выходы которого являются выходами устройства, а выходы дешифратора соединены с первыми управляющими входами блока счетчиков совпадений, выходы блока памяти соединены с вторыми входами блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я .тем, что, с целью увеличения быстродействия, оно содержит вычитающий счетчик адреса и два элемента ИЛИ-НЕ, выходы счетчика состояний через первый элемент ИЛИ-HE соединены со счет ным входом вычитаюр его счетчика адреса, выходы которого соединены с входами блока памяти и второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого сое- 1

Ф динен с вторым управляющим входом блока счетчиков совпадений, а выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика С состояний.

1072058

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при анализе и прогнозировании надежности объектов, а именно для определения показателей структурной надежности объектов, т.е. результирующей надежности системы (устройства) при заданной ее структуре.

Показатели структурной надежности применяются,для оценки эффективности функционирования системы со сложной структурой и дают возможность количественно изучать структурные свойства сложных технических систем. с целью сравнительного анализа раз- 15 личных вариантов структур (при различном количестве элементов h различном количестве оставшихся работоспособных элементах K и разных конфигурациях структуры) задан- 2О ной системы, кроме вероятностных параметров, применяют следующие. пока. затели структурной надежности: показатель маневренности, вес функ- ции работоспособности системы, вес функции работоспособности системы. в относительных единицах (степень гибкости)и живучесть.

Под маневренностью системы понимается способность системы переходить из одного работоспособного состояния в другое в ответ на управляющие и возмущающие воздействия.

Количественный показатель маневренности оценивается как отношение числа работоспособных состояний 35 системы N при исправных элементах к количеству всех возможных состояний системы Ие

Вес функции работоспособности системы является показателем совер- 40 шенства структуры и равен общему числу всех работоспособных состояний системы Np

Вес функции работоспособности системы в относительных единицах (степень гибкости) q — это отношение общего количества работоспОсобных состояний hi к количеству всевозможных состояний системы

5О

И е (Я = — Ъе й. Я " 1 .

Известно, что при условии равнонадежности элементов Р = 0,5 вероятность безотказной работы системы

Р=(Р,=Од)- — = .

"о

Предложенное устройство для определения структурной надежности объектов (систем со сложной структурой) 60 предназначено для определения показателей К„, так как для нахождения его количественных значений применение аналитического метода невозможно.. 65

Кроме оценки вариантов структуры системы по показателям маневренности, полученным с помощью предложенного устройства, значениями Н можно также воспользоваться для определения Й< и g по простым формулам н

8 n

Значениями М (k =,n) можно воспользоваться для нахождения функции надежности сложной структуры также при

О Р> с 3 по известной формуле

"к Р (4-РЗ1"

1т 1

Кроме того,. предложенное устройство можно .применить для решения других задач переборного характера.

Известно устройство для определения надежности объектов, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик состояний, переключатель, блок сравнения и счетчик совпадения (1j .

Однако данное устройство не позволяет определить показатели структурной надежности объектов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения .показателей надежности объектов, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик состояний, переключатель, первый блок сравнения, счетчик совпадений, блок памяти, регистр адреса, элемент ИЛИ, второй блок срав. нения, регистр и дешифратор, причем выход счетчика состояний соединен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен со счетным входом счетчика совпадений, выходы счетчика совпадений являются выходами устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом регистра адреса, выход которого соединен с входом блока памяти и первым входом второго блока сравнения, выход регистра соединен с вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ Соединен с вторым входом регистра адреса и со счетным входом счетчика состояний, выход которого соединен с входом переключателя и управляющим входом дешифратора, выход дешифратора соединен с первым управляющим входом счетчика совпадений, выход переключателя соединен с вторым управляющим входом счетчика совпадений, выход блока памяти соединен с вторым входом первого блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом элемен. та ИЛИ (2$ .

Недостатком известного устройства является его ограниченное быстродействие.

