Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания системы

 

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется определять рациональные периоды контроля и технического обсуживания сложной системы и запасы ресурса каждой подсистемы для функционирования системы в течение задан кого времени. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет определения запасов ресурса каждого контролируемого элемента системы. Устройство содержит датчик времени 1, анализатор 2, элемент задержки 3, блок сравнения 4. ключ 5. регистратор 6, m согласующих узлов 7i7m. каждый из которых состоит из первого 8 и второго 9 блоков умножения, функционального преобразователя 10, сумматора 11, интегратора 12 и блока деления 13, m вычислительных узлов 14i14m, каждый из которых состоит из элемента задержки 15, блока умножения 16. сумматора 17 и ключа 18, и блок деления 19. Датчик времени 1 содержит первый и второй ждущие мультивибраторы, интегратор, элемент памяти, элемент запрета и преобразователь напряжения в длительность импульса . Предлагаемое устройство позволяет определять запасы ресурса каждой подсистемы для функционирования системы в течение заданного времени, 3 ил.w Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 G 07 С 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

I ю

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4617345/24 (22) 06.12.88 (46) 23.03.91. Бюл. hh 11 (72) Г.Н.Воробьев, В.Д.Гришин, А.Н.Тимофеев и M.Ã,Üëàrîäàòíûõ (53) 621.178 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 976461, кл. G 07 С 3/02, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРИОДА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ СИСТЕМ (57) Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется определять рациональные периоды контроля и технического обсуживания сложной системы и запасы ресурса каждой подсистемы для функционирования системы в течение заданного времени. Цель изобретения — расширение области применения ус„„5LI„„1636851 А1 тройства за счет определения запасов ресурса каждого контролируемого элемента системы. Устройство содержит датчик времени 1, анализатор 2, элемент задержки 3, блок сравнения 4. ключ 5, регистратор 6, m согласующих узлов 7i.....7m. каждый иэ которых состоит из первого 8 и второго 9 блоков умножения, функционального преобразователя 10, сумматора 11. интегратора 12 и блока деления 13, m вычислительных узлов

141...,.14m, каждый из которых состоит из элемента задержки 15, блока умножения 16. сумматора 17 и ключа 18, и блок деления 19.

Датчик времени 1 содержит первый и второй ждущие мультивибраторы, интегратор, элемент памяти, элемент запрета и преобразователь напряжения в длительность импульса. Предлагаемое устройство позволяет определять запасы ресурса каждой подсистемы для функционирования системы в течение заданного времени, 3 ил, 1636851

10

20

Изобретение относится к области устройств контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется определять рациональные периоды контроля и технического обслуживания (ТО) системы и запасы ресурса каждой подсистемы для функционирования системы в течение заданного времени, Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет определения запасов ресурса каждого контролируемого элемента системы для функционирования системы в течение заданного времени при обслуживании обьекта оптимальным периодом контроля и технического обслуживания, обеспечивающим максимально возможное время полезного функционирования системы.

В сложной системе желательно проводить контроль и обслуживание одновременно всех подсистем. Контроль одной любой подсистемы или отказ ее часто приводит к останову всей системы, что соответственно уменьшает время полезного функционирования всей системы в целом на заданном ресурсе, Поэтому, несмотря на то, что надежностные характеристики подсистем различны, чтобы увеличить время полезного функционирования системы в целом, необходимо находить общий для всех подсистем период контроля и технического обслуживания. Период контроля и технического обслуживания в общем случае не будет соответствовать оптимальному для отдельных подсистем, однако будет оптимальным для сложной системы в целом.

Пусть в составе сложной системы находится mподсистем,,1= I,m, каждая из которых обладает своим запасом ограниченного ресурса Вь В частном случае система может обладать одним ресурсом. В режиме нормального функционирования и в состоянии отказа каждая подсистема в среднем расходует в единицу времени С единиц ресурса, Если в результате каждого сеанса обслуживания расходуется р единиц ресурса, то уравнение баланса по ресурсу Ri для I-й подсистемы можно записать

Ni (CI т+ gl) = Ri, где t- период контроля и технического обслуживания;

NI — число сеансов обслуживания -й подсистемы, Поскольку момент наступления отказа случаен, то, используя вероятность безотказной работы Р (т) l-й подсистемы, можно определить среднее время полезного функционирования i-й подсистемы на ресурсе RI г

Тф (х) = N> t ai = N> ) Р (с) бт. о где тф — среднее время полезного функционирования I-й подсистемы на периоде 7

Задача обоснования оптимального периода контроля и ТО сложной системы по критерию максимума среднего времени полезного функционирования системы формулируется таким образом, чтобы найти такой период г",при котором

Тф (т+) = макс мин Тф (т) . г

Эта задача решается базовым устройством. Однако при эксплуатации многих изделий необходимо знать, какой ресурс нужен каждой подсистеме для функционирования системы в течение заданного времени Тс .

