Устройство для оптимизации периода и глубины контроля

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при определении характеристик сложных технических объектов. Целью изобретения является повышение точности определения периодичности и глубины контроля. Устройство содержит блок 1 установки ограничений, блоки 2 задания постоянных коэффициентов, блоки 3 умножения, генераторы 4, 5 линейно изменяющегося напряжения, блоки 6, 21 деления, сумматоры 7, элементы 8, 27, 29 задержки, узел 9 формирования экспоненциальной функции, инвертор 10, ключи 11, элементы И 12, 26, 28, 35, блоки 13, 32 сравнения, ключи 14, 20, аналого-цифровой 15 и цифроаналоговый 22 преобразователи, блок 16 индикации, переключатель 17, двухпозиционный переключатель 18, блок 19 памяти, счетчик 23, элемент 24 односторонней проводимости, элемент 25 дифференцирования, элемент ИЛИ 30, блок 31 вычитания, элемент НЕ 33, блок 34 установки заданной точности. Устройство обеспечивает возможность установки заданной точности работы, за счет чего достигается оптимальное использование технического объекта при максимальной вероятности его готовности. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ м

i ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1. (21) 4358832/24-24 (22) 05.01.88 (46) 15.09.89. Бюл. М 34 (72) Е.И.Бороденко, В.К.Водопьянов, В.А.Дударев, В.Н.Завьялов и С.П.Райлян (53) 621.396(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1168903, кл. G 06 F 15/46, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Р 1319046, кл. G 06 F 15/46, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПЕРИОДА И ГЛУБИНЫ КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть ис„„SU„„1508240 A1 (51) 4 С 06 F 15/46 пользовано при определении характеристик сложных технических объектов.

Целью изобретения является повышение точности определения периодичности и глубины контроля. Устройство содержит блок 1 установки ограничений, блоки

2 задания постоянных коэффициентов, блоки 3 умножения, генераторы 4, 5 линейно изменяющегося напряжения,блоки 6, 21 деления, сумматоры 7, элементы 8, 27, 29 задержки, узел 9 формирования экспоненциальной функции, инвертор 10, ключи 11, элементы И 12, 26, 28, 35, блоки 13, 32 сравнения, ключи 14, 20, аналого-цифровой 15 и

3 1508240 4 цифроаналоговый 22 преобразователи, 33, блок 34 установки заданной точ блок 16 индикации, переключатель 17, ности. Устройство обеспечивает воздвухпозиционный переключатель 18> можность установки заданной точносблок 19 памяти, счетчик 23, элемент .. ти работы, за счет чего достигается

24 односторонней проводимости, эле- оптимальное использование техническомент 25 дифференцирования, элемент го объекта при максимальной вероятHJIH 30, блок 31 вычитания, элемент НЕ ности его готовности. 2 ил. (Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при определении эксплуатацион15 ных характеристик сложных технических объектов, в частности, для определения периодичности и глубины их контроля.

Цель изобретения - повышение точности определения оптимальной периодичности и глубины контроля, Сущность изобретения состоит в том, что .определяется оптимальная периодичность и глубина контроля по максимальному значению целевой функции, заданной вероятностью готовнос (ти контроля Р с заданной точностью

Е в равномерно распределенный момент времени, зависящий от глубины я, длительности, периодичности контроля

Т, длительности восстановления Т объекта контроля и их взаимосвязи. С помощью первого генератора линейно изменяющегося напряжения обеспечива- 35 ется непрерывное увеличение от нуля значения Т при каждом фиксированном

Т, периодйчески ступенчато задающемся с помощью второго генератора.

При этом устройство непосредственно

40 моделирует изменение величины g u ч

Увеличение T при каждом фиксированном Т прекращается в случае достижения величиной Р максимального зна" чения. При максимальном значении P „ проверяется условие по точности. Если оно не выполняется, то уменьшается

mar ступенчатого изменения Т 8 и опять. моделнруется процесс Уменьшение Т 8 и моделирование процесса происходит 50 до выполнения условия по точности.

В математическом плане задача сОстоит в определении таких значений T„ и ф, при которых Р достигает наи I

H Pãмеис Р ; 4 Е т.е. P удовлетворяет заданной макс точности ее определения, где il,п.

Моделирование готовности объекта контроля марковским процессом смены его состояний с их демарковизацией методом фаз Эрланга позволяет представить вероятность готовности объекта контроля в виде:

Г В Т + ) c,+T + Та

1 - "- -" — - — — — +(1- )Т ( г 1 1- р 1-ехр Л -Т„)

И где Ы, p — вероятность ошибок конгроля первого и второго родов; — интенсивность отказов, Т и 8 — длительность восстанов" к ления и контроля, зависящая от глубины контроля;

Т к — период контроля.

