Устройство для прогнозирования эффективности системы в процессе ее функционирования

 

ÄÄ 734738

Союз Советскиа

Социалистических

Республнк

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву г (22) Заявлено 18,07.77(21) 2508757у18-24 (51 ) M. 1(л с присоединением заявки ¹

& 06 G 7/52

Государстаонный комитет (23) Приоритет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 20.05е80 (53) ÂÊ 681.333. (088. 8) (72) Авторы изобретения

А. А. Бурба, B„ . o o, A. А. Кривенков, Н. А. Северцев, A. B. Ильичев и В. Д. Волков (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

СИСТЕМЫ В ПРОЦЕССЕ ЕЕ ФУНКЩ ТОНИРОВАНИЯ

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики и может быть использовано для прогнозирования эффективности технических объектов по текущим значениям реали5 зации, представленных в виде непрерывных сигналов случайных процессов (СП), а также сведений о предельньж возможностях технических объектов, т.е. сопр тивляемостей.

Известно устройство (lj содержащее анализатор СП, вычислительный блок и блок экстраполяции. Недостаток этого устройства состоит в том, что прогнозирование. в нем осушествляется на основе экстраполяции реализации СП на m резок времени до очередного контроля.

Подобная экстрополяция применима лишь к довольно гладким функциям и позволяет определить, в вероятном смысле, значение случайной переменной в пределах отрезка времени, не превышаюшего интервала корреляции. Кроме того, это устройство не позволяет прогнозировать

2 эффективность объекта в процессе функционирования, т.е. значения вероятностей различных уровней выходного полезного эффекта данного объекта.

Наиболее близким к данному изобретению является устройство, содержашее многоканальный коррелятор, выходы которого подключены соответственно к первой группе входов многоканального анализатора, входы многоканальных коррелятора и вторая группа входов многоканального анализатора соединены соответственно с первой группой входов устройства, блок вычисления условных вероятностей, вь ход которого соедипен со входом блока возведения в степень, выход которого подключен к первому входу блока умн жения, второй вход которого соединен с выходом блока дифференцирования, выход блока умножения соединен со входом сумматора, управляюший вход которого соединен с первыми входами блока управления, второй выход которого под- чаи»»ь»х Возд .:»»ствий и c»3:.äc»r»rй о»»редел» ных Возможностях элементов технического объекта в виде функций распределения г Л их сопротивляемостей» >r (х),,а также

1т для выдачи по команде с блока управления наибольших значений случайного воздействия на 1-тый элемент и функции распределения сопротивляемости этого элемента. Второй вычислительный блок служит для определения вероятностей различных уровней выходного эффекта в зависимости от вычисленных значений надежности !1 элементов технического обьекта с учетом структурно-функциональной схемы данного объекта, его структурной схемы надежности и числа уровней разбиения обчасти возможных значений выходкого эффекта.

Блок настройки осушествляет настройку второго вычислительного блока в зависимости от значений, количества уровней выходного эффекта, а также структурнс -функциональной схемы технического объекта.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство дпя прогнозирования содержит многоканальный коррелятор 1, выходы которого соединены с первыми входами многоканального анализатора 2 случайньы процессов, а входы являются первым входом устройства. Многоканальный анализатор 2 своими вторыми входами подключен к первому входу устройства, а выходами — к первым входам блока 3 памяти, вторые входы которого являются входом второй группы устройст ва, а первый выход соединен с выходом блока 4 вычисления условных вероятностей. Выход блока 4 подключен к первому входу блока 5 возведения в степень, второй вход которого соединен.с выходом блока 6 управления, блок 6 управления подключен к третьему входу блока 3 памяти, соединенного своим вторым выходом с входом блока 7 дифференцирования, выход которого соединен с первь,м входом блока 8 умножения. Второй вход блока

8 подключен к выходу блока 5 возведения в степень, а выход — к первому входу сумматора 9, второй вход которого соединен с выходом блока 6 управления, а выход — с первым входбм второго блока 10 вычисления вероятности безотказьой работь второй вход блока 10 подключен к выходу блока 6 управления, а выходы - являются выходом устройства.