Еслибы" — найденный выше оптимальный период контроля и ТО системы, то среднее число сеансов обслуживания системы N в течение Тс будет N*= Тс /г а ресурс Rii, необходимый 1-й подсистеме для функционирования системы в течение Тс, будет

Ri = N* (CI t" + gI ).

Определенный таким образом ресурс

Ri позволяет сделать вывод о правильности назначения первоначального запаса ресурса путем их сравнения Л R = Ri — Ri.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; нэ фиг, 2 — схема датчика времени; на фиг, 3 — временные диаграммы работы датчика времени.

Устройство содержит датчик 1 времени, анализатор 2, элемент 3 задержки, блок 4 сравнения, ключ 5, регистратор 6, m согласующих узлов 71,...,7 и, каждый из которых состоит из первого и второго блоков 8 и 9 умножения, функционального преобразователя 10, сумматора 11, интегратора 12 и блока 13 деления, m вычислительных узлов

141„„,14m, каждый из которых состоит из элементов 15 задержки, блока 16 умножения, сумматора 17 и ключа 18, и блок деления 19, Датчик 1 времени содержит первый и второй. ждущие мультивибраторы 20 и 21, интегратор 22, элемент 23 памяти, элемент

24 запрета и преобразователь 25 напряжения в длительность импульса, Устройство работает следующим образом, Датчик 1 времени с шагом Л гзадает в порядке нарастания последовательность возможных значений периода контроля системы .ц =tj-1 + Лт, = 1,2,3..., то = О.

Каждое очередное значение rj с выхода датчика 1 времени поступает на вход функционального преобразователя 10 и на вто1636851 рой вход первого блока 8 умножения согласующих узлов 7!,...,7m . В функциональном преобразователе 10 формируется функция

Р (!) на интервале (О, tj) которая поступает на первый вход интегратора 12. С выхода инг тегратора 12 сигнал tyg = J Р1 (т) dt постуо пает на первый вход второго блока 9 умножения. С третьего входа согласующего узла 7 на первый вход первого блока 8 умножения поступает значение параметра Сь

Результат перемножения С т! с выхода первого блока 8 умножения поступает на второй вход сумматора 11, где суммируется с сигналом р, поступающим с второго входа согласующего узла. Результат суммирования С tj + gi с выхода сумматора 11 поступает на второй вход первого блока 13 деления и через второй элемент 15 задержки на первый вход третьего блока 16 умножения, Второй элемент 15 задержки задерживает сигнал на один такт работы датчика времени. С первого входа согласующего узла 7 на первый вход первого блока

13 деления и на второй вход второго сумматора 17 поступает значение параметра Иь

Результат деления

N1! =

R)

С(А+91 поступает на второй вход второго блока 9 умножения. Результат перемножения Nij flag = Тф с выхода второго блока умножения всех m согласующих узлов

71,...,7m поступает на соответствующие входы анализатора 2. В анализаторе 2 происходит сравнение значений Тф !, l= 17п и выбираетСя минимальное иэ них. Анализатор 2 может быть построен по схеме выбора минимальной из нескольких переменных, у которой на входе действуют аналоговые сигналы, а на выходе значение будет Тф =. мин Тфи. СигналТф!= мин Тфц поступает на (I первый вход и через первый элемент 3 задержки — на второй вход блока 4 сравнения.

Первый элемент 3 задержки задерживает сигнал на один такт работы датчика 1 времени, в результате на втором входе блока 4 сравнения будет сигнал 74j 1, соответствующий периоду tj-i . B блоке 4 сравниваются между собой два значения Тф! и Тф!-i.

Сигнал на сравнение этих значений поступает с третьего выхода датчика 1 времени на третий вход блока 4. Если в результате сравнения окажется, что T4j T ->, то в первого выхода блока 4 на вторые входы вторых элементов 15 задержки, на вторые входы интеграторов 12, на вход датчика 1 времени и на второй вход первого элемента

3 задержки поступает управляющий сигнал. По этому сигналу интеграторы 12 согласующих узлов 71,...,7m приводятся в исходное нулевое состояние, в элементах 15 и 3 задержки переписывается текущая информация, а датчик 1 времени выдает очередное значение периода контроля и TO

tj+) и весь процесс вычислений Тф!+! повторяется. Если окажется, что Тф! < Тф1->, то

10 управляющий сигнал появится на втором выходе блока 4 сравнения, который поступает на управляющие входы первого ключа

5 и второго ключа 18 вычислительных узлов

14>,...,14m. С выхода датчика 1 времени на

15 информационный вход первого ключа 5 и на второй вход второго блока 19 деления поступает значение оптимального периода контроля и ТО tj->. С выхода первого ключа

5 значение г поступает на первый вход регистратора 6, С информационного входа устройства на первый вход второго блока 19 деления поступает значение параметра

Тс, Результат деления N =Тс /т+ с выхода второго блока 19 деления поступает на вторые входы третьих блоков 16 умножения вычислительных узлов 14>,...;14®. Результат перемножения Rl = N* (С г" + р), т = tj-! с выхода третьего блока 16 умножения поступает на первый вход второго сумматора

17. Результат суммирования A Ri = Ri — Rj c выхода второго сумматора 17 поступает на информационный вход второго ключа 18, С выхода второго ключа 18 вычислительных узлов 141,...,!4m значение ARI поступает на соответствующие входы 2 регистратора 6.