Глубина контроля оценивается коэффициентом:

0 < 1, (г)

Тв !

Ъ я где Т вЂ” длительность восстановления ( объекта контроля, контроль которого осуществляется в целом, т.е. в случае контроля в целом g=l, так как Т =Т ;. в случае контроля до блока, узла и т.д. g < 1, так,как Т > (Т, .

Длительность контроля также задана линейной зависимостью от глубины контроля к= В - Ag, (3) где параметры А) 0 и В> 0 определяют характер и степень влияния глубины на длительность контроля.

Коэффициент g оказывает двойное

A влияние на Р„: с одной стороны, уменьшение g приводит к уМеньшению

Т и, следовательно, к увеличению Pr с другой стороны, уменъшение g ведет к увеличению С „ и, следовательно, к уменьшению P -Оптимальный период и глубина контроля с заданной точностью получается при выполнении условия:

Р „„„, (k 1)-Р, (1с)< g при g)c

=g „„+ k л8 (4) где k = 1,n — этап, на котором определилось Р

m макс

Я мокс

n - — — — возможное число этапов а определения на ш-м. уровне определения;

Ая

= — — — шаг изменения глубины ш контроля на ш-м уровне определения

Г мокС > 15

Я Ви4 ФФ

g = -- — начальная глубина конш троля íà m-м уровне определения Р

g. — начальная глубйна конмин троля на первом уровне определения Р ш= 1,N — натуральный ряд чйсел.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы его работы.

Устройство содержит блок 1 установки ограничений, блоки 2„-2 д задания

1О постоянных коэффициентов, блоки 3 „36 умножения, первый 4 и второй 5 re нераторы линейно изменяющегося напря- 30 жения, блоки 6„- 64. деления, сумматоры 7, -74, элементы 8, — 81 задержки, узел 9 формирования экспоненциаль-. ной функции, инвертор 10, второй ключ 11, первый элемент И 12, первый 35 блок 13 сравнения, первый ключ 14, аналого-цифровой преобразователь 15, блок 16 индикации, переключатель 17, двухпозиционный переключатель 18, ) блок 19 памяти, третий ключ 20,.пя- 40 тый блок 21 деления, цифроаналоговый преобразователь 22, счетчик 23, элемент 24 односторонней проводимости, элемент 25 дифференцирования, второй элемент И 26, восьмой элемент 27 за- 45 держки, третий элемент И 28, девятый элемент 29 задержки, элемент ИЛИ 30, блок 31 вычитания, второй блок 32 сравнения, элемент НЕ 33, блок 34 установки заданной точности, четвертый 50 элемент И 35 и вход 36 установки устройства в исходное состояние.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени t, на вход 36 по-55 дается единичньй импульс, который ус.танавливает в нулевое состояние блок

19 и в исходное единичное состояние

1508240 6

1 счетчик 23, Далее на выходах блоков

2, -2, устанавливаются напряжения, пропорциональные величинам соответственно T -А; В; ; p 1- Л

1 - ; 1 — с4, На выходе генератора

5 устанавливается напряжение, пррпорциональное значению Т (Т „ (Т,,), соответствующее g g Напряжение на выходах блока 19 и генератора 4 равно нулю. Ключи 14 и 20 разомкнуты, ключ 11 замкнут. Переключатель 18 подключает свой первый информационный вход к первому входу блока 13.

При этом на выходы. блоков 61, 3 „, 7

74

6, 7,, 3 и b поступают напряжения, пропорциональные соответственно g =

=8„„1 Моин 1 " к =В аминь о T s1 4 ТВ+

+0 /Зск /Зс /(1 9) (1 d)T 0 1 °

-1 ° (1 Б + бдмакс 1 >g мокс " макс

+ (1- )Т,, + p З„/(1-p); Л О, „„„,,так как имеются отличные от нуля напряжения на выходах генератора 5 и блоков

2, — 2, (в о бщем случае) .

На втором входе блока 32 устанавливается напряжение, пропорциональное заданной точности E определения

g и Т,, с выхода блока 34.

Работа устройства по оптимизации

g и Т с заданной точностью F начиК нается при запуске генератора 4, как зто показано для момента t> на фиг.2а.

