Устройство для прогнозирования надежности
A > f
l .Г, 1 .i -."- > 6и ;,"
О Л И С" А" Н И Е
Союз Советских
Социалистических
Республик
<»746349
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-syi¹ 559198 . (22) Заявлено 12. 10.77 (21) 2535977/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет
Опубликовано 07.07. 80. Бюллетень .% 25
Дата опубликования описания 08.07.80 (51)М. Кл.
Q 01 Я 31/28
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. .325.61 (088.8) ° . т
Г
А. А. Кривенков, В. К. Дедков, А. А. Бурба, О. С. Богомолов и Н. А. Северцев (72) Авторы изобретения с (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
НАДЕЖНОСТИ
Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики и может быть использовано при разработке и построении систем повышенной надежности.
По основному авт, св. № 559198 известно устройство для прогнозирования надежности, содержашее сумматор, соединенный с блоком управления и регист рируюшим блоком, коррелятор, выход ко10 торого соединен с 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 — c первым входом блока произведения, второй вход которого через блок дифференцирования соединен со входом сумматора, выход которого соединен с регистрируюшим блоком, Недостатком известного устройства является узкая область его применения, 2 так как устройство позволяет прогнозировать только надежность технических устройств, т.е. решать прямую задачу теории надежности, Алгоритм, положенный в основу работы устройства, однако,может быть использован и для решения обратной задачи теории надежности — синтеза свойств технических устройств с учетом заданных требований к их надежности.
Белью изобретения является расширение функпиональных возможностей устройства.
Эта цель достигается тем, что предложенное устройство содержит блок .тпанспонирования матриц, дополнительный вычислительный блок и блок памяти, выход которого соединен со входом блока дифференцирования, первый вход — с выходом блока управления и третьим входом блока произведения, а второй входс входом блока транспонирования матриц первым входом блока произведения и вььходом дополнительного вычислительного
3 7463 блока, вход которого подключен к дополнительному выходу блока произведения и входу регистрирующего блока. Выход блока транспонирования. матриц соединен со вторым входом блока произведения.
Блок памяти служит для хранения поданной на его вход информации, выдает ее по сигналу блока управления и имеет связь с выходом устройства, с дифференцирующим блоком и блоком проиэведе- 10 ния. — 1
Блок транспонирования матриц преобразует поступающую на его вход матрицу и связывает выход блока возведения в степень с входом блока произведения.
Дойолнительный вычислительный блок позволяет получить из поданной на его вход матрицы обращенную матрицу, .реализуя при атом алгоритм преобразования Гаусса.
На чертеже представлена структурная схема устройства для прогнозирования надежнос ж.
Оно содержит коррелятор 1, анали25 затор случайного процесса 2, вычислительный блок 3, блок возведения в степень 4, блок управления 5, блок произведения 6, блок памяти 7; блок дифференцирования 8, сумматор 9, регистрирую- О щий блок 10, блок транспонирования маа» риц 11 и дополнительный вычислитель-ный блок 12.
Прогноз надежности технического объекта можно осуществить аппаратурно, реализовав выражение, л (w) 3 PA())Ô1 3ð л(x)-, где Кд (н - функция надежности или вероятность того, что за время 1.=Ю 4 Г ни разу внешнее по отношению к эксплу- 40 атируемому устройству воздействие не превысит допустимого;
Рл (X) - функция распределения сопротивляемости - основная и исчерпывающая характеристика допустимого пре- 45 дела величины внешнего воздействия, приводящего устройство к отказу;
И вЂ” наибольшее случайное воздействие на интервале времени, равном периоду корреляции, Рл (и) — функция раСпределейиянаибольших значений внешнего воздействия и;
Ф вЂ” глубина прогноза, выра55 женная через число периодов корреаяции внешнего воздействия И = - /ач- ) 49 4, ДД - период корреляции исследуемого сигнала, Рл {X)- условная функция распреИ деления внешнего воздействия относительно гипотезы о том, что предельное (допустнмое) значение воздействия принадлежит алементарному отрезку Х (X < Х Ф ñ Х;
4 (л (Х) — вероятность элем ентарх л ной Гипотезы Х< X <Х+ Х
Предложенное устройство позволяет решать прямую и обратную задачи теории надежности «осуществлять прогнозирование надежности устройства или синтез evo свойств.
:Предложенное устройство и устройство по основному авт. св работает аналогично.
Информация о нагрузках на исследуемое устройство, представленная в виде сигнала 0И), поступает на входы коррелятора 1 и анализатора 2. В корреляторе определяется автокорреляционная функция исследуемого сигнала,и по ней вычисляется его период корреляции и .
