Устройство для прогнозирования времени отказа объектов

 

У

f .=—

О П И С А Н И Е (11, 56625, ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВКДИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. снид-ву (22) Заявлено 14.11,74 (21) 2074911/24

2 (51} М. Кл. (- 06 P 15/46 (» 05 В 23/02 с присоединением заявки №

Гасударстеениый комитет

Совета Министров СССР по делам иеооретеиий и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 25,07.77.Бюллетень No 27 (53) УДК 6S1.327.17 (088.8) (46) Дата опубликования описания 21,09.77

В, О. Курт-Умеров, В. Т, Борченко и А, И. Непомнящий (72) Авторы изобретения

Украинский заочный политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВРЕМЕНИ ОТКАЗА

ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к счетно-решающим устройствам, и может быть использовано для прогнозирования времени отказов при ис ытании элементов, устройств на надежность, в автоматизированных системах упрввлепия технологическими процессами.

Известно устройство для прогнозирования содержащее экстраполятор, вход которого подключен к выходу системы обегвющего Io контроля, а выход-к одному из входов блока вычисления вероятности безотказной работы контролируемого элемента и через схему задержки - к одному из входов блока вычисления величины, характеризующей l5 дисперсию произведенных предсказаний, второй вход последнего соединен с выходом системы обегающего контроля, а выход т с вторым входом блока вычисления вероятнос1 и, третий вход которого подключен к выходу З} системы обегающего контроля, а выход соединен с регистрирующим устройством11).

Однако, это устройство определяет вероятность безотказной работы контролируемога элемента только на фиксированный отттезок об времени, paaHbJA иля кратный периоду контроля. Кроме того, должен быть априори известен вид зкстраполирующей функции, для чего необходимы дополнительные испытания элементов,.что связано с большими временными и материальными затратами.

Использование этого устройства для целей прогнозирования времени отказа связано с большой ошибкой экстраполяции, возникающей вследствие суммирования погрешностей экстрвполяцийI на каждом шагу. При этом длина учитываемой предыстории все время будет увеличиваться, что требует большо го объема памяти, а само устройство становится нечувствительным к изменениям тенденций старения и износа контролируемого элемента.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для прогнозирования времени отказа объектов, содержащее блок,обегающего кон» о троля, соединенный с блоком управления, выходы которого соединены соответственно с управляющим входом блока памяти и первым вхс дом блока,вычисления" вероятностных

566251

10 параметров, выход которого соединен с гремя входами блока памяти, а в., оды.:последнего соединены е первым входом блока управления, элементы совпадения и регистратор. Это устройство имеет все ге же не. достатки, что и описанное выше.й3.

Цель изобретения — повышение точности

t прогнозирования и расширение области применения устройства. достигается это тем, что оно содержит блок прямого функционального преобразсвания, два блока обратного функ::ионального преобразования, блок умножения и блок вычисления разности. Выход блока управления соединен с соответствующими входами »5 элементов совпадения; выход блока вычисления вероятностных параметров через соответствующие элементы совпадения соеди- нен с входами блока прямого функционального преобразования, первого и второго блоков обратного функционального преобразования, и чегвергым и пятым входами блока памяти. Четвертый и пятый выходы блока памяти через элементы совпадения соединены с вторым и третьим входами блока вычисления вероятностных парамегроь с четвертым входом которого через элемент совпадения соединен выход блока прямого функционального преобразования. Выход второго блока обратного фущтцивна»тьного| преобз0 разования соединен с вторым входом блока умножения, первый вход которого соединен с первым выходом первого блока обраэ ного функционального преобразования, а его второй выход соединен с вторым входом З блока управления. Третий вход последнего сединен " входом регистратора и выходом блока умно."<ения, который через соответствующие элементы совпадения соединен с шес тым входом блока памяти, первым входом блока вычисления разности 9второй вход ко .торого через элемент совпадения соединен ,с шестым выходом блока памяти, а выход- с четвертым входом 6»roza управления, пятый выход которого соединен с седьмым выходом блока памяти.

