Устройство для прогнозирования надежности, учитывающее тренд случайного воздействия

 

А. А. Бурба, В. К. Дедков, А. 4 Крнвенков, H. A. Северцев, Г. A. Акопов и H. М. Бушкевич (72) A вторы нзобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ, УЧИТЫВАЮШЕЕ ТРЕНД СЛУЧАЙНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики и может быть использовано дпя прогнозирования надежности технических обьектов по текущим значениям реализаций, представленных в виде непрерывных случайных процессов воздействия с изменяющимся во времени математическим ожиданием, а также по сведениям о предельных возможностях технических обьектов, т.е. сопротивляемостях.

Известно устройство $1$ недостаъки которого состоят в том, что прогнозирование осуществляется на основе экстраполяции реализации случайных про, цессов на отрезок времени до очередного контроля. Подобная экстраполяция применима лишь к довольно гладким функциям и позволяет определить, в вероятностном смысле значение случайной переменной в пределах отрезка времени, не превышающего интервала корреляции.

Недостатками другого известие о устройства (2J являются узкая область применения в силу того, что прогнозирование в нем осуществляется на основе экстраполяции реализации случайных процессов ,для прогноза лишь на небольшие отрезки времени, и то, что недопустимые значе-

5 ния прогноэируемого параметра считаются известными и однозначно определенными (детерминированными), что снижает класс обьектов, по отношению к которым это устройство может быть применено. l0

В действительности, в подавляющем большинстве случаев предельное значение прогноэируемой величины является неопределенным или случайным. Кроме того, !

5 перечисленные аналоги не позволяют при прогнозировании надежности учитывать изменение во времени {тренд) математического ожидания случайных процессов воздействия.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство j+) для прогнозирования надежности, содержащее сумматор, соединенный с блоком управления и регистри55 Интервал корреляции задается анализато3 7143 руюшим блоком, коррелятор, выход которого соединен со вторым входом анализатора случайного процесса, который через вычислительный блок соединен с одним входом блока возведения в степень, второй вход которого соединен с выходом блока управления и с одним из входов сумматора, а выход — с первым входом блока произведения, второй вход которого через блок дифференцирования соединен со входом сумматора, выход которого соединен с регистрируюшим блоком.

Недостатком этого устройства являет.ся невозможность учета при прогнозировании надежности тренда математического ожидания случайных процессов воздействия на технический объект. Этот недостаток прототипа вызван отсутствием возможности определения текуших значений математического ожидания случайных процессов (СП) воздействия, аппроксимации его тренда, а также неучетом этого тренда в процессе прогнозирования надежности, технического объекта., Целью изобретения является устранение указанного недостатка прототипа, т.е. повышение точности прогноза эа . счет учета тренда математического ожидания СП воздействия при прогнозирова.нии надежности технического объекта.

Поставленная цель достигается тем, по устройство для прогнозирования надежности, учитываюшее тренд случай1 ного воздействия, содержит последовательно соединенные блок определения математического ожидания, блок аппроксимации и второй вычислительный блок, вход блока определения математического ожидания соединен с первым входом устройства, второй иход первого вычислительного блока соединен с соответствук шим выходом блока управления, связанного со вторым вычислительным блоком и блоком произведения, третий вход с выходом второго вычислительного бло ка, а выход - со вторым входом блока произведения.

Блок определения математического ожидания служит для оценки текуших значений математического ожидания U л имеюшего тренд, СП воздействия U(t) .

Блок аппроксимации определяет постоянные O и Ь аппроксимирующего выражения A0=>CA=<) (1). где ЛИ .- величина, отражаюшая изменение соотношения между математичес10 5

45 ими ожиданиями сопротивляемости и

СП воздействия вследствие тренда последнего, Vt — глубина прогноза, выраженная через число интервалов корреляции СП воздействия. Аппроксимация производится с помошью метода наименьших квадратов. После логарифмирования обеих частей формулы (1) выражения для 0 и б можно получить в явном виде yl С„-у С

a = exp (— — — - 1-), 4

Р

1 где

Р

5„=pc,-c„ ;

P с,= K f n4,n;.)3,,= еn(n-(1 =1

1 ) 4 ° 4/

Р ,=7 (- „1 (,)

4=1 здесь: P — количество пар определенных значений П при данных Yl1 . Второй вычислительный блок осушествляет оценку аргумента условной функции распреде-ления внешнего воздействия F tx,- д )относительно гипотезы о том, что предельное (допустимое) значение воздейс.. вия принадлежит элементарному отрезку Х-6п(«4>-h< N (4пвычисляется по формуле, (1), в, — математическое ожидание сопротивляемости.