Период корреляции задается анализатору 2, в котором исследуемый сигнал разбивается на промежутки Г и затем в каждом иэ полученных промежутков определяется наибольшее значение. По выбранным значениям максимумов иэ интервалов разбиения исследуемого сигнала U(t) блоком 3 определяется условная вероятность F ä (X), которая поступает в блок 4, где она возводится в степень )И., задаваемую блоком управления 5. На один вход блока 6 нз блока 7, соединенного с другим входом усч ройства, поступают через блок 8 сведения о предельных возможностях исследуемого устройства, представленные в аиде функции распределения )- (Х) а на другой вход поступает сигнал с выхода блока 4. Блоком 6 определяется величина (Г „ (х)) -с(Р „ (4, которая затем суммируется в К раэ в сумматоре 9, выход которого соединен с регистрирующим блоком 10.
При синтезе свойств технического уст. ройства предлагаемое устройство определяет из выражения (1) дискретные значения d F g (А): функции распределения сопротивляемости. Исходной информацией в атом случае для работы устройства являются заданные значения функции надежности К А (я) и функции Р (я) распре6349 6
45
5 74 деления наибольших значений внешнего воздействия. При этом устройство реализует алгоритм, вытекающий из следующих преобразований.
В уравнении Е ° ф = р» (2) представляющем компактную матричную форму управления (1), вектор f F (х) характеризует требования к синтезйруемому устройству и может быть определен методом наименьших квадратов
В В Р = -, (3) т где В - транспонированная матрица B=-СГ„"Ьц р = "д () — вектор правой части функции надежности.
Введем обозначения = Ф) (4)
6 Р = С) (5)
: rge матрица ).) =-Ф ри)рр)3, Ф„, =Ч х ц. а вектор С =- L
Перепишем уравнение (3) с учетом введенных обозначений ч Ч =С, (6)
Предлагаемое устройство аппаратурно реализует выражения (.4,5) и решает систему уравнений (6) относительно М методом Гаусса р (7) где матрица СР есть обращенная мв грица ф.
Устройство в этом случае работает следующим образом.
Информация о нагрузках на исследуемое устройство, представленная в виде сигнала 0(<) поступает на входы коррелятора 1 и анализатора 2. В корреляторе определяется автокорреляционная функция исследуемого сигнала,и по ней вычисляется период его корреляции h, Г ..
Период корреляции задается анализатору
2, в котором исследуемый сигнал разбивается на промежутки Ь Г и затем в р каждом из полученных промежутков определяется наибольшее значение. По выбранным значениям максимумов из интервалов разбиения исследуемого сигнала, блоком 3 определяется условная вероят-. ность Fë(Õ), которая поступает в блок 4, и где она возводится в степень И задаваемую блоком 5. Информация с выхода
30 блока 4 представляет собой матрицу 6 уравнения (3) которая в блоке 11 прер < образуется в матрицу В . Информация с выхода блоков 4 и 11, поступает в блок 6, где перемножается, реализуя выражение (4). Полученное в результате перемножения произведение Ф по команде из блока 5 засылается .в блок
11, где из матрицы Ф формируется матрица ф . В этот момент из блока 7 по команде блока 5 выбирается значение
\ и засылается в блок 6, где перемножается с хранимым там значением В, реализуя выражение (5), По очередной команде блока 5 иэ блока 12 в блок 6
-4 засылается значение р - р где оно перемножается с вектором С, хранимым в блоке 6 после предыдущего перемножения, реализуя выражение (7). Полученное в результате перемножения произведение является искомой функцией Ч,которая поступает на регистрирующий блок 10.
Функциональные возможности предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяют решать не только задачу прогнозирования надежности технических устройств (как прототип), но и определять свойства этих устройств при их надежности, т.е. решать задачу синтеза свойств технических устройств.
Формула изобретения
Устройство для прогнозирования надежности по авт. св. № 559198, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения фу нкциональных возможностей устройства, оно содержит блок трапспонирования матриц, дополнительный вычислительный блок и блок памяти, выход которого соединен со входом блока дифференцирования, первый вход - с выходом блока управления и третьим входом блока произведения, в второй вход — с входом блока транспонирования матриц, первым входом блока произведения и выходом дополнительного вычислительного блока, вход которого подключен к дополнительному выходу блока произведения и входу регистрирующего блока, а выход блока транспонирования матриц соединен со вторым входом блока произведения.
746Э49
Составитель В. Дианов
Редактор Л. Утехина Техред р. Олиян Корректор В. Бутяга
Заказ 3933/33 Тираж 1019 Подписное
IIHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