Устройство реалттэует алгоритм прогно эирования выхода контролируемого парамев1 Ф ра за допустймые прделы.

На основе обработки значений у;, образующих учитываемую предысгррию, определяют вероятностные характеристики р и »

N совокупность прогнозируемых значений 7-. по формулам

55 где Л . и ° — статистические моменты

9 второго порядка, определяющие реализацию многомер ной случайной функции сос тояния контролируемого па- раметра в»-f и»-ri точках; где ; g» - .разность статистических моменгов второго н первого порядков в » — 1 и точках;

10, 42 P (» -т) (3) и -кратное повторение этого алгоритма позволяет получить последовательность прогнозов. С целью повышения точности и снятия ограничений на вид экстоаполнрующей функции пр= меняется,повторное прогнозирование по полученной совокупности значений 1 », При этом определяются ггараметры 8, 5»» А экспоненциальной функции, используемой для прогнозирования изменения значений Т, в будущие моменты времени по формулам где 6;, 8j -.сгатиатические моменты второго порядка, определяющие реализацию многомерной случайной функции распределения значений отказа в»«1,и»-й точках, »+1 .. / где Я,, g — разность статистических моментов второго и первого порядков в » --» и

Ф

»" и точках9

69»

9 (e) с, (4 +д) . (7) (8)

Конечным значением 7, при котором наступает отказ, считается то, прй Ко- . тором ь 4 8 ° гдето - заданная точ- ность приближения, ь определяется по формуле

)-» ) где 1 -. прогнозируемое значение отказа на предыдущем шаге, » - прогнозируемое значение отказа на текущем шаге.

Это позволяет уменьшить обьем априорной информации по сравнению с известными устройствами, уменьшить обьем памяти, осуществить прогнозирование на большой отрезок времени и повысить точность црогнози ров анни.

На чертеже приведена блок-схема устройства для прогнозирования времени огкаэа.

Устройство содержит блок 1 сбегающего контроля, блок 2 управления, блок 3 вычисления вероятностных парамеrpoa, блок 4 опе- > рагивной памяти, элеменгь(5-15 совпадения, блок 16 прямого функционального преобразования, первый 17 и второй блок 18 обратного функционального преобразования, блок 19 умножения, элементы 20 и 21 сравнения, 1О блок 22 вычислении разности, регистратор 23.

Блок 1 обегаюшего контроля, служащий для коммутации контролируемых объектов, соединен с блоком 2 управления работой

3 устройства. Этот блок соединен с блоком

3 вычисления вероятностных параметров, выход которого соединен с первым, вторым н третьим входами блока 4 оперативной па20 мяти где хранятся величины (,,(3;,/ (. а первый, второй и третий выходы блока

4 оперативной памяти соединены с блоком

2 управления.

Блок 3 вычисления вероятностных napaverров, вычисляющий значение (; > через первый вход элемента совпадения 5, второй вход которого соединен. с блоком 2 управления, подключен к входу блока 16 прямого функционального преобразования, осуществляющего вычисление Г((Т . Блок 16 черезпервый вход элемента совпадения 6, второй вход которого соединен с блоком 2 управления, соединен с четвертым входом блока 3 вы» числения вероятностных параметров. Четвертый и пятый выходы блока 4 оперативной памяти, где хранятся величины д ., Д (-j 1 через первые входы элементов совпадения

7 и 8, вгорые входы которых соединены с блоком 2 управления, подключены к второму и третьему входам блока 3 вычисления вероятностных параметров. Выход последнего через первые входы элементов совпадения 9 и 10, вторые входы которых соединены с блоком 2 управления, подключены ю к четвертому и пятому входам блока 4 оперативной памяти, где хранятся величины

