Устройство для прогнозирования параметрической надежности узлов радиоэлектронной аппаратуры

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

M306PETE H H$I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.03.75 (21) 2113899/24 с присоединением заявки № (11) 525106 (51) M. Кл.

& 06У 15/46

Государстаеииый комитет

Совета Мииистров СССР по делам изооретеиий и открытий (23) Приоритет (43) ОпУбликовано 15.08.76.Бюллетень № 30 (4S) Дата опубликования описания 08.12.76 (53) УДК 681.326. .7 (088.8) (72) Авторы изобретения

О, А. Стадник и М. Г. Грудин

Институт автоматики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ УЗЛОВ

РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

Изобретение относится к области вы птслительной техники и может быть использовано при исследовании параметрической надежности узлов радиоэлектронной аппаратуры на стадии их проектирования (макетирова- 5 ния) .

Аналитические методы определения числовых характеристик параметрической надежности радиоэлектронной аппаратуры не обладают высокой достоверностью результатов . 10 из-за невозможности оценки выходных параметров узла без принятия различного вида допущений (например предположение о независимости входных параметров и их приращений, о линейной зависимости между выход- 15 ными параметрами и входными, предположение о том., что случайные процессы развития во времени выходных параметров не пересекаются и т.п.).

Массовый эксперимент, обладая достовер- рр ностью, черезвычайно дорог и проводится в естественном масштабе времени, поэтому результаты. эксперимента в ряде случаев могут представлять только теоретический интерес (иногда они получаются даже пос- ов

2 ле того, как изделие морально устарело).

Известны устройства для определения параметрической надежности вычислительных устройств (1).

Известные устройства не позволяют решать задачу прогнозирования, параметрической надежности в классической постановке, т. е. определение вероятности отказа (вы.— хода выходного параметра за пределы. допусков) за промежуток времени.

Кроме того, известно устройство для прогнозирования параметрической надежности узлов радиоэлектронной аппаратуры, наиболее близкое по технической сущности, содержащее блок управления, выход которого подключен к управляющим входам. блоков персбора реализации, формирования тесто,вых сигналов, моделирования, задания допусков и коммутации, первый вход соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого подключен к первому входу блока коммутаций, третий выход — к первому входу блока задания допусков, выход блока коммутаций соединен с первым, входом блока моделирования1, 6261О6 второй вход которого подключен к выходу блока формирования тестовых сигналов, выход — ко второму входу блока задания допусков, первый выход которого соединен с входом счетчика отказов (2.1.

Б результате действий по схеме указанного устройства получается количестве чная (точечная) оценка безотказности испытуемого узла путегл.подсчета в счетчике числа отказовых реализаций.

1О

Исследование функциональных узлов радиоэлектронной аппаратуры с помощью этого устройства дает возможность оценить величину вероятности безотказной работьг на ка15 кой-либо заранее, заданный момент времени их эксплуатации, что в ряце случаев может оказатьсп совершеннонедостаточным для практических целей (нужна величина вероятности безотказной работы за какой-либо промежуток времегпг, т.е. за весь определенный заранее .заданный ..ерггод эксплуатации).

Экспериглент проводится д: —.я какого-лиоо фикс и рованпого значения ы,. одны х па рамет ров, 1 (или допусков на лара ;гетрь:., элементов, ком-: плектующих данчый узел, т.е может быть имитировано лишь одно фиксированное значение времени. Оценить napa ;åòð ë÷åñêóto надежность в этом случае можно при очень жестких ограничениях: прецположении о монотонности развития выходных параметров во времени, предположении о возможнос-.:.и непере-сечения слу- .айньгх процессов во времени.

Такие процессы встречаются редко.

При наличии монотонных пе1. ::секающ:.,.ь:,-я д и пемонотопных процессов устройс во дает завьппенную оценку параглетрическ . ггадежности, когда многие реализации уже отказали цо прогнозируе;, ого момента, а затем. возвратились в до: усковуго зону. 4О

Для получения истинного значения вероятм. ности безотказной работы Р = 1 — —, где

- и гг — количество от .азовьгх реализаций (т.е. хотя бьг раз вышедп.::;х за пределы допусков), N — сбщее количество реализаций. необхо- 4:1 димо прове .ти р д экспериментов для некоторого количеств: сечений времени, чричем каждый раз при овом сечении не должны повторяться оеализации, уже о-:;;-;a."nt::tå в экспериментах для предыдуших е-гении. 5О

С целью повышения цостовернос-.,и работьг устройства в него ввецены ключи, элементы

И, счетчики шагов, запрещенных кодов и,задания числа шагов,. шаговый коммутатор, блок анализа и блок установки входных па — 55 раметров, выход которого подключен к третьему входу блока моделирования, первый выход блока перебора реализаций через первьпй ключ соединен с вторым. входом блока ком.— мутаций, другой вход первого ключа объеди- 6О нен с вторым входом блока управления и подклкнен к выходу блока анализа, входы блока анализа подключены к выходам, соответствующих элементов И, первые входы которьи соединены с вторым. выходом. блока перебора реализаций, второй вход каждого элемента И подключен к выходу соответствующего счетчика запрещенных кодов, вход каждого из которых соединен с соответствующим. выходом шагового коммутатора, вход которого соединен с выходом второго ключа, первый вход второго ключа соединен с третьим выходом блока перебора реализаций, второй вход — с вторым выходом блока задания допусков, выходы счетчика шагов и счетчика задания числа шагов через третий ключ соединены с входом генератора тактовых импульсов, четвертый выход которого подключен к входам.блока установки входных параметров и счетчика шагов.