На этом работа устройства заканчивается.

Датчик времени работает следующим образом.

При включении устройства первый жду40 щий мультивибратор 20 генерирует одиночный импульс, определяющий прирост периода контроля At - tj — tj-i . Этот импульс поступает на вход интегратора 22 и на входы элемента 24 запрета и преобразователя 25. С выхода интегратора 22 значение периода контроля tj поступает на вход элемента 23 памяти, на второй информационный вход преобразователя 5 и через элемент 24 запрета на первый выход датчика 1 времени. Преобразователь 25 преобразует напряжение т! в импульс, длительность которого равна г . По заднему фронту этого импульса запускается второй ждущий мул ьтивибратор 21, в результате на третьем выходе датчика времени через время tj (за это время заканчивается вычислительный процесс в устройстве) появляется одиночный импульс, Управляющий сигнал (импульс), поступаю1636851 щий с компаратора на вход датчика времени, поступает на вход первого ждущего мультивибратора 20 и на первый управляющий вход элемента 23 памяти. Во время действия этого сигнала элемент памяти от- 5 крывается и íà его выходе будет значение сигнала, как на выходе интегратора 22. По заднему фронту управляющего сигнала с компаратора элемент памяти отключается и запоминает значение сигнала с выхода ин- 10 тегратора 22, а первый ждущий мультивибратор 20 выдает очередной одиночный импульс, Таким образом, на втором выходе датчика времени будет значение т -, а на первом выходе rI. 15

Положительный эффект от внедрения изобретения состоит в том, что оно позволяет определять минимально необходимый запас ограниченного ресурса каждой подсистемы для функционирования системы в 20 в течение заданного времени.

Формула изобретения

1. Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания системы, содержащее m согласующих 25 узлов по числу контролируемых элементов системы, каждый согласующий узел содер- . жит сумматор, блок деления, первый. и второй блоки умножения, функциональный преобразователь и интегратор, первые вхо- 30 ды блока деления, сумматора и первого блока умножения являются соответственно первым, вторым и третьим входами согласующего узла, выход первого блока умножения подключен к второму входу сумматора, 35 выход которого соединен с вторым входом блока деления, выход которого подключен к первому входу второго блока умножения, выход функционального преобразователя соединен с первым входом интегратора, вы- 40 ход которого подключен к второму входу второго блока умножения, выход второго блока умножения 1-го согласующего узла соединен с 1-м входом анализатора, выход которого подключен к первым входам блока 45 сравнения и элемента задержки, выход последнего из которых соединен с вторым входом блока сравнения, первый выход которого подключен к второму входу интегратора каждого согласующего узла и к входу 50 датчика времени, первый выход которого соединен с информационным входом ключа, второй выход блока сравнения подключен к управляющему входу ключа, выход которого соединен с первым входом регист- 55 ратора, второй выход датчика времени подключен к входу функционального преобразователя и к второму входу первого блока умножения каждого согласующего узла, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет определения запасов ресурса каждого контролируемого элемента системы, в него введены блок деления и m вычислительных узлов, каждый из которых содержит элемент задержки, сумматор, ключ и блок умножения, выход элемента задержки вычислительного узла соединен с первым входом блока умножения, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с информационным входом ключа, выход ключа I-го вычислительного блока подключен к второму I-му входу регистратора, выход сумматора I-ro согласующего узла подключен к первому входу элемента задержки I-ro вычислительного узла, первый выход блока сравнения соединен с вторым входом элемента задержки и с вторым входом элемента задержки каждого вычислительного узла, выход блока деления подключен к второму входу блока умножения каждого вычислительного узла, второй вход сумматора I-ro вычислительного узла объединен с первым входом блока деления

i-го согласующего узла, первый вход блока деления является информационным входом устройства, второй вход блока деления подключен к первому выходу датчика времени, третий выход которого соединен с третьим входом блока сравнения.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что датчик времени содержит первый и второй ждущие мультивибраторы, интегратор, элемент памяти, элемент запрета и преобразователь напряжения в длительность импульса, выход которого соединен с входом второго ждущего мультивибратора, выход которого является третьим выходом датчика времени, вход первого ждущего мультивибратора и первый вход элемента памяти объединены и являются входом датчика времени, выход первого ждущего мультивибратора подключен к первым входам элемента запрета и преобразователя напряжения в длительность импульса, а через интегратор — к вторым входам элемента памяти, элемента запрета и преобразователя напряжения в длительность импульса, выход элемента запрета является первым выходом датчика времени, выход элемента памяти является вторым выходом датчика времени.

1636851

Фиа.З

Составитель В.Скворцов

Техред М.Моргентал Корректор Н,Король

Редактор А.Мотыль

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

Заказ 817 Тираж 275 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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