Устройство для определения ресурса системы

 

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследов аниях и технике, где требуется находить оптимальные периоды технического обслуживания сложных технических систем и их подсистем, средний непроизводительный расход ресурса и запас ресурса, необходимый для функ- 1ц1онирования этих систем в течение заданного времени. Целью изобретения является расширение информативных возможностей устройства. Устройство содержит датчик времени. задающий время работы системы для последующего анализа устройством. Интегратор находит время безотказной работы каждой подсистемы за интервал времени, задаваемый датчиком. В сос- :тав устройства также входят шесть сумматоров, блок управления, выходы которого управляют работой блока памяти , запоминающего параметры для каждой подсистемы, и сумматоров. Переход .к анализу очередной подсистемы осзпдествляется после поступления сигнала с блока сравнения на блок управления. Четыре блока умножения и блок деления формируют ресурсные показатели системы. Для определения момента перехода от анализа одной подсистемы к анализу другой первый и второй регистры подключены к блоку сравнения. Ресурсные показатели системы и всех ее подсистем коммутируются через ключи на регистратор, где происходит накопление и индикация данных по системе, получаемых в устройстве . 1 ил. i (Л ISD ел а о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3874280/24-24 (22) 26, 03. 85 (46) 07.09. 86, Бюл. №- 33 (72) Г.Н. Воробьев, В.Д. Гришин и Г.К.Самарин (53) 621.178 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 922829, кл. G 07 С 3/08, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 842881, кл, G 07 С 3/08, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ PE.СУРСА СИСТЕМЫ (57) Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды технического обслуживания сложных технических систем и их подсистем, средний непроизводительный расход ресурса и запас ресурса, необходимый для функционирования этих систем в течение заданного времени. Целью изобретения является расширение информативных возможностей устройства.

Устройство содержит датчик времени, „„SU„„1256062 A 1 (so 4 С 07 С 3/08

1 ф 1 ":3 „ т задающий время работы системы для последующего анализа устройством.

Интегратор находит время безотказной работы каждой подсистемы эа интервал времени, задаваемый датчиком, В сос: тав устройства также входят шесть сумматоров, блок управления, выходы которого управляют работой блока памяти, запоминающего параметры для каждой подсистемы, и сумматоров, Переход .к анализу очередной подсистемы осуществляется после поступления сигнала с блока сравнения на блок управления. Четыре блока умножения и блок деления формируют ресурсные показатели системы. Для определения момента перехода от анализа одной подсистемы к анализу другой первый и второй регистры подключены к блоку сравнения. Ресурсные показатели системы и всех ее. подсистем коммутируются через ключи на регистратор, где происходит накопление и индикация данных по системе, получаемых в устройстве. 1 ил.

1256062

Изобретение относится к устройствам контроЛя и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды технического обслуживания сложных технических систем и их подсистем, средний непроизводительный расход ресурса и запас ресурса, необходимый для функционирования этих систем в течение заданного времени.

Целью изобретения является расширение информативности устройства.

Считается, что сложная техничесI кая система прекращает целевое функционирование, когда у нее либо полностью израсходуется ресурс, либо наступит отказ в любой из ее подсистем.

Увеличить время полезного функционирования системы можно путем увеличения запаса ограниченного ресурса, повышением надежности системы и введением рационального (оптимального по выбранному критерию) техничес— кого обслуживания, в результате которого своевременно устраняются отказы и восстанавливается работоспособность ее подсистем, а следовательно, и системы в целом.

Так как момент наступления отказа в системе случаен, то время полезного функционирования в общем случае является случайной величиной. Если не проводить, технического обслуживания системы, то время, в течение которого она может полезно функционировать, будет соответствовать време— ни полезного функционирования системы до отказа.

