Устройство для моделирования вероятностного графа

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНОГО ГРАФА, содержащее первый генератор случайных сигналов, выход которого соединен с информационным входом ключа, выход которого подключен к счетному входу счетчика, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и первому входу элемента запрета, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к информационным выводам первого и второго блоков индикации соответственно,одновибратор , выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, установочным входом счетчика, вторым входом первого элемента ИЛИ и входом сброса генератора входных сигналов, выход которого подключен к единичному входу первого триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, генератор импульсов , выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и через элемент НЕ с вторым входом второго элемента И, второй генератор случайных сигналов, выход которого подключен к нулевому входу второго триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента запрета, и третий генератор случайных сигналов , выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к нулевому входу первого и единичному входу второго триггеров соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в i него введены третий триггер, преобразователь интервала в код, преоб (Л разователь кода в напряжение, компаратор , генератор линейно изменяющегося напряжения и блок задания скорости обслуживания, выход которо§ го подключен к управляющему входу генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен 00 с первым входом компаратора, выход со to которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход второго о генератора случайных сигналов соедиО5 нен -с единичным входом третьего триггера , выход которого подключен через преобразователь интервала в код к входу преобразователя кода в напряжение , выход которого соединен с вторым входом компаратора, выход третьего генератора случайных сигналов подключен к входу запуска генератора линейно изменяющегося напряжения и нулевому входу третьего триггера.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

G 06 G 7/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

9«

° ««

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3539101/18-24 (22) 17. 01. 83 (46) 30.03.84. Бюл. ¹ 12 (72) Г.Г. Держо, Т.А. Филимонова и И.Д; Шантин (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 681.333(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР № 389506, кл. G 06 С 7/52, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 807341, кл. G 06 G 7/52, 1978 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНОГО ГРАФА, содержащее первый генератор случайных сигналов, выхоц которого соединен с информационным входом ключа, выход которого подключен к счетному входу счетчика, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и первому входу элемента запрета, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к информационным выводам первого и второго блоков индикации соответственно, одновибратор, выход которого соединен с первым входом второго элемента

ИЛИ, установочным входом счетчика, вторым входом первого элемента ИЛИ и входом сброса генератора входных сигналов, выход которого подключен к единичному входу первого триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, генератор импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и через элемент НЕ с вторым входом второго элемента И, второй генератор случайных сигналов, выход которого подключен к нулевому входу второго триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента запрета, и третий генератор случайных сигналов, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к нулевому входу первого и единичному входу второго триггеров соответственно, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены третий триггер, преобразователь интервала в код, преобразователь кода в напряжение, компаратор, генератор линейно изменяющегося напряжения и блок задания скорости обслуживания, выход которого подключен к управляющему входу генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход второго генератора случайных сигналов соединен .с единичным входом третьего триггера, выход которого подключен через преобразователь интервала в код к входу преобразователя кода в напряжение, выход которого соединен с вторым входом компаратора, выход третьего генератора случайных сигналов подключен к входу запуска генератора линейно изменяющегося напряжения и нулевому входу третьего триггера.

1083206

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь-зовано при моделировании процессов технического обслуживания сложных систем. 5

Известно устройство для моделирования вероятностного графа, содержащее первый генератор случайных сигналов, первый выход которого соединен с первым входом блока индика- 10 ции, а второй — с первым входом клк ча, второй вход которого подключен к выходу первого триггера, выход ключа соединен с входом счетчика, выход которого соединен с входом эле- 15 мента ИЛИ и одним из входов первого триггера, второй вход которого является входом устройства, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И 20 и через элемент HE к первому входу элемента И, выходы элементов И соединены соответственно с вторым и третьим входами блока индикации, а вторые входы элементов И подключены 25 к выходу элемента ИЛИ.

Известное устройство дает возможность моделировать процесс функционирования сложной системы, представленной в виде вероятностного графа, а именно процессов выполнения случайных объемов работ, ассоциируемых с вершинами графа (1) .

Однако данное устройство не позволяет исследовать процесс функцио35 пирования сложной системы с учетом ее отказов и восстановлений.

Наиболее. близким к предлагаемому является устройство для моделирования вероятностного графа, содержащее первый генератор случайных сигналов, выход которого соединен с информационным входом ключа, выход которого подключен к счетному входу счетчика,,выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и первому входу элемента запрета, выход которо. го соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы 50 которых подключены к информационным входам первого и второго блоков индикации соответственно, одновибратор, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, устано- 55 вочными входами блоков индикации, установочным входом счетчика, вторым входом первого элемента ИЛИ и входом сброса генератора входных сигналов, выход которого подключен к ед нично-, му входу первого триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, генератор импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и через элемент

HE с вторым входом второго элемента

И, второй генератор случайных сигналов, выход которого подключен к нулевому входу второго триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента запрета, и третий генератор случайных сигналов, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к нулевому входу первого и единичному входу второго триггера соответственно. Причем выход третьего генератора случайных сигналов че- рез второй элемент ИЛИ подключен к единичному входу второго триггера, а сигналы с первого генератора случайных сигналов выведены на индикацию.