С этого момента напряжение U,(t) на выходе генератора 4 линейно возрастает, а на выходе блока 6 (фиг.2в) напряжение U < (t) =Р (t) возрастает по закону, определенному формулой (1) .

При этом напряжения U (t), V „(t), V„(t),V85,(t) u8,,,(t) ° VВ,4,(t) э

U „,(t), UÄ(t), UÄ(t), U„(t) Hå именяются, Если в некоторый момент времени напряжение U< (t+ аС,) на инфорФ мационном входе переключателя 18 (a значит и на входе блока 13) оказывается больше, чем напряжение U (t) на другом входе блока 13, что свидетельствует о достижении максимума величиной Р (С, Т к) /g=const (фиг ° 2в), то в момент, возникает U >(t) ) 0 (фиг.2д), которое поступает на третий управляющий вход генератора 4 и оста навливает его (фиг.2а), а также на вход элемента 12 и на входы элементов .

8. и 8

Через время д с 6 напряжение U (tQ

6 0 подключает информационный вход переключателя 18, на котором сохрани1508240

7 лось напряжение U„ (t), равное нулю, на его выход.

В результате этого напряжение на первом входе блока 13 сравнения оказывается меньше,, чем на его втором

5 входе, и напряжение на выходе блока

13 устанавливается равным нулю (Mqмент времени е + 40 6, фиг,2д), На .первый вход элемента 12 поступает напряжение, равное нулю. В следующий момент времени и на второй вход элемента 12 поступает сигнал с выхода блока 13, задержанный на время д 8 .< элементом 8 {фиг.2е), причем 15

Л 2 Ilg . Поскольку на первом входе элемента 12 напряжение равно нулю, то на его выходе напряжение также равно нулю (фиг.2ж). Сигнал с выхода элемента 8 проходит через эле- . 20 мент 8 и открывает ключ 1 l и в момент t „ t s + 3 c < c Bb3zopcL ключа

11 (фиг.2з) поступает на второй управляюший вход ключа 2О, открывая его. При этом через открытый ключ 20 25 напряжение, пропорциональное P (t, r.

Т„ )/g=const поступает с выхода элемента 8, в блок 19 и запоминается в нем (см.фиг.2г). В следующий момент t t 4 + дсе сит:нал с выхода 30 ключа ll, прошедший через элемент 8З поступает на первый управляющий вход ключа 20, закрывая его. В следующий

5 q 4 э d я сигнал с Вы хода элемента 8 q (фиг,2и) поступает на вход элемента 8, и первые управляющие входы генератора 4, устанавливая íà его выходе напряжение, равное нулю (фиг.2а), и генератора 5, разрешая дальнейшее увеличение на. пряжения на его выходе (фнг.26). При этом на выходе блока 6 устанавливается напряжение U (t) = Р „,„„, В момент t 6 t 5 + а с 1 i, д 7 1>de ) cHFHcLft с выхода элемента 8,(фиг.2к) поступа-45 ет на вторые управляющие входы генератора 5, запрещая увеличение напря.жения на его выходе (фиг.2б), и гене ратора 4,. запуская его (фиг.2а). Процесс в пРомежутке вРемени (6, „ ) ®О повторяется, как и в рассмотренном промежутке времени (t+,tÄ но уже при другом значении 8-8 „„ +

+ z g (фиг.2). При этом, как и в пер-, вом случае, в блоке 6 деления обра- ц5 зуется напряжение, пропорциональное Р, так как иа выходах. блоков 6,„ 3.„ 7,, 3, 7, 3е, 6<, 3, 3, 9, 10, 7, 6>, 7» 3 z и 6 в оэ никают напряжения, пропорциональные, -А8; „„ +, + T к Â-Ag+T„; МТе о(Те+Я,+ T; Is (С„+

+Т„); r („- Т„)/(1-I); (1- )Т„-,1Т,.

exp (-AT.„); ехр (-ЛТ„)1 1-exp (-ДТ ), ((Те+. +Тк)/{1-ехр(-ЬТ„)); U „, =

= Ф("+ Т„)/(l-Р)+(1- ); Те+g Tе+ +

+T„)/Å1-exp(-ЛТ„)З; Л U,,; (Л U, )- .