Повышение числа сеансов контроля и технического обслуживания увеличивает время полезного функционирования системы за счет устранения отка— зов, но, с другой стороны, повышается непроизводительный расход ресурсов на техническое обслуживание, что сокращает ресурс на целевое функционирование. Отсюда следует, что существует такая периодичность технического обслуживания, при которой обеспечивается минимум непроизводительного расхода ограниченного ресурса системы. Естественным стремлением является нахождение этой периодичности, Любая сложная система, состоящая из !! подсистем, должна эксплуатироваться в течение времени активноro существования I В режиме нормального функционирования и в состоянии отказа -я подсистема в среднем расходует в единицу времени С; еди5 ниц ресурса. Если в результате каждого сеанса контроля и технического обслуживания -я подсистема расходует единиц ресурса, то можно составить уравнение баланса по еди10 ному ресурсу R для всех 1! подсистем сложной системы

LN (C; с, + g) = R% (1) с — период технического обслуживания — и подсистемы (или интервал времени между соседними сеансами технического обслуживания подсистемы);

N; — число сеансов технического обслуживания -й подсистегде

20 с, Сс 1 1; С ; — Р; (t) dt + g. (2) . Зная необходимое (или требуемое) время активного существования сложной системы Т и период техническос го обслуживания !.", каждой -й под40 системы сложной системы, можно определить N, количество сеансов контроля и технического обслуживания для каждой конкретной подсистемы с

С, Тогда выражение (2) примет вид

Т !,!

c,. .= - c,(; — J Р

25 мы, t

Так как момент наступления отказа в каждой -и подсистеме случаен, то, используя вероятность безотказной работы Р; (t) i-й подсистемы, можно записать выражение для среднего непроизводительного расхода ресурса

1 Й

12560 (6) Б (С;ь, +;) =К (7) 30 б с (i") = мин -„ - с; ; - J Р (с)ас)

+ g;, (5) Выражение (5) позволяет найти с. оптимальный период технического обслуживания -й подсистемы, который обеспечивает мин С 10

С учетом соотношения (5) минимальный средний непроизводительный расход ограниченного ресурса всеи системы в целом можно определить следующим соотношением: !5

Информация о количестве сеансов контроля 1 -й подсистемы (выражение g0

3) и оптимальном периоде ее контроля

7". позволяет через уравнение балан3 са по ресурсу из выражения (1) опре-. делить требуемый запас ресурса для I-й подсистемы R при заданном време-д

1 ни активного существования Т сложной системы:

Зная требуемый запас ресурса для каждой -й подсистемы R можно найти требуемый запас ресурса R для всей сложной системы

62 4 ффункцию p. (t) на интервале (О, ;1), первый сумматор 3, блок 4 управления, обеспечивающий управление работой устройства, блок 5 памяти, первый блок 6 умножения, второй сумматор 7, третий блок 8 умножения, первый блок 9 деления, первый регистр 10, второй регистр 11, блок 12 сравнения, первый, второй и третий ключи

13 — 15, второй блок 16 умножения, третий сумматор 17, четвертый блок

18 умножения, четвертый сумматор 19, пятый сумматор 20, шестой сумматор

21 и регистратор 22, Датчик времени 1 содержит ждущий мультивибратор 23, интегратор 24, первый и второй регистры 25 и 26.

Блок 4 управления состоит из элемента И-НЕ 27, ждущего мультивибратора 28, счетчика 29, элемента 30 сравнения и дешифратора 31. Блок 5 памяти содержит регистры 32 — 35, элементы И 36 и элементы ИЛИ 37.

Исходная информация о сложной системе (Т, Р (t), С;, g, и, где

I,ï) вводится через первый и второй входы устройства в блок 4 управления и блок 5 памяти, перед началом работы устройства одновременно накапливающие сумматоры 19 и 20, интегратор датчика 1 времени и счетчик бло ка 4 управления обнуляется.

Устройство работает следующим образом, R =, К., 1 =!

35 (8) 40 что, в свою очередь, позволяет определить величину полезно расходуемого ресурса R „= R — С

Такой подход к решенйю задачи определения ресурса системы позволя ет определить оптимальный период тех-. нического обслуживания каждой подсистемы, необходимое число сеансов контроля каждой подсистемы, расчитать непроизводительные расходы ресурса отдельных подсистем и всей системы, определить требуемые запасы ресурса для каждой подсистемы и всей системы 50 и величину той части ресурса, которая полезно используется системой. при заданном времени активного существования.