Данное устройство позволяет моделировать процесс функционирования сложной системы, представленной в виде вероятностного графа, с учетом ее отказов и восстановлений (2) .

Однако известное устройство не позволяет учитывать медленных изменений технического состояния моделиФ руемой системы, определяемых старением ее элементов и приводящих к ее разрегулировке.

Величина разрегулировки зависит ст времени работы системы до отказа и влияет на длительность процесса восстановления, которая определяется не только временем, необходимым для устранения отказа, которое учитывается в данном устройстве третьим генератором случайных сигналов, моделирующим процесс восстановления, но и временем устранения разрегулировки. Кроме того, укаэанное устрой. ство не позволяет моделировать разрегулировку системы, что приводит к появлению несоответствия между получаемыми результатами и параметрами реальной системы и снижает точность моделирования.

Цель изобретения — повышение точности моделирования °

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый генератор случайных сигналов, выход которого соединен с информа3 1083 ционным входом ключа, выход которого подключен к счетному входу счетчика, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и первому входу элемента запрета, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к информационным выводам первого и второго блоков индикации соответственно, 10 одновибратор, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, установочным входом счетчика, вторым входом первого элемента ИЛИ и входом сброса генератора входных сигналов, выход которого подключен к единичному входу первого триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, генератор импульсов, выход которого соединен с вторымрб входом первого элемента И и через элемент НЕ с вторым входом второго элемента И, второй генератор случайных сигналов, выход которого подключен к нулевому входу второго тригге- 25 ра, выход которого соединен с вторым выходом элемента запрета, и третий генератор случайных сигналов, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к нулевому входу первого и единичному входу второго триггеров соответственно, введены третий триггер, преобразователь интервала в код, преобразователь кода в напряжение, компаратор, генератор линейно35 изменяющегося напряжения и блок задания скорости обслуживания, выход которого подключен к управляющему входу генератора линейно изменяющегося напряжения, выход. которого соеди- 40 нен с первым входом компаратора,выход которого подключен к второму выходу второго элемента ИЛИ, выход второго генератора случайных сигналов соединен с единичным входом третьего триггера, выход которого подключен через преобразователь интервала в код к входу преобразователя кода в напряжение, выход которого соединен с вторым входом компаратора, выход третьего генератора случайных сигналов подключен к входу запуска генератора линейно изменяющегося напряжения и нулевому входу третьего триггера.

На чертеже изображена структурная схема устройства для моделирования вероятностного графа.

206 4

Устройство содержит первый генератор 1 случайных сигналов, ключ 2, счетчик 3, первый триггер 4, первый элемент ИЛИ 5, элемент 6 запрета, второй триггер 7, второй и третий генераторы 8 и 9 случайных сигналов, генератор 10 импульсов с регулируемой частотой и скважностью, элемент НЕ

11, первый и второй элементы И 12 и

13, первый и второй блоки 14 и 15 индикации, одновибратор 16, второй элемент ИЛИ 17, третий триггер 18, преобразователь 19 интервала в код, преобразователь 20 кода в интервал, компаратор 21, генератор 22 линейно изменяющегося напряжения, блок 23 задания скорости обслуживания и генератор 24 входных сигналов.

Устройство работает следующим образом.

Сигналом от одновибратора 16 уст. ройство устанавливается в исходное состояние и одновременно возбуждается генератор 24. Генератором 24, выполненным, например, в виде генератора пачки импульсов, определяется объем выборки И, задаваемой, напри-, мер, следующим соотношением

N =10 где N — число импульсов в выборке; и — число десятичных разрядов счетчиков, как первого, так и второго блоков индикации.

Эти счетчики соединены через дешифраторы с цифровыми индикаторами, запятая на которых устанавливается на и десятичных разрядов влево, начиная с младшего разряда. Причем первый блок 14 индикации фиксирует за выбсрку И вероятность Р выполнения случайного объема работ, а блок индикации

15 — вероятность Я = 1-P.

