Устройство для определения периода контроля технических систем

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для исследования случайных процессов в сложных технических системах. Цель изобретения - повышение точности определения оптимального периода контроля. Устройство содержит задатчики 1 вероятностей отказов, генераторы 2 случайных сигналов, блоки 3, 8 умножения, пороговые элементы 4, элементы И 5, сумматоры 6, ключи 7, блоки 9 задания степени снижения эффективности системы при отказе, блок 10 управления параметрами моделирования, блок 11 определения эффективности работы технической системы, блок 12 отображения и источник 13 постоянного напряжения. Устройство обеспечивает учет различной степени снижения эффективности сложной технической системы при отказе различных групп ее элементов. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОаЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111 (51) 5 G 06 F 15/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДДРСТВЕННЫЙ HOMNTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ1ТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4626225/24-24 (22) 26. 12. 88 (46) 15.10.90. Бюл. 11 38 (72) Г.А.Радионов, Е.И.Бороденко, П.Г.Горев, В.А. Казарцев и В.В.Халимонова (53) 621.396(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 296126, кл. G 06 G 7/48, 1969.

Авторское свидетельство СССР

Р 1066351, кл. G 06 F 15/46, 1982, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДА КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано. для исследования случайных процессов в сложных технических сис.темах. Цель изобретения - повыпение

2 точности определения оптимального периода контроля. Устройство содержит задатчики 1 вероятностей отказов, генераторы 2 случайных сигналов, бло-, ки 3, 8 умножения, пороговые элементы 4, элементы И 5, сумматоры .6, ключи 7, блоки 9 задания степени снижения эффективности системы при отказе, блок 10 управления параметрами моделирования, блок 11 определения эффективности работы технической системы, блок 12 отображения и источник 13 постоянного напряжения. Устройство обеспечивает учет различной степени снижения эффективности сложной технической системы при отказе различных групп ее элементов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1599870

Частый контроль ведет к значительному усложнению простого устройства, 45 связанному с временем контроля парак н — л л л метров " „= к, где с „- длик Ц

;.1 тельность контроля i-го параметра.

Для простых систем, где любой отказ ведет к отказу всего устройства, оптимальный период контроля такой, л когда выполняется условие Т, + с к . = мин. В сложных технических устройствах отказы отдельных элементов не всегда приводят к отказу всего устройства, а могут в той или иной сте50

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь-, зовано при исследовании случайных процессов, например для определения периодичности контроля сложных тех5 нических устройств.

Цель изобретения †.повышение точности определения оптимального периода контроля для сложных технических

3 М устройств путем учета различной степени снижения эффективности их использо-, вания при отказе различных элементов.

Сущность изобретения заключается в моделировании процесса эксплуата- 15 ции сложного технического устройства.

В процессе эксплуатации техническое состояние определяется с помощью контроля и параметров, на значения которых влияют определенные элементы, входящие в состав технического устройства. Элементы обладают определенной интенсивностью отказов, отказы их подчинены экспоненциальному закону, т.е. ехр Я, t. Если (, j, 25

k и т.д. элементы влияют на величийу

i-го параметра контроля, то вероятность. отказа по i-му параметру контроля определяется вероятностью (A; = 1 30

+ Я + Q + ...) . Наличие отказа опре) деляется по результатам контроля.Редкий контроль приводит к тому, что техническое устройство может находиться длительное время в состоянии к н скрытого отказа,0 ь" = Т, л

3= где Т ; — случайное время нахождения устройства в состоянии скрытого отказа по i-му параметру контроля;

К вЂ” количество циклов контроля на интервале времени эксплуатации Т», пени снижать эффективность его использования по прямому значению (Э„). Кроме того, в процессе контроля устройство тоже может быть использовано с определенной эффективностью (Э,) ° Поэтому для сложных объектов оптимальным периодом контроля является такой, который обеспечивает минимальное значение суммы и н

z(1 — Эи ) Ты + ",Е6„, (1-Э„„. )