Третий вход втброго вычислительного

3 734738,» ключен ко второму входу блока Возведения в степень (21.

Недостатком такого устройства является невозмо>ккость оперативного прогнозирования эффективности технического

5 объекта в проц ес с е функ цио ни ров а ни я, т.е. величин вероятностей различных уровней выходного эффекта данного объекта. Зтот недостаток вызван невозможностью определения вероятностей раз- »0 личных состояний обьекта, соответствующих определенным уровням выходного эффекта, с учетом надежьости составляющих элементов.

Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение класса ре»цаемьж задач, т.е. возможность прогнозирования не только надежности элементов технического объекта, но и эффективности данного объекта.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство для прот позирования эффективности в процессе функционирования, введены блок кванто25 вания, блок вычисления вероятностей безотказной работы и блок памяти, первая группа входов которого подключена к соответствующим выходам многоканального анализатора, а вторая группа входов является второй группой входов устройства, управляюший вход блока памяти соединен с первым выходом блока управления, первый и второй вь»ходы блока памяти подключены соответствек35 но ко входу блока вычисления условной вероятности и ко входу блока дифференцирования, входы блока вычисления вероятности безотказной работы подипочены соответственно к выходу сумматора, к третьему выходу блока управления и к выходу блока квантования, входы которого являются третьей группой входов устройства

Многоканальный коррелятор служит для определения автокорреляциопных функций и случайных воздействий (11 — число элементов технического объекта) на данный обьект в процессе функционирования, а также для вычисления интервалов корреляции 6С для кажйого воздействия. Многоканальный анализатор СП осу»цествляет разбиение каждого случайного воздействия на проме>K JTKH Й 6» B >BTBM B KQ>KAQM H»3 полу ченных промежутков опредепяется наибольшее значение. Блок памяти необходим для накопления и: 4а »оминания наибольших значений спу734738 блока соединен с выходом блока ll квантования, xGAbl которого являются третьим входом устройства.

Устройство для прогнозирования эффективности в процессе фу.нкционирования работает следуюшим образом.

Информация о воздействиях на И эле- ментов технического объекта в виде случайных процессов в форме непрерывных электрических сигналов U „ф поступает с выхода устройства 1 на входы многоканального коррелятора 1 и на вторые входы многоканального анализатора 2 случайных процессов. B многоканальном корреляторе определяются автокорреляционные функции случайных воздействий и по ним их интервалы корреляции h. С1

Интервалы корреляции задаются мнс

20 гоканальному анализатору 2 случайных процессов, в котором случайные воздействия разбиваются на промежутки Ь Г и затем в каждом из полученных промежутков определяется наибольшее значение. Эти наибольшие значения поступают в блок 3 памяти, в который подаются также со второго входа устройства сведения о предельных возможностях элементов технического обьекта в виде функций распределения их сопротивляемостей F Y (М

По команде с блока 6 управления блок 3 памяти выдает значения максимумов, соответствуюшие случайному воздействию

Ц,(-Ц, на первый блок 4 вычислений условных вероятностей и одновременно блок памяти выдает величины фу-нкции л распределения сопротивляемости F х Ф)1 на блок 7 дифференцирования. ЦЮ л и Х(Ю„являются исходными данными для прогнозирования надежности первого элемента технического объекта. Первый блок 4 определяет условную вероятность F 5(<)q которая поступает в блок