С приходом каждого импульса от генератора 24 триггер 4 по единичному входу устанавливается в единичное состояние ° Ключ 2 открывается и импульсы от генератора 1 поступают на вход счетчика 3. Через случайный промежуток времени ь после от-! счета числа импульсов, соответствующего дуге вероятностного графа, счетчик 3 переполняется и выдает импульс, который через элемент ИЛИ 5 перебрасывает триггер 4 в нулевое состояние, закрывая ключ 2, и одновременно поступает на первый вход элемента 6 запрета. При единичном

1083206

V =1-Ц

I состоянии триггера 7, соотнетстну.ощем исправному состоянию представленной графом системы, импульс с выхода элемента 6 запрета поступает на первые входы элементов И 12 и

13, На второй вход элемента И 12 поступают импульсы от генератора 10 непосредственно, а на второй вход элемента И 13 через элемент НГ 11.

Изменением частоты F = 11 - и скважи ности q = "1 „ (Т1 — период; длитель/îсть импульса) импульсов генератора 10 устанавливается вероятность P выполнения случайного объема работ, которая определяется количеством импульсов с выхода элемента 6 запрета, прошедших через элемент И 12 на блок 14 индикации, за выборку объема Б.

Тогда при абсопютной надежности 20 системы, представленной графом, т.е при единичном выходе триггера 7 в течение всей выборки N вероятность

Р определяется выражением и q

25 11= 1 и. n, n при с п

ГДР— — = л.

00(vl с) >сц а вероятность = 1-Р.

Процесс отказов и восстановлений с учетом устранения разрегулировки системы, представленной графом, моделируется сменой состояний триггера 7. При поступлении на нулевой вход 5 триггера 7 импульса от генератора 8, моделирующего отказа в процессе выполнения случайного объема работ, триггер 7 устанавливается в нулевое состояние. 40

Процесс устранения отказа моделируется генератором 9, с выхода которого появляется импульс через временной интервал о, равный времени устранения отказа. Тогда вероятность g 45 невыполнения случайного объема работ с учетом устранения отказа, представляющая собой е = Вер(Т е (е. ее ), еее

Вероятность выполнения случайного объема работ с учетом устранения раз5 регулировки определяется выражением п. /E

P = 1

tt 1 с + l g,g +Lj g,p. л=1

Т и 1 е 1с

U =k ° t =о

) $p. ) численное значение которой определяется выражением ц и.

1 < <,Ч,о

1= Т3 и вероятность P выполнения случайного объема работ с учетом отказов определяются выражением где „ „ — время устранения разрегу"1 1 лировки.

Из сравнения вероятностей Р и Р

IJ следует, что учет времени устранения разрегулировки ь повышает точность моделирования.

Бремя устранения разрегулировки с„ для многих систем пропорциональР но степени разрегулировки системы

E (l-i1,р = -- 1 ), которая, в свою очередь, пропорциональна времени работы системы t> от момента ее восстановления до последующего отказа б

k ° Р, т.е. где ф., k — коэффициенты пропорциональности, первый из которых учитывает квалификации обслуживающего персонала (скорость устранения разрегулировки), а второй — скорость изменения структурных параметров системы во времени.

Моделирование процесса устранения разрегулировки осуществляется следующим образом.

11а выходе триггера 18 формируется временной интервал t, определяемый сигналами от генераторов 8 и 9. Этот временной интервал преобразуется последовательно соединенными преобра.зователями 19 и 20 в напряжение U с коэффипиентом преобразования равным k

-.å. блоки 18-20 моделируют степень разрегулировки системы 8 в зависимости от времени ее работы до отказа.

Процесс устранения разрегулировки обслуживающим персоналом моделируется последовательно соединенными блоками

23 и генератором 22, постоянная врел мени которого ь выбирается из условия, чтобы при среднем значении напря.

*жения на выходе блока 23 скорость изменения напряжения генератора 22 соответствовала средней квалифика1083206

15

Составитель А. Яицков

Редактор М. Рачкулинец Техред С.Легеза Корректор Г. Огар

Заказ 1756/44 Тираж 699 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ции обслуживающего персонала Ы (средней скорости устранения разрегу. лировки). Изменением напряжения на выходе блока 23 изменяется скорость выходного напряжения генератора 22, .который запускается в момент устранения отказа сигналом от генератора

9, т.е. выходным напряжением генератора 22 моделируется квалификация

a(,обслуживающего персонала.

Компаратор 21 определяет момент времени окончания устранения разрегулировки, соответствующий моменту времени достижения выходным напряжением генератора 22 уровня напряI жения преобразователя 20, когда на его выходе появляется импульс, задержанный относительно импульса генератора 9 на время устранения л разрегулировки с> который через элемент ИЛИ 17 .устанавливает триггер

7 в единичное состояние через время д Л л восстановления системы ьв = i о +м,р.

Таким образом, изобретение позволяет повысить точность моделирования систем, представленных вероятностными графами, и тем самым точ-, ность оценки мероприятий по обеспечению надежности систем.