1 1 \

На Лиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - схема блока управления параметрами моделирования; на фиг.3 — схема блока определения эффективности работы технической системы; на фиг.4 — схема задатчика вероятностей отказа;на фиг.5— временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит задатчики 1, 1„ вероятностей отказов, генераторы 2,-2н случайных сигналов, первые блоки 3, -3 н группы умножения, пороговые элементы 4,"4 д группы, элементы И 5 -5н группы, сумматоры 6 -- 6>

t группы задания, ключи 71-7 н группы, вторые блоки 81-Я„умножения группы,: блоки 9 -9 н задания степени снижения, эффективности системы при отказе группы, блок 10 управления параметрами моделирования, блок 11 определения эффективности работы технической . системы, блок 12 отображения, источник 13 постоянного напряжения. Блок

10 содержит генератор 14 тактовых импульсов, ключ 15, делитель 16 частоты, одновибратор 17, счетчик 18, дешифратор 19, группу делителей 20 20н частоты, группу одновибраторов

211-21, группу счетчиков 224-22и группу ключей 23<-23д, группу узлов

24 -24 „ умножения, группу узлов

25,-25 задания степени снижения эффективности системы при контроле, элемент 26 задежки, узел 27 задания законов изменения вероятностей отказов. Блок 11 содержит генератор 28 импульсов, счетчик 29, дешифратор

30, коммутатор 31, сумматор 32, . узлы 33,-33„задания длительности контроля параметров системы, узлы

, умножения 34, -34 . Задатчик 1 содержит ключ 35, конденсатор 36,резистор 37. i

99870 б пока не асуп;ес гвится процесс сложения в сумматоре 32 (элемент 26 задержки имеет l = 2п t z + (i yz ° +

+ ь +); коэффициент пересчета дели5 теля 16 частоты пропорционален Т>.

Счетчик 18 очищается перед началом работы устройства па шине. "Сброс".

Блок 11 осуществляет последовательное сложение значений с выходов блоков 8„-8 и узлов 24 -24> путем последовательного подключения их выходов к входу сумматора 32. Коммутатор 31 — стандартный элемент, 15

i-й информационный вход которого коммутируется на его выход при наличии сигнала на i-м управляющем входе.

Управляющие сигналы переадресуются с помощью дешифратара 30, который

5 15

За счет заряда емкости 36 формируется экспоненциальный закон распределения Р„, (t) 1-е" . Веро1 ятность отказа каждой части устройства изменяется со своей скоростью в соответствии с А;. Технически реализуется за счет изменения величины емкости конденсатора 36 с блока 10 управления, т.е. меняется постоянная времени заряда RC-цепочки.

Разряд емкости 36 осуществляется путем подачи напряжения на ключ 35 с блока 10 управления по достижении

t = Т„ через параллельно подключенные контакты ключа 35 емкости 36.

В блоки 9 -9п, 25 -25„и 33)-33 в коде заносятся значения снижения эффективности использования технического устройства при отказе его i-ой, .j-ой, и т.д. части 1(1-Э ;), снижения эффективности использования технического устройства при контроле его ь-го, 1-го и т.д. параметра 1(1-Эц„,)jj и значения длительности контроля определенного параметра („. соответственно.

В блоке 10 осуществляется с помощью узла 27 установка величин емкостей 36 обратно пропорционально ин-. тенсивностям. отказов ; прекращение

1 моделирования процесса эксплуатации технического устройства на интервале времени Т при выполнении требований по достоверности моделирования (задается числом реализацией процесса эксплуатаци M путем подключения

m-ro выхода дешифратора 19 к запреща ющему управляющему входу ключа 15); подсчет количества периодов контроля по каждой части устройства за весь цикл моделирования (коэффициенты пересчета делителей 20т-20д пропорциональны Т -Тц ); сброс напряжения на к выходе задатчиков i в начале очередного контроля подачей сигнала с выхода одновибраторов 21 -21„; длительности импульсов однавибраторав 21<

21т пропорциональны соответственно л ь ", чтобы в процессе контроля

I предотвратить заполнение счетчиков

20 -20, так как следующий период контроля сдвинут на интервал и, л

t „(на фиг.5а, б заштрихованные области),а также, чтобы ыа этом же интервале времени исключить ложный процесс формирования отказа, т.е. заряд емкости 36; задержка сброса информации со счетчиков 23 -23 „ и 6„-6 „, дешифрирует состояние счетчика 29.

