Устройство для определения работоспособных состояний структурно-сложной системы

 

Сущность изобретения: устройство содержит: счетчик состояний, формирователь сигналов сброса, 2 узла сравнения, блок памяти эталонов, коммутатор (6), 4 элемента И, 2 элемента ИЛИ, 2 элемента задержки, триггер , установочный вход, вход переключения режима работы, выход разрешения считывания , кодовую шину, выход остановки. 1 з.п.ф-лы. 3 ил.

09) (11) союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 06 F 15/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по изОБРетениЯм и ОткРытиЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РАБОТОСПОСОБНЫХ СОСТОЯНИЙ

СТРУКТУРНО-СЛОЖНОЙ СИСТЕМЫ (57) Сущ oс изобретения: устройство содержит: счетчик состояний, формирователь сигналов сброса, 2 узла сравнения, блок памяти эталонов, коммутатор(6),4 элемента И, 2 элемента ИЛИ;2 элемента задержки, триггер, установочный вход, вход переключения режима работы, выход разрешения считывания, кодовую шину, выход остановки. 1 з;п.ф-лы, 3 ил. (21) 4857404/24 (22) 30.05.90 (46) 30.12.92. Бюл. М 48 (72) А.И.Кулдышев и С.Н.Ретюнских (56) Авторское свидетельство СССР .

% 1416977, кл. G 06 F 15/46, 1987.

Авторское свидетельство СССР

М 1460728, кл. G 06 F 15/46, 1987, Изобретение относится к вычислитель- Наиболее близким к изобретению являной технике, а именно к устройствам для ется устройство(2), содержащеесчетчиксоопределения надежности сложных систем, стояний, узел сравнения, группы элементов

В известных устройствах (1, 21 для опре- И, ИЛИ и элементов задержки, триггер, блок деления вероятности работоспособности памяти, группа выходов которого подключеструктурно-сложной системы из и элементов . на к первой группе входов узла сравнения, код состояния представляется в виде и-pa> . вторая группа входов которого соединена с рядного двоичного слова, значение-каждого группой информационных выходов счетчика из разрядов которого отражает состояние ра- состояний и блоком элементов И, осуществ- CO ботоспособности элемента: 1 — работоспо- ляющим остановку устройства. flo сигналу Ql собное, 0 — неработоспособное. Модель начала работы, подаваемому на устройство, (. ) надежности представляется в виде и-раз- счетчик состояний перебирает последова- Q рлдных двоичных слов, отрвивющих мини- тельно все двоичные-чилло от(2в - 1) до О, л ч мальные пути работоспособности системы. каждое иэ которых является кодом состояПо результатам сравнения кодов модели на- ния системы, Сформированный код состоядежности с полученным кодом состояййя" нФФ"сравнсивлается узлом сравнейия с принимается решение об отнесении его к ра- хранящимися в блоке памяти кодами модеботоспособному или неработоспособному.. ли надежности, представленной в виде миНедостатками устройства (1) являются нимальных путей работоспособности. Если низкое быстродействие из-за повторного всем единицам хотя бы одного кода модели формирования одинаковых кодов состоя- надежности соответстхвучют единицы в тех ний, а также невозможность использования же позициях сформированного. кода состоямодели надежности в виде кодов минималь- ния, то оно признается работоспособным, и ных сечений отказов. узел сравнения вырабатывает сигнал, раз1785003 решающий дальнейший анализ сформированного кода..

Недостатками устройства (2) являются низкое быстродействие из-за необходимости формирования кодов всех возможных состояний, а также невозможность использования модели надежности в виде кодов минимальных сечений отказов.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства путем исключения формирования части неработоспособных состояний и расширение ега функциональных возможностей путем реализации режима работы с использованием модели надежности в виде минимальных сечений отказов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения работоспособных состояний структурно-сложной системы, содержащее счетчик состояний, первый узел сравнения, блок памяти эталонов, с первого па четвертый элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы задержки и триггер, инверсный выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, а установочный вход соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и является входом "начала работы устройства, выход четвертого элемента И.подключен к перво. му входу второго элемента И и входу первого элемента задержки, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и входу второго элемента задержки, выход которого соединен со вторым входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу четвертого элемента И, выход второго элемента И соединен со входом сброса триггера, инверсный выход первого элемента ИЛИ является выходом остановки устройства, прямой выход соединен со вторым входом nepeoro элемента И, а его группа входов и первая группа входов первого узла сравнения связаны с группой информационных выходов счетчика состояний, вторая группа входов первого узла сравнения подключена к первой группе выходов блока памяти эталонов, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика состояний, информационная группа выходов которого является выходом задания кода устройства, предназначенным для подключения объекта испытаний. введены формирователь сйгналов сброса, коммутатор и второй узел сравнения, первая и вторая группы входов которого соединены со вторыми группами выходов блока памяти эталонов и счетчика состояний соответственно, а выход соединен с первым информационным входом коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом первого узла сравнения, выход — с входом запуска формирователя сигналов

