Устройство для моделирования отказов в сложных системах

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 902020 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (Я2)Заявлено 13.06.80 {21) 2940866/18-24 (5I)М. Кл.

G Oo F 1 /20 с присоединением заявки .%

Гпеударстаакпый комитат

СССР пп делам кзабратеапй и открытий

{23) Приоритет

Опубликовано 30. 01. 82. Бюллетень М 4

Дата опубликоваимя описания 30. 01.82 (И)УДК681 3

{088. 8) A.Í. Смазное (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОТКАЗОВ

В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для генерирования случайных событий, соответствующих отказам элементов в сложных системах при статис- тическом исследовании математических моделей этих систем на ЭЦВМ с целью определения их характеристик, например показателей надежности.

Известны устройства для формирования потоков случайных событий с эадан«тв ной вероятностью наступления, пред" ставляющие собой либо числа, соответствующие номерам генерируемых событий, либо временные интервалы между импульсами, и содержащие генераторы импульсов с регулируемыми частотами, схемы совпадения, регистры, счетчик импульсов, схемы блокировки (1 ) или генератор потока импульсов, управляемые вентили, триггеры, генератор тактовых импульсов (2 ) .

Однако эти устройства не позволяют формировать случайные события, распределенные одновременно по раз" личным законаи в пространстве, во времени.

Наиболее близкии к предлагаемому является генератор потоков случайных событий, содержавший датчик потоков случайных импульсов, одновибратор, импульсно-потенциальную схему совпадения, счетчик импульсов, деаифратор, коииутируюцее устройство, блок элементов ИЛИ (3) .

Известное устройство иожет генери ровать случайные события,-распределен« ные в .пространстве с любыи требуемыми (регулируеиым) законом распределения однако не позволяет формировать события, распределенные одновременно по различным заданным законам по статистическии реализациям, по време ни в пределах одной реализации и в пространстве элементов сложной систеию. Такими событиями при статистиI ческом исследовании надежности сложных систем являются количество отка3 9020 зов элементов сложной системы за время ее работы, время наступления каждого из этих отказов в пределах одной реализации, номер отказавшего элемента. 5

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования номера отказавшего элемента.

Поставленная цель достигается тем, 1О что в устройство, содержащее датчик первичных потоков случайных импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу одновибрато- is ра, вход одновибратора является входом устройства и соединен с группой входов считывания счетчика импульсов, информационный вход которого подключен к выходу элемента И, а разрядные рв входы являются одним из выходов устройства, введены арифметический блок, два регистра памяти, две группы элементов И, генератор равномерно рас" пределенных случайных чисел, генера- 2$ тор случайных чисел с заданным законом распределения и элемент задержки, вход которого соединен с выходом элемента И и входами генератора случайных чисел с заданным законом рас" зв пределения и генератора равномерно распределенных случайных чисел, выходы генератора случайных чисел с заданным законом распределения подключены соответственно ко входам первого регистра памяти, выходы которого соединены с первыми входами элементов И первой группы соответственно, выходы генератора равномерно распределенных случайных чисел подключены соответст- . венно ко входам второго регистра памяти, выходы которого соединены с первыми входами элементов И второй группы соответственно, вторые входы элементов И обеих групп подключены к выходу элемента задержки, группы выходов элементов И первой и второй группы соединены соответственно с первой и второй группой входов арифметического блока, первый и второй выходы которого являются соответствующими выходами устройства.

Устройство ориентировано на сложные системы, для которых характерно следующее: система, содержащая ряд М элементов с одинаковыми характеристиками надежности появление количества отказов элементов 0,1,2,...,й за

20 4 время работы системы, подчиняющееся биномиапьному закону, аппроксимируемому пуассоновским законом распределения; время появления каждого отказа элемента в пределах всего времени работы, подчиняющееся любому заданному закону распределения, в том числе — полученному экспериментально, На чертеже приведено предлагаемое устройство, структурная схема.

Устройство содержит датчик 1 первичного потока случайных импульсов (ДППСИ), элемент И 2, одновибратор 3, счетчик 4 импульсов, арифметический блок 5, регистры 6 и 7 памяти, генератор 8 равномерно распределенных случайных чисел, генератор 9 случайных чисел с заданным законом распределения, элемент 10 задержки, группы элементов Я !! и 12.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал опроса, соответствуоций очередной статистической реализации, сбрасывает счетчик 4 импульсов, на выходе которого появляется число подсчитанных импульсов, соответствующих количеству отказов элементов ч пре- дыдущей реализации, и запускает одно" вибратор 3, который открывает элемент И 2 на заданное время i.t, соответствующее времени работы системы.