8, и, . Выход блока 3 вычисления вероятностных параметров через первый вход элемента 11 совпадения, второй вход. которого, подключен к блоку 2 управления, соединен с входом первого блока 17 обраэного функционального преобразования, осуществляющего вычисление 8 ; Выход блока 3 вычисления вероятностных параметров через первый вход элемента 12 совпадения, второй вход которого подключен к блоку 2 управления, соединен с входом второго блока 18 обратного функционального преобразо. вания, вычисляющего значение А. Первый выход первого блока 17 обратного функционального преобразования и Bb(xon в горого блока 18 обратного функционального преобразования подключены к первому и.второму входам блока 19 умножения, вычисляющего уточненное прогнозируемое значение 1 „, Выход блока 19 умножения и второй выход первого блока 17 обратного функционального преобразования подключены к второму и третьему входам блока 2 управлении, где с помощью элемента 20 сравнения, осуществляется сравнение T с будущим моментом времени j . Выход блока 19 умножения через первый вход!эпеменга

t совпадения 13, второй вход которого подключен к блоку 2 управления, соединен с шестым входом блока 4 оперативной памяти, где хранится величинами . Этот же выход

;блока 19 через первый вход элемента сов:падения 14, второй вход которого подключен к блоку 2 управления, соединен с пер -вым входом блока 22 вычисления разносги, вычисляющего значение Л . Шестой вы ход блока 4 оперативной памяти, где храниr25,!

"ся, значение, Т> <, через цервый вход эле мента 15 совпадения, второй вход которого подключен к блоку 2 управления, соединен

;с вторым входом блока 22 вычисления разности. Выход блока 22 вычисления разнос: ти и седьмой выход блока 4 оперативной памяти, где хранится величина (, подключены к четвертому и пятому входам блока

2 управления, где в элементе сравнения

21 осуществляется сравнение ь и Я

Выход блока 19 умножения 1соединен с первым входом регистратора 23, второй вход которого подключен к блоку 2 управления.

Устройство дпя прогнозирования времени отказа работает следующим образом. Информация о значении параметра у, характеризующего текущее (в (момент времени} значение функции состояния контролируемого объекта, через блок 1 обегающего контро4> ля и блок 2 управления поступает на блок, 3 вычисления вероятностных параметров, Последующая работа устройства на протяже,нии всего периода вычисления прогнозируе-! (мого значения отказа осуществляется в

5О .15 тактов.

В первом такте с блока 4 оперативной памяти через блок 2 управления поступают нойер производимого прогноза (и параметр

/3, характеризующий предысторию, в блок

3 вычисления вероятностных параметров, где вычисляется значение p ; . Во втором такте, аналогично предыдущему, вычисляет-! ся значение параметра х (. В третьем так, те аналогично вычисляется значение парамет1 р ра 1 " . В четвертом такте вычисленное значение параметра T, через элемент 5 сов566251

7 гчдения по сигналу с блока 2 управления поступает в блок 16 прямого функционального преобразования, в к гором вычисляется значение иТ. Вычисленное значение

thV< по сигналу с блока 2 управления через элемент совпадения 6 поступает в блок 3 вычисления вероятностных параметров.

В пятом такте параметр 8;1 с блока

4 оперативной памяти через элемент 7 совпадения по сигналу с блока 2 управления поступает в блок 3 вычисления,ввроягностных параметров, где вычисляется значение 8 . .Вы- . численное значение 9 через элемент 9 совпадения по сигналу с блока 2 управления записывается в блок 4 оперативной 15 памяти.

В шестом такте параметр 8 с. блока

4 оперативной памяти через элемент. 8 совпадения по сигналу с блока 2 управле ния поступает в блок 3 вычисления 20 вероат юстных параметров>где вычисляется значение g . Вычисленное значение через элемент 10 совпадения по сигналу с блока 2 управления зяписываегся в блок 4 оперативной памяти, В садыком такте в блоке 3 вычисления вероятностных параметров осуществляется вычисление параметра К экспоненциельной функции.