Устройство работает следующим образам.

Изменение ва времени вероятности отказов па закону Р (t) = 1 — е + каждой из частей технического устройства, определяющих значение контролируемых параметров, моделируется задатчикамн 1 (Ь.; — интенсивность отказов элементов, влияющих на зна" чение i-го параметра) . На задатчики 1 (фиг.4) подается постоянное напряжение с источника 13. Происходит заряд конденсаторов 36, причем постоянная времени заряда каждо" î задатчика 1 отлична от других и соответствует интенсивности отказав моделируемой части технического устройства. Емкости конденсаторов 36, а следовательно, и постоянные времени заряда задатчиков 1 задаются блокам 10 с помощью узла 27. Таким образом, вероятность отказа элементов технического устройства, контролируемых i-м параметром, меняется от времени са своей скоростью в соответствии c A.;, что отображено на диаграммах (фиг. 5а, б) .

Случайный характер изменения вероятности отказов моделируется путем перемножения напряжения эадатчика 1

l со случайно изменяющимся напряжением генератора 2. Умножение происходит в блоках 3.

При достижении напряжения на выходах блоков 3 величины порога U „ — О, 95 П ист (где П ис т — напряженйе источника 13) срабатывают пороговые элементы 4. Величина порога в каждом случае в каждом из и каналов устрой1599870 ства достигается в общем случае в разное время (фиг.5а,б), которое определяется постоянной времени заряда накопительного конденсатора 36 задатчика 1 данного канала. Срабаты5 ванне данного порогового элемента 4 соответствует возникновению отказа в части устройства, моделируемой данным каналом и контролируемой данным параметром контроля.

Период эксплуатации Т, на котором моделируется процесс использования технического устройства, периоды контроля по каждому параметру (Т„, — Т)() 15 и длительности контроля каждого параметра ()(, †(.„„) устанавливаются в блоке 10. При выбранных значениях этих величин в одних частях системы за Тк отказ не происходит {фиг.5а), в 20 других может произойти (фиг.5б,(оп), причем в разное время. Время с момента возникновения отказа до момента начала контроля представляет собой время, в течение которого имеет ме- 25 сто скрытый отказ (,, . В течение этоI

ro времени техническое устройатво функционирует с заниженной или равной нулю эффективностью использовал ния Эц . Время ((- также различно 3р для различных частей системы. В процессе контроля i-го параметра техническое устройство также может применяться с меньшей эффективностью

{Эц„ ), это время „ также в общем случае различна.

В блоке 10 и в блоках 9 -9 в исходном состоянии заносятся также значения разности между единицей и эффективностью использования устрой- 4р ства при отказе по определенному параметру (Э „, — Эц„) и эффективности использования устройства при проведении койтроля по данным параметрам (Эц((— Эц„ ) соответственно. 45

При включении устройства в определенные моменты времени (фиг.5а,б) происходят отказы, срабатывают соответствующие пороговые элементы 4 и открываются соответствующие им эле- 50 менты И 5. Импульсы с блока 10 посту- . пают на соответствующие сумматоры 6, т.е. в них накапливается время скрытого отказа для каждой ветви устройства за весь цикл моделирования. По

15 истечении установленного на блоке 10 периода контроля Т данной части технического устройства (задается коэффициентом пересчета делителя частоты 20) с этого блока подается импульс (с выхода одновибратора 21) длительностью „, включающий схемы разряда задатчиков 1 и предотвращающий заряд емкости 36 на время контроля соответствующего параметра. По окончании времени c цикл заряда л повторяется, т. е. идет моделирование следующего участка времени использования технического устройства. Кроме того, в соответствующий счетчик