Процесс продолжается до тех пор, пока при очередном К-м вычислении

Р (К) при Фиксированном gk и Т к не окажется, что Р,. (К) < Р,(К-1). В

1 этом случае на выходе элемента И 28 появляется напряжение 1, которое пои и ступает на вход элемента 27. Если на выходе блока 31 напряжение, пропор-:.. циональное P (k-1)-Р (k), меньше или

r7 Г равно напряжению, пропорциональному

Е, то на выходе блока 32 U ) О, которое открывает через элемент И 35 ключ 14. На этом работа устройства заканчивается, И напряжение с выхода преобразователя 17, преобразованное в код преобразователем 15, отображается на блоке 16 индикации. Последовательным подключением выхода переключателя 17 к каждому из его трех входов в блоке 16 в цифровой форме отображаются значения g Т„ „ ест шах Р, Если же Р (1с-1)-Рг, (k)> K, то на выходе элемента И 26 U. ) О, которое поступает иа вход элемента 25, с выхода элемента 24 единичный импульс записывает в счетчик 23 число "2", устанавливает в исходное состояние генератор 5 и в нулевое — блок 19, На выходе преобразователя 22 имеется напряжение, пропорциональное содержимому счетчика 23, равного "2".

Начинается определение на втором уровне определения оптимального значения g и Т„ с заданной точностью.

Алгоритм работы устройства повторяется, только на выходе блока 21 присутствует напряжение изменения, которого в два раза меньше, чем в пер- . вом уровне определения, т.е. выбор осуществляется нри g, " -> — +1с - i

Р Е ин ЙР 1 2 2

Работа устройства продолжается до тех пор, пока на выходе блока 31 не будет напряжение, пропорциональное

Р, (k-1) Р,.(1с) и меньшее или равное найряжению, пропорциональному E

Тогда на выходе блока 32 Us 7 О, которое открывает элемент И 35 и соответственно ключ 14.

9 1

На этом работа устройства заканчивается.

Последовательным подключением выхода переключателя 17 к каждому из его трех входов в блоке 16 в цифровой форме отображается значение g опт

КоМт °

На фиг.2 приведен пример, когда это происходит на первом уровне и на третьем этапе (К=З).

В этом случае в момент С с выл хода блока 13 сигнал Б, w 0 останавливает генератор 4 (фиг. 2а), поступает на первый вход элемента 12 и на входы элементов 8 и 8 . В момент t п на выходе блока 32 сигнал U >z > 0 поступает через- элемент 33 на первый вход элемента 26, закрывая его, и на второй вход элемента 35, откры- . вая его, В момент t » =- t z + сигнал с, выхода элемента 8, поступая на второй управляющий вход переключателя

18, подключает его второй информационный вход к выходу. На выходе блока 13 сохраняется напряжение V< 0, 3 так как напряжение на выходе блока

19 11„ =Р,.(2), поступающее на первый вход блока 13, больше напряжения на выходе блока 6 U 6 = P (Е), посту"

4 лающего на второй вход блока 13 (фиг.2в,г,д). В момент t = t z +

+ 1 появляется напряжение, отличное от нуля, и на втором входе элемента

12 (фиг.2е). В результате этого сигнал с его выхода (фиг.2ж) закрывает ключ 11 B момент и 1з= 2 +Л i 5, бJIO» кирует прохождение через него сигнала с выхода элемента 8 в момент t

+ Il и открывает ключ 14, Haf3 4 пряхсение с выхода переключателя 17, преобразованное в код преобразователем 15, отображается в блоке 16 индик ации.

Формула йзобретения

Устройство для оптимизации периода и глубины контроля, содержащее блок установки ограничений, десять блоков задания постоянных коэффициентов, шесть блоков умножения, первый и второй генераторы линейно изменяющегося напряжения, четыре блока де" ления, четыре сумматора. семь элементов задержки, узел формирования экспоненциальной функции, инвертор, первый, второй и третий ключи, пер508240 10

55 вый элемент И, первый блок сравнения, аналого-цифровой преобразователь, блок индикации, переключатель, двухпозиционный переключатель, блок памяти, выход первого ключа соединен через аналого-цифровой преобразователь с входом блока индикации, третий уп-. равляющий вход и выход первого генератора линейно, изменяющегося напряжения связаны соответственно с выходом первого блока сравнения и входом первого слагаемого первого сумматора, входы блоков задания постоянных коэффициентов подключены к выходу блока установки ограничений, выходы блоков задания постоянных коэффициентов,с второго по восьмой>подсоединены соответственно к входам первого сомножителя первого блока умножения, второго слагаемого первого сумматора, первых сомножителей второго и третьего блоков умножения, первого слагаемого четвертого сумматора, первых сомножителей шестого и пятого блоков умножения, вход второго сомножителя пятого блока умножения соединен с выходом третьего сумматора, выходы первого и второго блоков умножения связаны с входами соответственно третьего слагаемого первого сумматора и первого слагаемого второго сумматора, вход узла формирования экспоненциальной функции подключен к выходу шестого блока умножения, а выход— к входу инвертора, выход которого соединен с входом первого слагаемого четвертого сумматора, вход делимого первого блока деления соединен с выходом первого блока задания постоянного коэффициента,а выход — свходами второ- . го сомножителя первого блока умножения и первым информационным входом переклюг чателя, второй и третий информационные входы которого связаны соответственно с выходом первого генератора линейно изменяющегося напряжения и выходом блока памяти, соединенным также с первым информационным входом двухпоэиционного переключателя, второй информационный вход которого и информационный вход третьего ключа связаны с выходом седьмого элемента задержки, вход которого подключен к выходу четвертого блока деления, связанному с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом двухпозиционного переключателя, а выход — с первым вхо4О 12!