В восьмом такте значение К с блока 3 З© вычисления вероятностных параметров через элемент 11 совпадения по сигналу с блока

2 управления поступает в первый блок 17 обратного функционального преобразования, . где. вычисляется Е

-k М

В девятом те.-.ге значение В; с блока 3 вычисления вероятностных параметров через элемент 12 совпадения по сигналу с блока 2 управления поступает во второй

40 блок 18 обратного функционального пре» образования, где вычисляется параметр А экспоненциельной функции.

t - k

B десятом такте значения 8 и А с блоков 17 и 18 поступают в блок умноже 45 ния 19, где вычисляется значение параметра 1 j °

Б одиннадцатом такте значение " 5 с блока 19 и значение с блока 17 поступа от на элемент сравнения 20, осушествля- юший проверку условия

55 тактам. Если это условие выполняется, то в двенадцатом такте значение Т; с блока 19 и значение 7>< с блока 4 оперативной памяти через элементы 14 и 15 совпаде40

wa по сигналу с блока 2 управления nocry8 пеют в блок 2 2 вы числ ения разнос ги, осуществляющего выполнение значения А

В тринадцатом такте, значение j с блока 19 через элемент совпадения 13 по сигналу с блока 2 управления записывае ся в блок 4 оперативной памяти, В четырнадцатом такте значение Ь с блока 22 и значение величины Я с блока

4 оперативной памяти поступают на элемент сравнения 21, выполняющий проверку услонияь . Если это условие не выполняется, ro устройство начинает работать с первого такта; если же вь:полняегся, то s пятнадцатом такте по сигналу с блока 2 управления прогноэируемое значение времени отказа регистрируется цифропечатающим устройством - регистром 23.

Данное устройство позволит сократить время испытании объектов в 2-3 раза, а также затраты на испытания. и сроки освоения новой продукции, Фо.рмула изобре гения

Устройство для прогнозирования времени отказа объектов, содержащее блок обегающего контроля, соединенный с блоком управления, выходы. которого соединены

)соответственно с управляющим входом лока памяти и первым входом блока вычисления вероятностных параметров, выход которого соединен с гремя входами блока памяти, выходы которого соединены с первым входом блоке управления, элементы совпадения и регистратор ", о т л и ч аю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности прогнозирования и расширения области применения устройства, оно содер.жит блок прямого функционального преобразования, два блока обратного функциональноо преобразования, блок умножения и блок вычисления разности, выход блока упр.явления соединен с соответствующими входами (элементов совпадения, выход блока вычисления вероятностных параметров через соответствующие элементы совпадения coegmиен с входами .блока прямого функционального преобразования, первого и второго блоковобратного функционального преобразования, с четвертым и пятым входами блока памяти, четвертый и пятый выходы которого через элементы совпадения соединены с вторым и третьим входами блока вычисления вероятностных параметров, с чегвергым входом которого через элемент совпадения соединен выход блока прямого функционального преобразования, выход второго олока обратного функциональ ного преобразования соединен с вторым входом блока умножения, первый вход которо566251

Составитель B. Максимов Редактор Е. Гончар Техред 3. Фанта h оррек тор А. Гриценко

Заказ 2435/34 Тираж 818 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП ".Патент", г. У>е ород, ул. Проектная, 4

9 го соединен с первым выходом первого блока обратного функционального преобразования, второй выход которого соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с входом регистратора и выходом блока умножения, который через еоответствующие элементы совпадения соединен с шестым входом блока памяти, первым,входом блока вычисления разности, второй вход которого через элемент совпаде10 ния соединен с шестым выходом блока памяти, а выход — с четвертым входом блока управления, пятый выход которого соединен с седьмым выходом блока памяти.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 207471, М. кл. (- 06 Г 15/46, 1966.

2, Авторское свидетельство СССР

1О № 386399, М. кл. 5 06 F 15/46, 1970.