22 заносится единица, свидетельствующая о проведении одного цикла контроля. Аналогичным образом устройство работает до момента времени Т, когда завершен период эксплуатации технического устройства. В момент времени t = Т в блоке 10 на выходе делителя частоты 16 появляется сигнал, срабатывает одновибратор 17, заносится единица в счетчик 18 и на . первом из M выходов дешифратора 19 появляется единица (к управляющему входу ключа 15 подключен m-й выход дешифратора 19). Таким образом, в счетчиках 22 -22), в зависимости от выбранного для каждого канала периода контроля и его длительности записываются различные числа (т.е. количество проведенных контрольных операций за время Т ), а в сумматорах 6,.-6 также заносится различное количество импульсов в соответствии с интенсивностью отказов каналов и выбранным периодом контроля.

Эта информация .о значениях у 2 ; и n,öèêaoâ контроля по каждой i-й части технического устройства накапливается в блоках 6 -6 и счетчиках

22(-22 до момента времени, когда, в счетчик 18 записывается М-я единица (требования по достоверности моделирования выполнены), В момент времени t M T > íà m-м выходе дешифратора 19 появляется потенциал. логической единицы, который закрывает ключ 15, запрещая процесс моделирования. Кроме того, этим напряжением открываются ключи 74(-7),э 23,-23 и

344 -34» разрешая проведение операции и умножения в блоках 8 -8 Ä((1-Эц,),7

2),»

), в узлах 24,-24, (л, (1-Эз„)1

1-4 и в узлах 34,-344 (v „, n<(f-Эзз; )), с

9 159 выходов которых данные поступают на соответствующие информационные входы коммутатора 31. С выхода дешифратора

19 запускается также генератор 28, который через счетчик 29 и дешифратор 30 управляет коммутацией информационных входов на его выход, т.е. на вход сумматора 32. По первому импульсу 28 с первого выхода дешифратора 30 коммутируется первый информационный вход на вход сумматора 32

У)1 (1-Эв ),, ». от), по второму ((1Jr! ЭВ1

М

-эвв), + 2 ), по п.1-му — (О„,. хх,х втм1 х (1-Эо„;)), в 2п-му — (x „„п„(1

-3 2(„)j . Таким образом, в сумматоре 32 происходит сложение всех времен скрытых отказов, умноженных на неэффективность их использования в состоянии отказа по всем параметрам, и всех длительностей контроля, умноженных на неэффективность использования s процессе контроля. Эта сумма поступает на блок 12, где отображается в цифровой форме.

Делители 16 и.20 20 „ частоты очищаются после окончания Тз и Т„ -Т)(К( соответственно (подготавливаются к новому этапу моделирования), счетчики

222 -22 и и 6,-6 q очищаются после окончания MT с задержкой Fy(элемент 26) для того, чтобы закончились переходные процессы в блоках умножения и сумматоре 32.

На первом этапе определения опти.мального периода контроля для всех параметров устанавливается период

Т (= Тэ, Затем уменьшается значение

Т и, если значение на выходе сумйв матора 32 уменьшается, то изменение

Т)(, осуществляется до момента Т с которого значение на выходе блока

32 начинает увеличиваться. Аналогичные операции осуществляются по остальным и-1 каналам и определяется )Tx; 1) по мпн

Формула изобретения

1. Устройство для определения периода контроля технических систем, содержащее источник постоянного на» пряжения, первую группу блоков умножения, группы задатчиков вероятно9870 l0 стей отказов генераторов случайных сигналов, пороговых элементов, элементов И и сумматоров, блок управления параметрами моделирования и блок отображения, информационные входы задатчиков вероятностей отказов группы соединены с выходом источника постоянного напряжения, входы сброса и установки соответственно с группой выходов сброса и с группой устано. вочных выходов блока управления па-! раметрами моделирования, а выходыс входами первых сомножителей соответствующих блоков умножения первой группы, входы вторых сомножителей которых связаны с выходами соответствующих генераторов случайных сигналов группы, а выходы - с входами