5 сброса и вторым входом второго элемента

И, а адресный вход является входом переключения режима работы устройства, информационная группа входов формирователя сигналов сброса соединена с выходами пер10 вой и второй группы счетчика состояний, группа входов сброса которого соединена с группой выходов сброса формирователя сигналов сброса, причем формирователь сигналов сброса содержит с первого по (и -1)-й

15 элементы И, где n — разрядность кодовой коммутации, характеризующей состояние объекта испытаний, первый вход первого элемента И является входом запуска форми. рователя сигналов сброса, выходы элемен20 тов И с первого по (и - 2)-й соединены с первыми входами элементов И со второго по (и - 1)-й, вторые входы элементов И образуют группу информационных входов формирователя сигналов сброса, выходы—

25 группу выходов сброса формирователя сигналов сброса, второй узел сравнения содержит элемент И и rn каналов, каждый из которых содержит первый и второй элементы ИЛИ и с первого по п-й элементы И, 30 первые входы которых образуют первую группу входов узла, вторые входы элементов И и входы элементов ИЛИ каждого канала образуют вторую группу входов узла, выходы элементов И и инверсный выход

35 второго элемента ИЛИ каждого кайала соединены с входами первого элемента ИЛИ в каждом канале, выходы первых элементов

ИЛИ являются выходами каналов, которые соединены с входами элемента И, выход

40 которого является выходом узла.

Повышение быстродействия устройства достигается за счет исключения форми рования и анализа части неработоспособных со- стояний. Исходя из устанавленнато

45 соответствия работоспособности системы кодам Состояний и принципа работы счетчика состояний, выявлено, что вслед за кодом неработоспособного состояния, в k младших разрядах которого имеются подряд

50 расположенные единицы, последовательно следует rpynna кодов неработоспособных состояний в количестве (2 - 1). При этом последний код группы отключается ат первого тем, что все единицы в k младших раз55 рядах заменены нулями.

Для выполнения такой замены в устройство введен дополнительный узел — формирователь сигналов сброса. В результате его срабатывания принудительно уменьшается значение счетчика на (2 - 1), исключая тем

1785003

: самым формирование группы кодов неработоспособных состояний.

Расширение функциональных возможностей устройства достигается тем, что на. ряду с моделью надежности в виде кодов 5 минимальных путей работоспособности обеспечивается возможность использования более компактной модели надежности в виде m кодов минимальных сечений отказов. Под минимальным сечением отказов 10 системы понимается такой минимальный набор ее элементов, работоспособность хотя бы одного из которых обеспечивает работоспособность системы при благоприятном сочетании работоспособных элементов в дру- 15 гих m-1 сечениях. Неработоспособность всех элементов хотя бы одного минимального сечения приводит к неработоспособности системы в целом.

Для реализации указанного решения в 20 устройство введены второй узел сравнения, коммутатор. Второй узел сравнения осуществляет проверку: если всем единицам хотя бы одного кода модели надежности, представленной в виде минимальных сечений 25 отказов, соответствуют нули в тех же позиЦИЯХ СфОРМИРОВЗННОГО Кода СОСТОЯНИЯ, ТО оно признается неработоспособным и вто рой узел сравнения вырабатывает сигнал, запрещающий дальнейший анализ сформи- 30 рованного кода. Коммутатор предназначен для выбора рабочего узла сравнения в зависимости от используемого типа модели надежности системы; . Сопоставительный анализ с прототи- 35 пом показывает, что заявляемое устройство отличается исключением формирования и анализа части неработоспособных состояний, а также обеспечением возможности использования модели надежности в .виде 40 минимальных сечений отказов. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна". В результате сравнения заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими 45 решениями в данной области техники в них не выявлены признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отли- 50 чия".

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — схемы счетчика состояний и формирователя сигналов . сброса; нэ фиг. 3 —. схемы первого и второго 55 узлов сравнения, блока памяти эталонов и коммутатора.