В течение этого времени импульсы от датчика 1 первичного (пуассоновского)потока случайных импульсов поступают на вход счетчика 4 импульсов, на вход генератора 8 равномерно распределенных случайных чисел, на вход генератора 9 случайных чисел с задане ным законом распределения, и через элемент 10 задержки - на управляющие входы элементов И групп. Элемент 10 задержки необходим для того, чтобы генераторы 8 и 9, работающие в ждущем режиме, успели сформировать и установить на регистрах 6 и 7 памяти соответствующие случайные числа до прихода импульса на управляющие входы элементов И. С приходом каждого импульса от.элемента И 2 после задержки на управляющие входы элементов И ll и 12 обеих групп с регистра 6 памяти случайное число f<, соответствующее временному распределе

we отказов элементов в пределах времени работы системы, параллельным кодом через элементы Я ll поступает на первый вход арифметического уст5 9020 ройства 5 а с регистра i памяти другое случайное число „, соответствующее номеру отказавшего элемента, параллельным кодом через элементы И 12 поступает на второй вход арифметического устройства 5. В арифметическом устройстве 5 первое случайное число „ умножается Hà ht. u поступает на первый выход арифметического устройства 5, являющийся пер- 10 вым выходом устройства, а второе случайное число . умножается на колич чество элементов системы й, округляется до ближайшего целого и поступает на второй выход арифметического 1S устройства 5, являющийся вторым выходом устройства. По окончании реализации, начало которой задается импульсом or poca, а окончание - концом .1интервала ht, на счетчике импульсов 20 будет накоплено число, соответствующее количеству отказов в системе за время b,t ° Время АХ равно, с учетом выбираемого масштаба, времени работы системы. С приходом очередного импуль- 5 са опроса (интервал между этими импульсами должен быть больше или равен bt ) цикл работы устройства повторяется для новой статистической реализации. 30

Технико-экономический эффект изобретения заключается в расширении области применения устройства за счет возможности генерирования случайных событий отказов элементов при исследовании математических моделей сложных систем, адекватных в статистическом смысле событий, происходящих в реальных системах в процессе их функционирования. 40

20 ется входом устройства и соединен с группой входов считывания счетчика импульсов, информационный вход которого подключен к выходу элемента И, а разрядные выходы являются одним из выходов устройства, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования номера отказавшего элемента, оно содернит арифметический блок, два регистра памяти, две группы элементов И, генератор равномерно распределенных случайных чисел, генератор случайных чисел с заданным законом распределения и элемент задержки, вход которого соединен с выходом элемента И и входеми генератора случайных чисел. с заданным законом распределения и генератора равномерно распределенных случайных чисел, выходы генератора случайных чисел с заданным законом рас" пределения подключены соответственно ко входам первого регистра памяти, выходы которого соединены с первыми входами элементов И первой группы соответственно, выходы генератора равномерно распределенных случайных чисел подключены соответственно ко входам второго регистра памяти, выходы которого соединены с первыми входами элементов И второй группы соответственно, вторые входы элементов И обеих групп подключены к выходу элемента задержки, группы выходов элементов И первой и„второй группы соединены соответственно с первой и вто рой группой входов арифметического блока, первый и второй выходы которого являются соответствующими выходами устройства °

Формула изобретения

Устройство для моделирования отказов в сложных системах, содержащее датчик первичных потоков случайных импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу одновибратора, вход одновибратора являИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 272668, . G 06 F 1/а, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР 335684, кл. G 06 F 1/ею 1972 °

3. Авторское свидетельство СССР о < 345487, кл. 6 06 F 1/02 1 972 (прототип).

Составитель 8.Фукалов

Редактор Н,Ковалева Техред З.Фанта Корректор Г.Назарова

Заказ 12385/59 Тираж 731 Подлисное

ВНИИПИ Государственного коиитета СССР по делан изобретений и открытий

113035, Москва, 8-35, Раувская наб., д. 4/5

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