На чертеже дана схема предлагаемого устоойства.

Устройство содержит блок 1 коммутаций, :.Ьюк 2 перебора реа-.изаций, блок 3 управления, оператор 4 тактовых импульсов, блок

5 формирования тестовых сигналов, блок 6 глодолирования, блок 7 задания допусков, счетчик 8 отказов, блок 9 установки входных параметров, клгочи 1 9, 1, шаговый коглмугатор 2, счетчики 13 — 1 — 13 = 3" з"..ïðåùåííûõ кодов, элементы И 14- -14 био . -15 анализа, ключ 16, счетчик

17 шагов, счетчик 18 задания числа шагов.

Блок 1 (наборное поле) представляет собсй г,.:ny реле, управляемых блоком. 2 перебора реализаций, предназначенным, для выработки кода реализации (некоторой после,цовательности номеров чисел или других сигналов, означающих, какие значения каждого . з перебираемых параметров, входящих в схему элементов, должны бььть подключены в очередную физическую модель) и управляется блоком 3 управления, который построен по схеме закольцованного регистра сдвига и координирует работу отдельных блоков устройства. Генr;acý 4 вырабатывает так-.îâûå импульсы для синхронизации работы отдельных блоков устройства с блоком 3 управления. Блок 5 вырабатывает для каждого конкретного испытуемого ус тр ойс тва к оглплекс входнь х сигналGB. Блок 6 моделирования

npepcòa;.nò т собой плату, на которой последовательно с контактами соответствукщих реле на зс:рггого пОлЯ блока 1 напаЯны элементы физических моделей, заранее отобранные таким образом., что допуск параметра каждого элемента испытуемого устройства представляется определенным числом. элементов в пределах, оговоренных технической до525106 кументацией на изделие — для данного уровня (сечения) времени эксплуатации, а число групп каждого элемента соответствует количеству испытаний-шагов (сечений) по всему заданному промежутку времени. Блок 7 может быть выполнен, например, на двух элементах релейного типа с различными уровнями срабатывания (" минимально-допустимьй, Ъааксимально-допустимый) . Счетчик 8 отказов предназначен для накопления количества 10 отказов. Блок 9 установки входных параметров является переключателем и служит для

Ключ 10 служит для клапанированияпро- 15 хождения кода реализации на наборное поле блока 1 при наличии выходного сигнала на выходе блока анализа, выполненного на элементах HE-И. Ключ 11 служит для про пускания на шаговый коммутатор 12 кода 20 реализации, при которой происходит отказ, сигнал о наличии отказовой реализации на ключ 11 поступает от блока 7. Шаговый коммутатор 12 предназначен для попеременного подключения через ключ 11 кода отка- 25 завшей реализации на счетчики 13 — 1, 13-2 и т.д. Счетчики 13 — 1 — 13- охранят коды отказавших реализаций, их выходы связаны с входами соответствующих им элементов

И 14-1 — 14 — П., которые предназначены 30 для срабатывания в случае, когда код реализации, храняшейся в счетчике 13,совпадает с кодом, поступающим. от блока 2 перебора реализаций. Блок 15 срабатывает в том. случае, если хотя бы на одном из его 35 входов возникает сигнал (от элементов И

14). В случае, если на одном. входе блока 15 отсутствует сигнал, то на выходе появляется сигнал "0". Ключ 16 подает с г— нал генератору 4 тактовых импульсов в слу- 40 чае совпадения текущего числа шагов в счетчике 17 и заданного числа шагов в счетчике 18. Счетчик 17 шагов накапливает, хра-нит и передает на вход ключа элемента "6 количества реализованных шагов. Счетчик

18 хранит и передает на. вход ключа 16 заданное количество шагов.

Устройство работает следующим образом.

После запуска импульсы от генератора

4 тактовых, импульсов поступают в блок 9 50 и счетчик 17 шагов,. при этом. блок 9 подготавливает к перебору первую группу входяших параметров, при этом устанавливаются в первой группе элементов значения параметров, эквивалентные их значениям при 55 нулевом времени работы. изделия. В счетчик шагов записывается единица, Блок 3 управления подает команду на замыкание контактов реле наборного поля блока 1 в соответствии с кодом. реализации, вы-i0 работанным. в блоке 2 перебора реализаций.