Устройство (фиг. 1) содержит счетчик 1 состояний, формирователь сигналов сброса

2, первый 3 и второй 4 узлы сравнения, блок

5 памяти эталонов, коммутатор 6, первый 7, второй 8, третий 9 и четвертый 10 элементы

И, первый 11 и второй 12 элементь1 ИЛИ, первый 13 и второй 14 элементы задержки, триггер 15. На схеме обозначены установочный вход 16, вход 17 йереключения режима работы, выход 18 разрешения считывания, кодовая шина 19 и выход 20 остановки, Счетчик состояний (фиг. 2) содержит группу 21 — 21> триггеров разрядов. Формирователь сигналов сброса 2 (фиг. 2) содержит группу 221-22 -> элементов И. На схеме обозначены вычитающий счетный 23 вход счетчика и вход 24 включения формирователя сигналов сброса.

Узел 3 сравнения (фиг. 3) содержит группы 251 — 25n элементов ИЛИ каналов, элементы И 261 — 26 каналов, элементы ИЛИ

271 — 27 каналов и элемент ИЛИ 28. Узел 4 сравнения (фиг. 3) содержит группы 29>—

29> элементов И каналов, элементы ИЛИ 30> — 30 каналов, элементы ИЛИ 311 — 31 и каналов и элемент И 32. Блок 5 памяти эталонов (фиг. 3) включает регистры 331 — 33m каналов. Коммутатор 6 (фиг, 3) содержит триггер 34, первый 35 и второй 36 элементы

И и элемент ИЛИ 37, Работа устройства в целом состоит в формировании на счетчике 1 состояний двоичных чисел, отображающих- коды возможных состояний системы, отбора из них с помощью первого 3 или второго 4 узла сравнения кодов работоспособных состояний, а также в переключении формирователем сигналов сброса 2 счетчика 1 на число, соответствующее коду последнего из выявленной группы неработоспособных состояний.

В исходном состоянии выбранная модель надежности заносится в блок 5 памяти эталонов, в п младших разрядов счетчика 1 состояний записываются единйцы, Кроме того, задается режим работы устройства в зависимости от типа выбранной модели надежности системы, Это осуществляется с помощью коммутатора 6, который после включения устройства пропускает со ceoего входа сигнал от первого 3 узла сравнения.

При поступлении на вхсд 17 сигнала изменения режима работы в виде одиночного положительного импульса коммутатор 6 переключается на работу со вторым 4 узлом сравнения, Сигнал начала работы устройства поступает на вход 16, устанавливает в нулевое состояние триггер 15 и проходит на вход элемента ИЛИ 12. С выхода элемента ИЛИ

12 сигнал проходит через открытый потенциалом с выхода триггера 15 элемент И 10, поступает на вход элемента И 8 и с задержкой на элементе 13 (время задержки должно

1785003 быть больше суммы времени переходных раций в известных устройствах для опредепроцессов счетчика 1 и формирователя сиг- ления показателя надежности системы сигналов сброса 2) поступает на входэлемен- нал с выхода элемента И 8 временно та И 9. Это необходимо для обеспечения приостанавливает процесс формирования следующих действий. Если сформирован- 5 кода очередного состояния путем перевода ное счетчиком 1 число соответствует коду триггера 15 в единичное состояние. Работа работоспособного состояния системы, то на устройства возобновляется с поступлением выходе коммутатора 6 формируется единич- сигкала начала работы на вход 16. ный потенциал. Тогда сигнал с выхода эле- Формировательсигкаловсброса2(фиг. 2) мента И 10 проходит через открытый этим 10 работаетследующим образом. Если на счетпотенциалом элемент И 8 и перебрасывает . чике 1 состоянйй (фиг. 1} последовательтриггер 15 в едийичное состояние, чем обес- но формируются числа, соответствующие печивается запрет прохождения задержан- кодам работоспособных состояний, то на ного на элементе 13 сигйала через элемент выходе рабочего узла сравнения поддержи- ..

И 9. Если же чйсло на выходе счетчика 1 15 вается единичййй потекциал, кбторый чесостояний соответствует коду неработоспо- рез коммутатор 6 поступает на вход .собкого состояйия, то на выходе коммутато- элемента И 221(фиг. 2) формирователя сигра 6 формируется нулевой потенциал, чем налов сброса 2. Пусть на счетчике 1 состоявключается формирователь сигналов сбро- ний получек код неработоспособного са 2, который обнуляет триггеры разрядов 20 состояния. За время срабатывания рабочесчетчика 1, начиная с младшего, до первого го узла сравнения нзчийается процесс, заразряда, имеющего нулевое значение. Этим ключающийся II йрохождении единичного осуществляется переключение счетчика 1 потенциала последовательно на выходы на чйсло, соответствующее коду последнего элементов И 22, ..., И22» формирователя из выявленной группы неработоспособных 25 сигйалов Сброса 2, открытых единичными состояний. Кроме того, потенциал с выхода потенциалами с информацйонных выходов коммутатора 6 закрывает элемейт И 8. Тогда триггеров 21> ... 21» счетчика 1 до элемента сигнал с вйхода элемента И 10, задержан- . И 22»+1, за»рйтого нулевым потенциалом с ный на элементе 13; проходит элемент И 9, информационного выхода триггера 21» + 1 так как триггер 15 находится в нулевом со- 30 (фиг. 2). Кроме того, единичные сигналы с стбянии, поступаетчерез открытый элеменг выходов элементов И 22> ...,, И 22» постуйят

