Устройство для прогнозирования случайных событий в технической системе

 

GllN

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскин

Соцкалисткческик

Республик

< 739565

К АВТОВС КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 20,02.78 (2I » 2581223 24 (51)М. Кл.

& 06 Р 25/36 с присоединением заявки Ж—

Государстевнный комитет

СССР (23 } П р иври тетв (5g j ЯК 681.3 (088.8) ио делак изобретений и открытий

Опубликовано 05 06.80. Бюллетень ¹ 21 дата опубликования описания 08.06.80

Г. В. Дружинин, В. М. Крылов и C. А. Воробьев (72) Авторы изобретения

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (73) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

СЛУЧАЙНЫХ СОБЫТИЙ В ТЕХНИЧЕСКОЙ

СИСТЕМЕ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при разработке, испытаниях и исследова:ниях сохраняющих в случае возникновения отказов работоспособность технических систем, для которых показателями качества являются надежность я зффектявность, Известно устройство, содержащее генератор случайных напряжений, соединен1О ный через коммутатор с блоком имитации отказов, реле времени, выход которого подключен ко второму входу коммутатора. Устройство предназначено для моделирования процессов возникновения

15 отказов систем из-за старения я износа элементов (11.

Недостатком его является отсутствие возможности моделировать восстановле ние отказавших элементов систем, Известно также устройство для моде лированяя потоков отказов систем, содер жащее коммутатор, два входа которого соединены с выходами генераторов случайного напряжения к тактовых импульсов соответственно, блока модели системы, выход которого подключен ко входу блока регистрацви, блок имитации отказов, выходы которого присоединены ко входу блока модели (2).

Недостаток устройства состоит-в том, что оно позволяет моделировать потоки отказов систем без учета восстановления отказавших элементов.

Наиболее близким по технической сущ- . ности к предложенному является устрой» ство для прогнозирования случайных событий в технической системе, содержащее генератор случайных значений напряжений, выход которого подключен к первому входу коммутатора, первый выход которого подключен ко входу блока задания времени появления отказов элементов, выход которого соединен со входом блока имитаторов отказов элементов, выход которого соединен с первым входом модели системы, блок управления, первый выход которого подключен ко вхо739865 ж т

ый и р р

10 M бл с м

15 анпя 20 зо 25

3 ду генератора случайных значений нап ряжений, второй выход - ко второму входу коммутатора, третий выход — ко второму входу блока задания времени появления отказов элементов, четверт выход — к первому входу блока регист рации (31.

Йедостаток устройства — невозможность прогнозирования потоков отказов и: восстановлений взаимосвязанных совокупностей компонентов сложных тех

I нических систем.

Цель изобретения - расширение фу циональных возможностей устройства (расшйрение класса решаемых с его п мощью. задач) создание устройства для прогнозирования характеристик случай ных потоков отказов и восстановлений сложных систем с использованием ве-роятностного физического моделиров случайных процессов функционирования сйстем, при котором возможно исполь ванне физических и математических м делей (аналогов) компонентов и целых систем.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блок имитаторов восстановления элементов, блок фиксации отказов и восстановлений системы, блока задания времени восстановления элементов, к первому и второму входам которого подключен второй выход коммутатора и пятый выход блока управления, соответственно, а к выходу — вход блока имитаторов восстановления элементов, выход которого соединен.со вторым входом модели системы, выход которой через блок фиксации отказов и восстановлений системы подключен ко второму вхо-. ду блока регистрации и входу блока ya- 40 равнения.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 слу- 4 чайных значений напряжений, коммутатор

2, блок 3 задания времени появления отказов элементов, блок 4 имитаторов ж казов алементов, блок 5 задания времени восстановления элементов, блок 6 ими50 таторов восстановлений элементов, мо-; дель 7 системы, блок 8 фиксации отказов и восстановлений системы, блок О регистрации {характеристик потоков от казов и восстановлений системы „ блок

1 О управления.

Генератор 1 случайных значений напряжений предназначается для воспроизведения стационарного случайного напра4; ения с заданным законом распределения гновенных значений амплитуд. Коммутаор 2 содержит электронные схемы перелючениян на полупроводниковых диодах транзисторах. Он управляетси по втоому входу сигналами от блока 10.. Упавление заключается в задании опредеенной последовательности включения ектронных схем. Блок 3 задания вреени появления отказов элементов и ок 5 задания времени восстановления истем представляют собой схемы для оделирования случайных по длительности интервалов времени, Блоки 4 и 6 имитаторов отказов-и восстановлений соответстнно содержат схемы аналоговых ключей, состоящие из электронных (полевых или биполярных транзисторов, оптронов) .или электромеханических (двухпозиционных

KGHTGKTHhIK переключателей, реле, магнитоуправляемых контактов) элеМентов.

Основная роль таких ключей состоит в обеспечении близкого к нулю коэффициента передачи коммутируемого аналогового сигнала при размыкающих сигналах и близкого к единице — при подаче замы1 кающих сигналов. Модель 7 систем состоит из электронных макетов компонентов, соединенных согласно функциональной схеме системы. Схема модели 7 включает узел сравнения и формирователи импуль1 сов. Блок 9 регистрации выполняется согласно известным схемам анализаторов па раметров случайных процессов. В блоке

10 имеются генераторы тактовых импульсов, формирователи сигналов по определенным программам и узлы для выполнения арифметических действий.