В первый момент ключ 10 открыт, так как отказавшиеся реализации отсутствуют, кроме того, нет совпадения ни на одном. из элементов 14, поэтому в блоке 15 осуществляется логическое условие HE-И. Одновременно по команде блока 3 управления на вход блока 6 подается тест-сигнал от блока 5. Во время одного шага проводится некоторое установленное количество экспериментов, при этом. каждый раз блок 7 оценивает работоспо— собность той или иной реализации. В случае несоответствия выходного сигнала исследуемогo устройства установленным. допусковым границам срабатывает блок 7, разрешая прибавление единицы, в счетчик отказов 8 и открывая ключ 11, при этом. через открытый ключ 11 и шаговый коммутатор 12 в счетчики 13 (вначале в счетчик 13.--1, затем. в счетчик 1 3-2 и т,д,) поступает код отказавшей реализации.

По окончании всех реализаций одного шага блок 9 устанавливает (подготавливает к включению) новые входные параметры, все операции повторяются аналогично.

Однако при появлении на выходе блока 2 перебора реализации кода реализации, уже отказавшей во время предыдуших шагов, ключ

10 закрывается, а данная реализация не выполняется, так как код реализации в блоке

2 анализируется элементами И 14, а при совпадении кода в блоке 2 с хранящимся кодом в одном. из счетчиков 13 срабатывает один из элементов И 14, прп этом срабатывает и блок 15 выходной сигнал которого запирает ключ 10 и дает команду блоку 3 управления на пропуск оцной реализации.

В результате во время каждого последуюшег з шага отказавшие реализации участия не принимают, TIosToM) информация о количестве отказов за весь промежуток времени не искажается за счет реализаций, вновь попавших в поле допусков, Окончание работы устройства происходит в том случае, если число шагов в счетчи— ках 17 и 18 совпадает. Клкн 16 подает

% генератору тактовых импульсов команду на останов. Количество заполненных счетчиков 13 есть количество отказов за весь исследуемый промежуток времени, а содержимоесчетчико, — копы отказавших реализаций, т.е. необходимая информация для дальнейших исследований устройства, При необходимости устройство может быть снабжено счетчиком "Истинного количества отказов". Для этого необходимо поставить счетчик, считаюший количество срабатываний блока 7 за время всех шагов, .525106

1

1 д (ЫНИИПИ Заказ 5104/590 Тираж 864 Подписное

Филиал ППП "Патент" r Ужгород ул Проектная 4

Таким образо.";.радлагаемое устройство позволяет -..олу=.ить числовую характеристику вероятности безотказной работы исследуемого изделия за весь заданный промежуток времени (периоц эксплуатации), т.е. получить оценку вероятности безотказной работы за прогнозируемый промежуток времени.

Формула изобретения

Устройство для прогнозированля параметрической надежности узлов радиоэлектронной аппаратуры, содеожашее блок управления, выходкоторого подклю ен к управляющим. входам блоков перебора реализаций, формирования тестовых сигналов, моделирования, задания допусков и коммутаций, первый вход соединен с первьпм выходом генератора TBK Q товых импульсов„втоуой выход которого подключен к первому входу блока коммутаций, третий выход — к . ервому ходу блока зада— ния допусков, выход Gr ока коммутаций соединен с первььм входом б;ока моделирования,25 второй вход котоРо о подклю ен к ьыходу блок=-:;Ьормт ровання тэ:: овых сигналов выхо,;, — ко второму входу блска задания допусков, первый выхоц которого соединен со аходо;м счет -гка отказов„о т л "> ч а ю ш е е- 30 с я тем. 1то с целью повышения достоверности лабо -.;..; устройства, в пего введеныклю«и элементы 11, счетч-;:.ки шагов, запрешенных ко-оп ацач:я --:,слп ша-о -; шо- о ыи коммутатоо бло .;. :.а.-п -.за -.- "-чек установки вхоцных параметров, выход которого подключен к третьему входу блока моделирования, первый выход блока перебора реализаций через первый ключ соединен с вторым. входом. блока коммутаций, другой вход первого клнма объединен с вторым входом блока управления и подключен к выходу блока анализа, входы. блока анализа подключены к выходам соответствующих элементов И, первые входы которых соединены с вторым выходом блока перебора реализаций, второй вход каждого элемента И подключен к выходу соответству-ющего счетчика запрешенных кодов, вход каждого из которых соединен с соответствуюшим выходом шагового коммутатора, вход которого соединен с выходом второго ключа, первый вход второго ключа соединен с третьим выходом блока перебора реализаций, второй вход — с вторым выходом блока задания допусков, выходы счетчика шагов и счетчика задаНия числа шагов через третий ключ соединены с входом генератора тактовых импульсов, четвертый выход которого подключен к входам блока установки входных параметров и счетчика шагов.

Источники лнформации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Кузнецов B. С. Установка для определения параметрической надежности вычислительных устройств, Ж. "Приборы и системы управления" ¹ 10 1968 r., стр. 18.

2„Лвт. саид. СССР кл Сх 06 т 15/46, >л 389510, 13.04. 1971 г.