На чертеже изображена функциональ-55 ная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 времени, интегратор 2, интегрирующий

Датчик 1 времени с шагом ь задает в порядке нарастания последовательность возможных значений- времени С контроля и технического обслуживанйя сложной системы, где

3 1,2 3þ ° ° °

При этом на вход датчика 1 времени подается запускающий импульс, ко- ° торый поступает на ждущий мультивибратор 23, с выхода которого импульс, пропорциональный времени ь подается на интегратор 24, где суммируется с предыдущим .значением. На выходе интегратора 24 (выход датчика времени) выдается сигнал ь, где ) — число запускающих импульсов, С выхода интегратора 24 сигнал j ь7 поступает также на регистр 25, где запоминается. С приходом сигнала ()+1) Ь содержимое регистра 25 переписывается в регистр 26, Таким образом, в регистре 26 в процессе работы датчика вре- °

1256062

50 мени хранится значение времени на лр меньше, чем на регистре 25, Влок 4 управления вырабатывает серию управляющих импульсов Ul U U U . Каждый из этих импульсов определяет номер подсистемы сложной системы, приводит соответствующие блоки устройства в исходное состояние и распределяет исходные данные С, g;, Р (г.), где

1, п, введенные в блок памяти, 1р между блоками устройства. При этом на первый вход блока 4 управления поступает число (>, равное числу подсистем контролируемой технической системы, которое подается на вход элемента 30 сравнения. На второй вход блока 4 управления подается сигнал запуска, который через элемент И-НЕ

27 проходит на ждущий мультивибратор

28 этого блока, с выхода которого сигнал подается на счетчик 29. Содержимое счетчика 29 поступает на второй вход блока 30 сравнения и на дешифратор 31 блока 4 управления, На одном из выходов 31 появляется управляющий импульс U (где i

1,n) Как только содержимое счетчика станет равным (>, на выходе элемента 30 появляется сигнал запрета, который подается на элемент 30

И-НЕ 27 и закрывает прохождение на блок 4 управления сигналов запуска.

Этот же сигнал запрета одновременно является управляющим сигналом У

Очередное значение ;. поступает

35 в интегратор 2, задавая верхний предел интегрирования функции Р, (), заносимой в него из блока 5 памяти (рассмотрим работу устройства для

i-й подсистемы сложной системы). С ийтегратора 2 сигнал, соответствующий времени оезотказной работы i-u ь

Uij подсистемы j Р; (t) dt, поступает на первый вход первого сумматора 3.

На второй вход этого сумматора поступает сигнал с датчика 1 времени.

С выхода сумматора сигнал, соответствующий среднему времени нахождения

«-й подсистемы в состоянии отказа

«" — j Р: (t) dt . при периоде техни11

«> ческого обслуживания данной подсистемы, равного;, поступает на второй вход первого блока 6 умножения, на первый вход которого из блока 5 памяти вводится параметр С;, определяющий расход ресурса в единицу вреI мени « -й подсистемой, Результат умножен ия, р авный ср едней в еличине израсходованного ресурса -й под— системой в состоянии отказа (;1

С.(; — f Р.(U>4С>, «> засылается на второй вход второго сумматора 7, На первый вход этого сумматора поступает из блока 5 памяти параметра (1;, огределяющий расход ресурса на техническое обслуживание ° Результат суммирования

I д (g; + С; (°;; — f Р; (t)dt) засылает-, ся на второй вход третьего блока 8 т умножения, Одновременно значение (. поступает и на второй вход первогоблока 9 деления, на первый вход которого из блока памяти поступает параметр Т (заданное время активнос

ro существования системы) . Результат деления, соответствующий N >. (количеству сеансов обслуживания «> -й подсистемы на времени TJ, засылается на первый вход третьего блока 8 умножения и на информационный вход третьего ключа 15. Результат умножения С, = N;. Ig, + С;(°;;— ) р.(1>dU)) с выхода третьего бдо1

О ка 8 умножения поступает на первый регистр 10 памяти и на второй вход блока 12 сравнения. При выдаче блоком

4 управления управляющих сигналов

U ={U,, Рт,..., U;,. .,U„1 в оба регистра 10 и 11 памяти устройства записывается число, заранее большее предполагаемого необходимого ресурса К, В последующем, при передаче информации с первого регистра 10 памяти на второй регистр 11 памяти, ранее записанная информация на втором регистре 11 памяти подается на информационный вход второго ключа 14 и. переписывается в блок 12 сравнения.