И 7 на вычитаЮщий счетный вход счетчика ка входы установки нуля григгеров 211...„21»

1, уменьшая на единицу запйсакное в нем счетчика 1, После срабатывания. рабочего . число и формируя тем самйм новый код со- узла сравйекия на его выходе сформируется стояния системы.:Этот же сйгнал, задер- 35 нулевой потейциал; который поступит на жанный на-элементе 14 (время задержки вход 24 формирователя сигкалов сброса,- должно быть больше суммарного времени nocлeдoвaтeлiьно закроет все элементы И переходных процессов счетчика 1, первого 221, „., 22» и изменит единичные потенциа3 узла сравнения и коммутатора 6), прохо- лы ка входах установкй куля .трйггеров дитчерезоткрытыйэлементИЛИ12,откры- 40 211, ..., 21» счетчика 1 йа нулевые. 8 ретый элемент И 10 и выполняет описанные зультате этого триггеры 21, .... 21» пе-, действия, т.е. проходит на элемент 8, если . рейдут в нулевое состоя ние, что код состояния окажется работоспособным, . соответствует переключению счетчика 1 или на выход элемеита И 9 и далее на фор- на число, соответствующее коду последнего мирование кода ноаФго состояния. Этот 45 из выявленной группй неработоспособных процесс заканчивается тогда; когда счетчик состояний. С поступлением на вычитающий

1 состояний окажется в нулевом состоянии, счетный.вход счетчика 1 сигнала с элемента чем будут обеспечены выдача на выход 20 И 7(фиг..1) он переключится на новое число сигнала остановки и запрещейие инверс- и начнется следующий цикл работы устройным ему сигналом прохождения импульса 50 ства. черезэлементИ7навычитающийвходсчет- Работа первого узла 3 сравнения (фиг, чика 1 состояний..: . 3) приведена в P), Принцип действия второТаким образом, работа устройства го узла 4 сравйенйя (фиг, 3) рассмотрим на обеспечивает формировакйе кодов работо- примере работы его первого канала. Потен- . способных состояний системы. после каж- 55 циалы разрядов кода минимального сечедого из которых на выходе 18 появляется ния отказов, записанного в регистр первого единичный сигнал. Этот сигнал является канала блока 5 памяти эталонов (фиг. 3), разрешающим для считывания с выхода19 поступают на первые входы группы элекода работоспособного состояния, С целью ментов И 291 — 29П первого канала узла 4 обеспечения выполнения этой и других one- сравнения. На вторые входы этих элементов

1785003

34 переключится в нулевое состояние, Тогда сигнал с выхода второго узла 4 сравнения пройдет через открытый элемент И 35 и через элемент ИЛИ 37 поступит на выход

24 коммутатора. При этом элемент И 36 закрыт.

Формула изобретения

1, Устройство для определения работоспособных состояний. структурно-сложной

0 системы, содержащее счетчик состояний, первый узел сравнения, блок памяти эталонов, с первого по четвертый элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы задержки и триггер, инверсный выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, а установочный вход соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, и является входом начала работы устройства, выход четвертого элемента И подключен к первому входу второго элемента И и входу. первого элемента задержки, выход которого соединен с-вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и входу второго элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом второго элемента

ИЛИ, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И, выход второго элемента И соединен с входом сброса триггера, инверсный выход первого элемента