1072058

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается .тем, что в устройство для определения показателей надежности объектов, содержащее генератор тактовых импульсов, блок счетчиков состояний, блок сравнения, счетчик совпадений, блок памяти и дешифратор, причем выходы счетчика состояний соединены с первыми входами блока сравнения, выход 10 .которого соединен со счетным входом блока счетчиков совпадений, выходы блока счетчиков. совпадений являются выходами устройства, а выходы счет-. чика состояний соединены с управляющи- 15 ми входами дешифратора, выходы которого соединены с первыми управляю .щими входами блока счетчиков совпадений, выходы блока памяти соединены с вторыми входами блока сравне- 20 ния, введены вычитающий счетчик адреса:и. два.элемента ИЛИ-НЕ, причем .выходы счетчика состояний через первый элемент ИЛИ-НЕ соединены со . счетиьйе входом вычитающего счетчика адреса, выходы которого соединены с входами блока памяти и второго .элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым управляющим входом блока счетчиков совпадений, а выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика состояний.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 35 тактовых импульсов, счетчик 2 состояний, блок 3 сравнения, блок 4 счетчиков совпадений, блок 5 памяти, дешифратор б, вычитающий счетчик 7 ад- .. реса, первый элемент ИЛИ-НЕ 8 и вто- 40 рой элемент ИЛИ-НЕ 9. Выходы счетчика 2 состояний соединены с первыми входами, блока 3 сравнения, выход которого соединен со счетным входом счетчика 4 совпадений. Выходы блока 445 счетчиков совпадений являются выходами устройства. Выходы счетчика 2 состояний соединены.с управляющими входами дешифратора б, выходы которого соедийены с первыми управляющими входами блока 4 счетчиков совпадений..Выходы блока. 5 памяти соединены с вторыми входами блока 3 сравнения. Выходы счетчика 2 состояний через первый элемент ИЛИ-НЕ 8 соединены со счетным входом- вычитающего.счетчика 7 адреса. Выходы вычитающего счетчи-. ка 7 адреса соединены с входами блока 5 памяти и второго элемента .

ИЛИ-HE 9, выход которого соединен с. вторым управляющим входом счетчика 4 60 совпадений. Выход генератора 1 тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика состояний.

Принцип работы устройства состоит в следующем. 65 для исследования системы на структурную надежность модель надежности системы представляется в виде и -раз. рядных двоичных слов, из которых каждое соответствует минимальному пути в структуре, т.е. такому минимальному набору работоспособных элементов, исключение любого иэ кото-.. рых (т.е; отказ) переводит систему из состояния работоспособности в состояние отказа. Если путь переходит через i -й элемент;модели надежности, то в 1 -1 разряд и -разрядного двоичного слова заносятся "1" в противном случае заносится "Ю"(i = 1,п).

Количество разрядов слова. и определяется максимальным числом элементов модели надежности, а количество слов а совпадает с количеством минимальных путем в модели надежности.

В качестве примера рассмотрим классическую мостиковую схему, содержащую пять элементов Х1, Х Х Х4 и Х9 один из которых (Х )расположен в дй- агонали. Минимальные пути мостиковой схемы будут закодированы следующим, образом:

Х< Х Х9 Х4 .Хд

1) 1 0 0 1 1

2) 0 1 1 0 1

0 0

3) 1 0 1

4) 0 1 О, 1 0

В данном примере П = 5 .и ю = 4

В блоке 5 памяти устройства, объем которого составляет бит, применяется прямая адресация и, следовательно, количество адресных шин будет р 1 Во ; Ñ .Адресные шины (входы) блока 5 памяти соединяются с выходами вычитающего счетчика 7 адреса.Одновременно выходы вычитающего счетчика 7 адреса соединяются с входами элемента ИЛИ-НЕ 9. Следовательно, количество входов элемента ИЛИ-НЕ 9 и количество разрядов вычитающего счетчика 7 адреса будет р

Счетчик 2 состояний представляет собой двоичный суммирующий счетчик, счетный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов. Выходы счетчика 2 состояний подключаются одновременно к входам дешифратора б и первым информационным входами блока 3 сравнения. Количество разрядов и, соответственно, выходов счетчика 2 состояний соответствует количеству элементов в модели надежности и

Состояние исследуемой системы считается работоспособным, если в ее модели надежности имеется хотя бы один путь. Так как в блоке 3 сравнения предлагаемого устройства проис1072058