5 возведения в степень, где она возводится в степень 6, задаваемую блоком управления 6 (-глубина прогноза, выраженная через число интервалов корреляции случайного воздействия) . Условная вероятность F 5(X. )„с блока 5 посС тупает на второй вход блока 8 умножения, на первый вход которого c,âbëîäà блока 7 дифференцирования поступает л h rt 55 величина 3 Г Х (Х 1 ° Значейие F U (х7) х

qQFx(x)< c выхода блока 8 произведения поступает на сумматор 9, где суммируется К раз, Ч аким образом на выхсде сумматора формируется величина вероятности безотказной работы (надежгл ности) г 0 () первого элемента в соответствии с формулой

Эта величина поступает на второй блок 10 после чего по команде с блока

6 управления блок 3 памяти выдает значения максимумов, ссотвтствуюшие

CJIxx ×ßÈÍ0r Ã/ ВОЗДЕИСТВИЮ 2 g) р И ВЕЛИ чину функции распределения сопротивляеМОСТИ F . (Х ) °

При помоши блоков .4,5,6,7,8 и 9 по уже описанной схеме определяется величина надежности второго элемента

R t" (Ц технического объекта, которая также постчпает в блок 10.

В дальнейшем работа устройства повторяется до тах пор, пока не будет

Определена надежность и-ro элемента

Я,g ()п. Затем по команде с блока 6 управления блок 10 определяет вероятности различных уровней выходного эффекта Р1...Р„..-.Р)„в зависимости от вычисленных значений надежности элементов технического объекта с учетом структурно-.функциональной схемы данного обьекта, его структурных схем надежности и числа уровней разбиения области возможных значений выходного эффекта технического объекта. Эти факторы учитываются с помошью блока 11 квантования настройки, на вход которого с третьего выхода устройства подаются значения уровней выходного эффекта. Значения вероятностей поступают на выход устройства.

Положительный эффект, который дает изобретение, заключается в том, что это позволяет прогнозировать не только надежность элементов технического объекта, . но и величины эффективности (вероятности различных уровней выходного эффекта) данного объекта. Это дает возможность оперативно принять своевременные меры в целях компенсации нейтрализации черезмерного снижения выходного эффекта технического

Обьекта и тем самым повысить onepaTHBHocTb принятия решения.

Экономический эффект от использования предлагаемого изобретения в народном .хозяйстве может быть оценен стоимостью ушерба, который вызывает7 7347 ся последствиями непредвиденного снижения выходного эффекта технического объекта. Опыт эксплуатации некоторых типов технических объектов показывает, что экономический эффект в данном случае может составлять от 10 до 20% от затрат на введение в строй и эксплу атацию объекта.

1О

Формула изобретения

Устройство для прогнозирования эффективности системы в процессе ее функционирования, содержащее многоканальный коррелятор, выходы которого подключены соответственно к первой группе многоканального анализатора, входы многоканального коррелятора и вторая группа входов многоканального анализатора соединены соответственно с первой группой входов устройства, блок вычисления условных вероятностей, выход которого соединен с первым входом блока возведения в степень, выход которого подключен к первому аходу блока умножения, второй вход которого .соединен с выходами блока дифференцирования, выход блока умножения соединен со входом сумматора, управляющий вход кото- зп рого соединен с первыми входами блока

38 8 управления, второй выход кст рого подключен ко второму входу блока возведения в степень, о т л и ч а ю щ е е с я

-.тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введены блок квантования, блок вычисления вероятностей безотказной работыи блок памяти, первая группа входов которого подключена к соответствующим выходам многоканального анализатора, а вторая группа входов является второй группой входов устройства, управляющий вход блока памяти соединен с, первым входом блока управления, первый и второй выходы блока памяти подключены соответственно ко входу блока вычисления условной вероятности и ко входу блока дифференцирования, входы блока вычисления вероятности безотказной работы подключены соответственно к выходу сумматора, к третьему выходу блока управления и к. выходу блока квантования, входы которого являются третьей группой входов устройства

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

34 386399, кл. 6 01 Я 31/30, 1970.

2. Авторское свидетельство CCCF, М 559198, кл. Ц01 Я 31/28, 1975.

ЦНИИПИ 3

Тираж 75

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