В блоке 12 сравнения после выдачи датчиком 1 времени очередного значения (.; сравниваются между собой две величйны С, и С одна из котоср, ., СР>» рых соответствует текущему значению а другая — предшествующему

Если в результате такого сравнейия окажется, что С,, С, то с первого выхода блока 12 сравнения выдается управляющий сигнал датчика 1 времени на выдачу очередного значения (, i j «(В противном онуча е, 62

Устройство для определения ресурса системы, содержащее датчик времени, интегратор, первый, второй, третий, четвертый и пятый сумматоры, первый, второй и третий блоки умноже". ния, блок деления, блок памяти, блок управления, первый и второй регистры1 блок сравнения и ключ, первый вход блока управления является первым входом устройства, первый выход блока управления соединен с первым входом четвертого сумматора, вторые выходы блока управления подключены к первым входам блока памяти, вторые входы которого являются вторым входом устройства, первый выход блока памяти соединен с первыми входами второго и третьего сумматоров, второй вход которого подключен к выходу второго блока умножения, первый вход которого объединен с первым входом первого блока умножения и подключен к второму выходу блока памяти, третий выход которого соединен с первым входом интегратора, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, 7 12560 т,е. при С " С, управляющий

Ср «- С 11 сигнал выдается с второго выхода блока 12 сравнения на управляющие входы ключей 13 — 15, а также на блок 4 управления для выдачи очередного управляющего сигнала U

С выхода ключа 13 снимается сигнал, равный оптимальному периоду технического обслуживания данной -й подсистемы с = ;„ < и засылается !р

1 одновременно в регистратор 22 и на второй вход второго блока 16 умножения, на первый вход которого из блока 5 памяти поступает параметр С„, определяющий расход ресурса в единицу времени < -й подсистемой ° С вы<хода блока 16 умножения произведение C,с", засылается на второй вход третьего сумматора 17, на первый вход которого поступает из блока 5 памяти параметр g ° . Результат сло(Ч, сения в виде g + С; с. подается на второй вход четвертого блока 18 ум— ножения ° Одновременно с выхода третьего ключа 15 сигнал, равный количест- р ву сеансов обслуживания < -й подсис-. темы N поступает в регистратор 22

< У и на первый вход четвертого блока 18, умножения. Результат с выхода четвертого блока 18 умножения, равный необ- Зр ходимому ресурсу для i -й подсистемы R; = N; (g + С; с. ), засылается в регистратор 22 и в накапливающий сумматор 19, где суммирует ся суммой предыдущих значений и запоминается.

В это же время с выхода ключа 14 величина среднего непроизводительного расхода ресурса С,, соответствующая оптимальному периоду обслуживания с, поступает в регистратор 22 и в

40 накапливающий сумматор 20, где суммируется с суммой предыдущих значений и запоминается. После всех этих действий блок 4 управления вырабатывает следующий сигнал управления U,<

45 и работой всего устройства повторяется для i + 1 подсистемы. При этом исходная информация о контролируемой технической системе (Tс, С;, Г (t), где i = 1, n), записанная на регистры блока 5 памяти (33 — 35)., считывается следующим образом.

На первый вход блока 5 памяти с блока 4 управления поступают управU< ° 112 . 1 Un> которые открывают элементы И 36 и содержимое регистров 32 — 34 через схемы ИЛИ 37 поступают на первый, второй и третий выходы блока 5 памя ти, Например, при поступлении на первый вход блока 5 памяти управляющего сигнала U открываются элементы И 36,, И 36„„, И 36 2„,< и на первом, втором и третьем выходах бло. ка 5 памяти появляются соответственно величины g„ C„ P,(t). При поступлении управляющего сигнала <<2, отрываются элементы И 362, И 36„, И 36, При этом на первом, 2nt2 втором и третьем выходах будут соответственно значения g2, С, P (t) и т.д. С четвертого выхода блока 5 памяти снимается значение Тс .

Когда будут проведены исследова-. ния всех ri пnо д <с и от <ем, блок 4 управления вырабатывает сигнал U „ и с выходов накапливающих сумматоров

19 и 20 записываются в регистратор величины R, С,, соответствующие соотношениям (8) и (6). Кроме того, величина К с выхода четвертого сумматора 19 и величина C с выхода ср пятого сумматора 20 подается на входы шестого сумматора 21, с выхода которого сигнал, соответствующий

R = R — С записывается в регист«ср ратор 22.

После этого работа устройства заканчивается.

Фо р мул а и з о б р е т е ния