ИЛИ является выходом остановки устройства, прямой вйход соединен с вторым входом первого элемента И, а его группа входов и первая группа входов первого узла сравнения связаны с группой информационных выходов счетчика состояний, вторая группа входов первого узла сравнения подключена к первой группе выходов блока памяти эталонов, выход первого элемента И соединен со счетным вхОдом счетчика состояний, информационная группа выходов которого является выходом задания кода устройства, предназначенным для подключения объекта испытаний, отл и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения быстродействия путем исключения формирования части неработоспособных состояний, в устройство введены формирователь сигналов сброса, коммутатор и второй узел сравнения, первая и вторая группы входов которого соединены со вторыми группами выходов блока памяти эталонов и счетчика состояний соответственно; а выход соединен с первым информационным входом коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом первого узла сравнения, выход — с входом запуска формирователя сигналов сброса и вторым входом второго элемента И, а адресный вход является вхоподаются потенциалы разрядов кода анализируемого состояния системы. Так как открытыми будут только те элементы И 29>—

29>, на первые входы которых поступят единичные разряды кода минимального 5 сечения, то только через эти элементы единичные потенциалы кода состояния могут, пройти.на вход элемента ИЛИ 30 первого канала. Значит, если хотя бы одной единице первого кода минимального сечения отка- 1 эов соответствует единица в аналогичном разряде кода анализируемого состояния, то на выходе элемента ИЛИ 30 будет сформирован единичный потенциал, характеризующий работоспособность данного 15 состояния по первому минимальному сечению. В противном случае на выходе элемента ИЛИ 30 сформируется нулевой потенциал и сформированный код состояния будет отнесен к неработоспособному. 20 l

Аналогично работают и остальные каналы узла 4 сравнения, Если хотя бы по одному минимальному сечению анализируемое состояние признано неработоспособным, то нулевой потенциал с элемента ИЛИ 30 соот- 25 ветствующего канала закроет элемент И,32 . и.на выходе узла 4 сравнения будет сформирован нулевой потенциал, Состояние будет признано работоспособным и на выходе уз па 4 сравнения будет сформирован единич- 30 ный потенциал, если со всех элементов ИЛИ

301 — 30m каналов на вход элемента И 32 поступят единичные потенциалы, Для исключения из работы не используемых кана. лов блока 5 памяти эталонов во все разряды 35 регистров 33 этих каналов заносятся нули.

: Тогда на,инверсных выходах элементов ИЛИ 31 соответствующих каналов узла 4 сравнения будут сформированы единичные ,.:потенциалы, которые проходят на выходы 40 элементов ИЛ И 30 каналов, что соответствует работоспособности анализируемого состояния системы по данным каналам.

Коммутатор 6 (фиг. 3) функционирует следующим образом. Сигнал с инверсного 45 выхода триггера 34 поступает на первый вход элемента И 35, а с прямого выхода- на первый вход элемента И 36. На вторые входы элементов И 35 и 34 подаются выходные сигналы соответственно со.второго 4 и пер- 50 вого 3 узлов сравнения. Сигналы с выходов элементов И 35 и И 36 поступают на вход элемента ИЛИ 37. В исходном положении триггер 34 находится в единичном состоянии и сигнал с выхода первого 3 узла срав- 55 нения проходит через открытый элемент И

36 и через элемент ИЛИ 37 подается на выход 24 коммутатора. При этом элемент И

35 закрыт. В случае поступления на вход 17 сигнала измененйя режима работы триггер

1785003

12 дом переключения режима работы устройства, информационная группа входов формирователя сигналов сброса соединена с выходами первой и второй групп счетчика состояний, группа входов сброса которого 5 соединена с группой выходов сброса формирователя сигналов сброса, причем формирователь сигналов сброса содержит с первого по (и - 1)-й элементы И, где и— разрядность кодовой коммутации, характе- 10 ризующей состояние объекта исйытаний, первый вход первого элемента И является входом запуска формирователя сигналов сброса, выходы элементов И с первого по (n - 2)-й соединены с первыми входами 15 элементов И с второго по (n - 1)-й, вторые входы элементов И образуют группу информационных входов формирователя сигналов сброса, выходы — группу выходов сброса формирователя сигналов сброса. 20

2.Устройство поп.1. отл ича ю щее-. с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем реализации режима работы с использованием модели надежности в виде минимальных сечений отказов, второй узел сравнения содержит элемент И и m каналов, каждый из которых содержит первый и второй элементы.ИЛИ и с первого по и-й элементы И, первые входы которых образуют первую группу входов узла, вторые входы элементов И и входы элементов ИЛИ каждого канала образуют вторую группу входов узла. выходы элементов И и инверсный выход второго элемента

ИЛИ каждого канала соединены с входами первого элемента ИЛИ в каждом канале, выходы первых элементов ИЛИ являются выходами каналов, которые соединены с входами элемента И, выход которого является выходом узла.

1785003

Составитель С.Ретюнских

Редактор Т. Орловская . Техред М.Моргентал Корректор О.Густи

Заказ 4366 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета rio изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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