Устройство имитирует процесс функционирования исследуемой системы физическим .процессом, происходящим обычно в другом масштабе времени, но с сохране-. нием однозначного соответствия между параметрами модели и оригинала. При атом в отличие от статистического моделирования на цифровых вычислительных машинах в предложенном .устройстве исйользуется не математическая модель, а физический аналог исследуемой систэ« мы (алектрическая цепь).

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 является первичным источником случайных величин. с заданным типовым распределением (например, нормированным нормальным или равномерным на базовом интервале напряжений).

Значения напряжений с выхода генератора 1 поступают на первый вход коммутатора 2. Блок 1 0 управления, подключенный по второму входу коммутатора, обеспечивает воспроизведение двух последовательных интервалов времени функционирования элементов - работы и восстановления (время восстановления включает простой элемента по любым причинам).

Для этого значения случайных напряже- ний подаются поочередно либо к первому 10 входу блока 3 задания времени появления отказов, либо к первому входу блока

5 задания времени восстановления элементов. С помощью блока 3 обеспечивается воспроизведение заданных законов распределения времени (в масштабе) появления отказов элементов. Блок 5 обеспечивает воспроизведение заданных законов распределения времени (в масштабе) восстановления элементов.

С выхода блока 3 сигналы в виде электрических напряжений постоянной амплитуды поступают через случайные интер валы времени с заданными распределениями на вход блока 4. С помощью имитато ров отказов блока 4 в модели 7 воспроизводятся отказы элементов. С момента, времени отказа соответствующего элемента начинается воспроизведение времени его восстановления. По сигналу блока" 1 0 сигналы с выхода блока 5 поступают че рез случайные интервалы времени с заданными законами распределения на вход блока 6 имитаторов восстановления, С помощью имитаторов отказов воспроизводят восстановление соответствующего элемента. С момента времени восстановления начинается воспроизведение времени работы элемента и т. д. Для каждого элемента поочередно появляются отказы и восстановления.

В модели 7, представляющей физический аналог исследуемой реальной системы, каждому элементу системы-оригинала со. ответствует некоторый электронный макетэлемейт модели. Определяющий параметр с систем, например производительность, MoulHocTb и т. п., моделируется электрическим напряженйем или током.

При безотказной работе всех элементов системы величина этого напряжения (тока) максимальна, Когда воспроизво-, дят отказы или восстановления макетов . элементов, величина напряжения на выходе модели системы менретсй (уменьшается или увеличивается). Изменяющееся по уровню напряжение с выхода модели 7 поступает на вход блока 8 фиксации отказа или восстановления системы.

В блоке 8 в моменты времени, соответ- . ствующие достижению напряжения, моде-. лирующего определяющий параметр системы, критических (предельно допустимых) значений, формируются сигналы: импульсы, напряжения.

Сигналы с выхода блока 8 поступают в блок 9, в котором по известным алго« ритмам обрабатывают и получают оценки статистических характеристик случайных потоков отказов и восстановлений исслеЪ дуемой системы. Йля получения устойчивых статистических характеристик пото-. ков отказов и восстановлений рассмот ренный цикл функционирования устройст ва многократно повторяется. При этом многократно воспроизводят процесс функ, ционирования исследуемой системы.

Примеры прогнозируемых .характеристик случайных потоков отказов и восстановлений систем: параметр потока отказов системы, параметры законов распределения времени между отказами и времени восстановления системы, функция,. готовности системы, условная вероятность безотказной работы, коэффициент технического использования и др.

Таким образом, благодаря использованию блоков формирования времени восстановления, имитаторов восстановления и фиксации отказов производится прогнозирование численных значений характе ристик потоков отказов и восстановлений систем.

Формула изобретения

Устройство для прогнозирования случайных событий в технической. системе, содержащее генератор случайных значений напряжений, выход которого подклю- чен к первому входу коммутатора, первый BbIKog которого подключен ко входу блока задания времени появления отка зов элементов, выход которого соединен со входом блока имитаторов отказов э элементов, выход которого соединен с первым входом модели системы, блок управления, первый выход которого под« ключен ко входу генератора случайных значений напряжений; второй выход- ко второму входу коммутатора, третий вы-.

4 ход - ко второму входу блока задания времени появления отказов элементов, четвертый выход - к первому входу блока регистрации, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функ

Составитель;3. МаКсимов

Техред И. Асталощ Корректор Ю, Макаренко

Редактор Т. Портная !

Заказ 3048/8 Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам йзобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с

cl .У ( р гФ Ф

7, - 7ЖЙ6 циональных возможностей устройства, в него введены блок имитаторов восстанов ления элементов, блок фиксации отказов и восстановлений системы, блок задания

"времени восстановления элементов, к пер= — вому и второму входам которого подключен второй выход коммутатора и пятый выход блока управления соответственно, а к выходу - вход блока имитаторов вос становления элементов, выход которого 10 соединен со вторым входом модели системы, выход которой через блок фикса5 . 8 ции отказов и восстановлений системы подключен ко второму входу блока регистрации и входу блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 146095, кл. Q 06 Р 15/46, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

N 449922888877, кл. G 06 6 7/48, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

И 467357, кл. G 06 F 15/36, 1973 (прототип).