20 соответствующих пороговых элементов группы, выходы которых подключены к первым входам соответствующих элементов И группы, вторые входы которых соединены с информационным выхо25 дом блока управления параметрами . моделирования, а выходы — с информационными входами соответствующих сумматоров группы, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повыше30 ния точности определения оптимального периода контроля, в устройство введены группа ключей, вторая группа блоков умножения, группа блоков задания степени снижения эффективности системы при отказе и блок определения эффективности работы технической системы, выход которого соединен с входом блока отображения, первая группа информационных входов связана с выходами блоков умножения второй группы, вторая группа информационных входов †. с группой информационных выходов блока управления параметрами моделирования, а yng5 равляющий вход и управляющие входы ключей группы подключены к управляющему выходу блока управления параметрами моделирования, группа выходов сброса которого соединена с вхо50 дами сброса сумматоров группы, выходы которых связаны с информационными входами соответствующих ключей группы, выходы которых подключены к входам первых сомножителей соответствую-.

55 щих блоков умножения второй группы, входы вторых сомножителей которых соединены с выходами соответствующих . блоков задания степени снижения эффективности,системы при отказе, вход

ll 159 сброса блока управления параметрами моделирования является входом сброса устройства..

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а .ю щ е е с я тем, что блок управления параметрами моделирования содержит генератор тактовых импульсов, ключ, делитель частоты, одновибратор, счетчик, дешифратор, элемент задержки, узел задания законов изменения вероятностей отказов и группы делителей частоты, одновиб- раторов, счетчиков, ключей, узлов умножения и узлов задания степени снижения эффективности системы при контроле, выходы которых соединены с входами первых помножителей узлов умножения группы,.выходы которых являются группой информационных выходов блока, а входы вторйх сомножителей связаны с выходами соответствующих ключей группы, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих счетчиков группы, счетные входы которых и входы сброса делителей частоты группы соединены с выходами соответствующих одновибраторов группы, которые обьединены в группу выходов сброса блока, управляющие входы ключей группы, вход элемента задержки, управляющий вход ключа и управляющий выход блока связаны с выходом одйого из разрядов дешифратора, вход которого подключен к выходу счетчика, счетный вход которого и вход сброса делителя частоты соединены с выходом одновибратора, вход которого связан с выходом дели- . теля частоты, информационный вход которого, информационные входы делителей частоты группы и информацион. ный выход блока подсоединены к выходу ключа, информационный вход ко ."

9870 12 торого связан с выходом генератора тактовьм импульсов, выходы делителей частоты группы подключены к входам соответствующих одновибраторов группы, входы сброса счетчиков группы и выход сброса блока соединены с выходом элемента задержки, вьмоды узла задания законов изменения верояткостей отказов являются группой установочных выходов блока, вход сброса счетчика является входом сброса блока.

3. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок определения эффективности работы технической системы содержит генератор тактовых импульсов, счетчик, дешифратор, коммутатор, сумматор и груп" пы узлов умножения и узлов задания длительности контроля параметров системы, выходы которых. соединены с входами первых сомножителей узлов умножения группы, входы вторых сомножителей которых являются второй группой информационных входов блока, а выходы связаны с первой группой информационных входов коммутатора, вторая группа информационных входов которого является первой группой информационных входов блока, группа управляющих входов коммутатора подключена к группе выходов дешифратора, а вьмод коммутатора соединен с информационным входом сумматора, выход которого соединен с выходом блока, один из разрядов дешифратора связан с входом сброса счетчика и с входом остановки генератора тактовых импульсов, вход запуска которого соединен с управляющим входом блока, а выход - со счетньэг входом счетчика, выход которого связан с входом. дешифратора.

1599870

Фиг. 2

Составитель В. Воронков

Редактор С.Лисина Техред М.Дидык КорректорМ. Максимишинец

Заказ 3144 Тираж 570 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

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

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