На чертеже представлена блок-схема устройства для прогнозирования надежности, учитьвающего тренд случайного воздействия.

Устройство содержит коррелятор 1, анализатор 2 случайного процесса,первый вычислительный блок З„блок 4 управления, второй вычислительный блок 5, блок 6 аппроксимации, блок 7 определения математического ожидания, блок 8 дифференцирования, блок 9 произведения, сумматор 10.

Устройство работает следуюшим образом. Информация о воздействии на технический объект в виде случайных процессов в форме непрерывного электрического сигнала () (t.) поступает с первого входа устройства на вход коррелятора 1 и на второй вход анализатора 2.

В корреляторе 1 определяется автокорреляционная функция случайного воздействия, а по ней ее интервал корреляции Ь . ру 2, в котором случайное воздействие разбивается на промежутки Ь, и затем в каждОм из полученных промежутков определяется наибольшее значение.

Эти наибольшие значения поступак г на первый вход блока 3. Непрерывный слуА чайный процесс воздействия U (Ь ) подается также на вход блока 7, где оце-, ниваются текушие значения математического ожидания случайных процессов воздействия, а следовательно, и величинами), отражаюшая изменение соотношения между математическими ожиданиями сопротивляемости и случайными процессами воздействия вследствие тренда последнего. В блоке 6 определяются постоянные

<Х и Ь в соответствии с формулами (2) и (3). Эти постоянные подаюгся в блок

5, где оценивается величина аргументов условной функции распределения внешнеl го воздейстеияР и -А )для различных $ (j =.1,2„r1). Глубина прогноза 6 задается блоку 5 через его первый вход блоком 4. Вычисленные значения аргумента (Х Ь) ) поступают на третий вход блока 3, в котором определяются условные вероятности (функции распределения)

7-((х -Ь)). Глубина прогноза и задается блоку 3 через его вто„îé вход блоком

4. Эти условные вероятности подаются в блок 9.. Ка первый вход блока 9 поступают со второго входа устройства через блок 8 сведения о предельных возможностях технического сбъекта в

;виде функции распределения сопротивляемости Ж . В блоке 9 формируется величина11 (FA (Х «Q jg QF (Х) которая

1-1 йосле вычисления по команде с блока 4 подается на вход сумматора 10. В. сумматоре эта величина суммируется К раз (К задается блоком 4 в зависимости о

1 гребуемой точности вычисления) . Таким. образом, на выходе сумматора 10 формируется величина вероятности безотказной работы (надежности) P.пА

Прогнозируемое значение надежности подается на выход устройства.

Положительный эффект, который дает предлагаемое изобретение, заключается в том, что оно позволяет учитывать тренд математического ожидания СП воздействия, и тем самым, в отличие от прототипа, суп;ественно уменьшить ошибки в прогнозировании надежности.

Формула изобретения

Устройство для прогнозирования надежности, учитываюшее тренд случайного

15 воздействия, содержащее последовательно соединенные коррелятор, анализатор случайного процесса, первый вычислительный блок и последовательно соеди1 нен ные блок дифференцирования, блок произвдения и сумматор, подключенный вторым входом к вьмоду блока управления, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности, устройство содержит последовательно соединен25 ные блок определения математического ожидания, блок аппроксимации и второй вычислительный блок, вход блока опре.деления математического ожидания соединен с первым входом устройсгва, вто-.

30 рой вход первого вычислительного блока соединен с соответствуюшим вьмодом блока управления, связанного со вторь1м вычислительным блоком. и блоком произведения, третий вход — с выходом второ35 . го вычислительного блока, а вьмод — со вторым входом блока произведения.

Источники информацйи, принятые во внимание при экспертизе

l. Гаскаров Д. B., и др. Прогнозирование технического состояния и надежности радиоэлектронной аппаратуры. М., Сов. радио", 1974, с. 190, рис. 10.4.

2, Авторское свидетельство СССР

М 386399, кл. 6 01 Р 31/30, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР ф 559198, кл. 6 01 P 31/28, 1970, 714362

Составитель В. Дианов

Редактор Д. Милитеев Техред М. Петко Корректор Т. Скворцова

Заказ 9286/44 Тираж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4