ВНИИПИ Заказ 128/42: Тираж 699 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проеткная,4 ходит сравнение состояния системы и пути в модели надежности, то каждый разряд блока 3. сравнения построен по логической схеме импликаций. Количество разрядов сравниваемых слов, подаваемых на входы блока 3 сравнения, равно П . Сравниваемые слова подаются из блока 5 памяти.и из выходов счетчика 2 состояний. Блок 4 счетчиков совпадений представляет собой набор двоичных суммирующих счет- 0 чиков в количестве и . Количество разрядов eq k --го счетчика(М =1,n) определяется следующим образом:Е =

=jfogC „j.Каждый двоичный счетчик из блока 4 счетчиков; совпадения имеет 15 три управляющих входа. Первые управляющие входы всех двоичных счетчиков являются счетными входами и подклю-. чаются к выходу блока 3 сравнения.

Вторые управляющие входы являются разрешающими входами и соединяются с соответствующими выходами .дешифратора 6, который позволяет выбрать в данный момент k -й счетчик из блока 4 счетчиков совпадений. Тре. тьи управляющие входы соединяются 25 с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ 9.

С помощью дешифратора 6 осуществляется определение числа единиц и состояний, т.е. сопоставление позиционному коду, содержащему k единиц на входе, унитарного кода на выходе, содержащего единицу на k -м выходе.

Работа устройства состоит в полном переборе состояний модели надежности 35 объекта и подсчете .состояний, обеспечивающих функционирование объекта при разных количествах работоспособных элементов k °

Устройство работает следующим 4Q образом.

Перед пуском устройства производится занесение модели надежности (n -разрядных двоичных слов) исследуемого объекта в блок 5 памяти. В вы- 45 читающем счетчике 7 адреса устанавливается код, соответствующий числу путей в модели надежности tn

В процессе работы импульсы с генератора 1 тактовых импУльсов посту- 5О пают на счетный вход счетчика 2 состояний и увеличивают его содержимое на один. По коду на выходе вычитающего счетчика 7 адреса осуществляется обращение к блоку 5 памяти, из которого вдается соответству щее 55 двоичное слово. Считанный код с блока

5 памяти поступает на второй вход блока 3 сравнения и сравнивается с коДом, поступающим со счетчика 2 состояний. Если коды совпадут, сигнал с. блока 3 сравнения поступит на синхровходы всех счетчиков .блока 4 счетчиков совпадений, но с помощью дешифратора 6, который сопоставляет позиционному коду на входе, содержащему

k единиц, унитарный код, на выходе дешифратора 6 содержащий единицу на k-ом выходе, открывает- . ся синхровход только М -го счетчика, так как на выходах счетчика 2 состояний содержится k еeд иHн иHц иH, соответственно, возбуждается 1 -й выход дешифратора 6, в том случае если сравниваемые коды не совпадут, увеличе- . ние содержимого k -ro счетчика из набора счетчиков 4 совпадений не проис-.ходит. В следующем такте .опять увеличивается содержимое счетчика 2 состояний, с выходов которого код опять подается на первый вход блока 3 сравнения. Опять происходит сравнение с кодом, который с блока 5 памяти подается на второй вход блока 3 сравнения. В зависимости от результата сравнения содержимое соответствующего счетчика блока 4 счетчиков совпадений увеличивается или увеличение не происходит. Аналогичным образом протекает следующий такт работы устройстЬа.

После подачи.2" импульсов на синхровход счетчика 2 состояний происходит его обнуление и сигналом на выходе первого элемента ИЛИ-HE 8 уменьшается содержимое вычитающего счетчика 7 адреса, одновременно в блоке 5 памяти производится выборка следующего слова.

После этого устройство повторяет описанные такты работы, и процесс продолжается до тех пор, пока не произойдет обнуление вычитающего счетчика 7 адреса, после чего на выходе второго элемента ИЛИ-НЕ 9 появляется разрешающий сигнал, который выдает на выходе устройства содержимое блока 4 счетчиков совпадений.

Содержимое блока счетчиков совпадений соответствует количеству работоспособных состояний К модели при исправных k элементах.

Технико-экономический эффект от применения изобретения заключается в возможности исследования надежности объектов со сложной структурой, расчет которых на ЭВМ требует значительных затрат дорогостоящего машинного времени.