30

50.11 15082 дом первого элемента И и с входами пятого и шестого элементов задержки, вйход шестого элемента задержки подключен к первому управляющему входу двухпозиционного переключателя, второй управляющий вход которого, первый управляющий вход третьего ключа и вход второго элемента задержки соединены с выходом третьего элемента 10 задержки, выход третьего ключа подключен.к информационному входу блока памяти, а второй управляющий вход и вход третьего элемента задержки соединены с выходом первого ключа, управляющий вход которого связан с выходом первого элемента И, информационный вход второго ключа соединен с, выходом переключателя, второй вход первого элемента И,подключен к выходу 20 пятого элемента задержки, выход которого соединен с информационным входам первого ключа, выход второго элемента з апержки соединен с входом пе р вого элемента задержки и с установочным входом первого и стартовым входом второго генераторов 1линейно изменяющихя напряжений, стартовый вход первого и вход остановки второго генераторов линейно изменяющихся напряжений соединены с выходом первого элемента задержки, входы делимого и делителя блоков деления с второго по четвертый соединены соответственно с входами третьего блока умножения и девятого блока задания постоянного коэффициента, второго и четвертого сумматоров, шестого блока задания постоянного коэффициента и пятого блока умножения, вход второго сомножителя третьего блока умножения подключен к выходу первого сумматора, соединенного с вторым входом второго сумматора, вход второго сомножителя четвертого блока умножения подключен к выходу десятого блока задания постоянного коэффициента, а выход — к входу первого слагаемого третьего сумматора, входы второго и третьего слагаемых которого подключены к выходам соответственно второго и третьего блоков деления, выход первого генератора линейно изменяющегося напряжения подключен к входу второго сомножителя шестого блока умножения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения оптимальной периодичности и глубины контроля, в него введены пятый блок деления, цифроаналоговый преобразователь, счетчик, элемент односторонней проводимости, эле- . мент дифференцирования, второй элемент И, восьмой и девятый элементы задержки, третий элемент И, элемент

ИЛИ, блок вычитания, второй блок сравнения, элемент НЕ, блок установ" ки заданной точности и четвертый элемент И, выход второго генератора линейно изменяющегося напряжения соединен с входом первого слагаемого пятого блока деления, вход второго слагаемого которого связан с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход — с входами вторых сомножителей второго и четвертого блоков умножения, а также с входом делителя первого блока деления, выход первого ключа соединен с входом девятого элемента задержки и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого связан с выходом,цевято:o элемента задержки, а выход — с входом восьмого элемента задержки,, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, а выход — с входом элемента дифференцирования, выход которого соедйнен с входом элемечта односторонней проводимости, выход которого связан с первым входом элемента ИЛИ и со счетным входом счетчика, установочный вход которого служит входом установки устройства в исходное состояние, а выход соединен с входом цифроаналогового преобразователя, вход вычитаемого блока вычитания соединен с выходом четвертого блока деления, вход уменьшаемога - с выходом двухпозиционного переключателя, а выход — с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого связан с выходом блока установки задания точности, а выход — с входом элемента HE и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход — с управ" ляющим входом первого ключа, вход установки устройства в исходное состояние соединен с вторым входом элемента ИЖ1,, выход которого связан с входом установки в "0" блока памяти и установочным входом второго генератора линейно изменяющегося напряжения.

1508240

El)g(f

u (t)

У

pg 9)

ЬгР)

llgg(f а

uÞ

:.,()

g > p 1 Б

7 4 461 3r1 1а 13

Фиг 2

Составитель В.Воронков

Редактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор Н.Борисова

Заказ 5543/52 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101