Устройство для прогнозирования надежности

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву 9559198 (22) Заявлено 180180 (21) 2959498/18-21

«гг920587

Союз Советских

Социалистических

Республик (И) М;Кп. сприсоединениемзаявки ¹

G 01 R 31/28

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и. открытий (23) ПриоритетОпубликовано 150482. Бюллетень ¹ 14

РЗЗ УДК 621. З96 (088.8) Дата опубликования описания 1504.82

А,А.Бурба, В.К.Дедков, В.Н.Рублев и Н..Ф.Струбчевский

1. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАДЕ)(НОСТИ

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, может быть использовано при прогнозировании-надежности и определении оптимальной долговечности технических объектов.

По основному авт. св. гг 559198 извесно устройство для прогиозиройания надежности, содержащее коррелятор, анализатор случайного процесса, вычислительный блок, блок возведения в степень, блок управления,. первый блок произведения, блок дифференцирования, первый сумматор, регистрирующий блок. Это устройство позволяет производить оперативное и долгосрочное прогнозирование надежности малосерийных и уникательных технических объектов.

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозйожностью определения оптимальной долговечности технического объекта по причине отсутствия блоков, позволяющих Оценивать изменение во времени удельной суммарной стоимости как функ ции суммы удельной стоимОсти объекта.

Целью изобретения является расширЕние функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для прогнозирования надежности, содержащее коррелятор, соединенный выходом с первым входом первого сумматора, входом — с первым входом устройства и вторым входом первого сумматора, соединенного выходом через вычислительный блок с первым входом блока возведения в степень, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, выход с первым входом первого блока произведения, соединенного вторым входом чсрез блок дифференцирования со вторым входом .устройства, выходом — с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления, выход через регистРирующий блок с первым выходом устройства, введены пороговый:элемент, второй блок произведения, элемент И, первый блок деления, второй сумматор, второй блок деления, блок вычитания, блок сравнения, первый блок памяти, блок синхронизации и второй блок памяти, причем первый вход элемента И. соединен .через пороговой элемент с выходом .регистрирующего блока, второй вход — с выходом блока управлеиия, а выход с первым входом второго бло920587 ка произведения, второй вход которого соединен с выходом коррелятора, а выход — с первым входом первого блока деления, выход которого соединен .с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока деления, соединенного первым входом с третьим входом .устройства, выход вторго сумматора соединен с первыми входами блока синхронизации и .второго блока памяти, :10 второй вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, соединенного входом с выходом второго сумматора, вторым выходом — с третьим входом блока вычитания, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами второго блока памяти, а вы ход — через блок сравнения — с входом первого блока памяти, первый выход которого соединен со вторыми входами первого и вторго блоков деления, а второй выход — с вторым вы- ходом устройства.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит коррелятор 1, анализатор 2, вычислительный блок 3, блок 4 возведения в степень. блок 5,30 управления, первый блок 6 произведения, блок 7 дифференцирования, первый сумматор 8, регистрирующий блок

9, пороговый элемент 10, элемент 11

И, второй блок 12 произведения, первый блок 13 деления, второй сумматор

14, второй блок 15 деления, второй блок 16 памяти, блок 17 синхронизации, блок 18 вычитания, блок 19.сравнения, второй блок 20 памяти.

Устройство работает следующим об- 40 разом.

Под долговечностью технического объекта понимается свойство объекта сокранять работоспособность до нас- 41 тупления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания. В качестве показателя долговечности используется "назна.ченный -ресурр" - суммарная наработ- . ка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его общего состояния (ГОСТ 13377-75). К долговечности технического объекта предъявляются противоречивые требования. С одной стороны, затрачиваются определенные средства на проектирование, изготовление и испытания технического объекта, поэтому целесообразно увеличивать его срок службы. Однако, с другой стороны, со временем возрастают расходы на эксплуатацию технического объекта по причине увеличения объема восстановительных .работ из-за его материального износа. Это приво- 65 дит к необходимости уменьшения долговечности технического объекта. В качестве критерия оптимальной долговечности может служить минимум суммарной удельной стоимости С сю ., найденной путем. суммирования удельной стоимости эксплуатации Су .эк и удельной стоимости технического объекта Cyg.аб"Сщ X = Cyq.çê + C yq.ob,1)

Первое слагаемое формулы (1) определяется по эмпирической зависимости в соответствии с выражением:

Т 9Р цт р (2) где Т вЂ” текущее значение с .оо <а службы (дОлговечности)

Тс,— время, соответству лдее фик— сированному уровню надежности Кд (n )ф

Второе слагаемое формулы (1) вычисляется как стоимость технического объекта Со, распределенная по всем годам срока службы: и Щ.«= М (3)

Поскольку Су.зс имеет тенденцию к растанию, а Счя.ob — к убывайию в зависимости от Т, то Cqq g должна иметь минимум соответствующий оптимальному значению долговечности Tyne .

Прогноз надежности технического объекта осуществляют аппаратурно,реализовав выражение

М(п) =Е (Я(Х))" С(х (х); где Rn(n) - Функция надежности или вероятность того, что за время t. n ° д с ни разу внешнее по отношению к техническому объекту воздействие не превысит допустимого, Рх(к) - функция распределения сопротивляемости, основная и исчерпывающая ха1 рактеристика допустимого предела величины внешнего воздействия, приводящего технический и объект к отказу;

0 наибольшее случайное .воздействие на интервале времени, равном; интервалу корреляцииу FU(u) - функция распределения наибольших значений внешнего воздействия; глубина прогноза, выраженная через число интер. валов внешнего воздействия (n =Я );

4Х -" интервал корреляции случайного внешнего воздействия с1(с);

920587

10

Информация о случайном воздействии на технический объект, например, вибрации, температуры и т.п., представленная в виде непрерывного элек- 15 трического сигнала, поступает с входа устройства на вход коррелятора 1 и на вход анализатора 2 случайного процесса. В корреляторе определяется автокорреляционная функция внешнего воздействия и по ней оценивается его интервал корреляции ь|. Интервал корреляции задается аназ иэатору 2 случайного процесса, в к-.тором непрерывный сигнал разбивается на промежутки длительностью ь| и затем в каждом иэ полученных промежутков определяется наибольшее значение. По выбранным значениям максимумов иэ интервалов разбиения случайного сигнала вычислительным блоком 3 определяется условная вероятность Я (х), которая поступает в блок 4 возведения в степень, где она возводится в степень и, задаваемую блоком 5 управления.

На второй вход первого блока б произ-М ведения поступают через блок 7 дифференцирования сведения о предельных возможностях технического объекта, представленные в виде функции ,распределения Fq (g), а на первый вход. 40 блока б поступает сигнал с выхода блока 4. Первый блок б произведения определяет величину (fu (хЯ df х (х ) которая затем суммируется К раз в первом суммаrope 8, с которого вели- 45 чина .. п(й) поступает через регистрирующии блок 9 на выход устройства.

Текущие значения К (п) поступают также на вход порогового элемента 10, где осуществляется сравнение этих . 50 убывающи. значений с фиксированным уровнем КЯ (и)ср. Если R й(и) = R u (и),Р, то с блока 10 поступает сигнал на вход элемента 11 И, который пропускает этот сигнал по команде с 55 выхода блока 5 управления на первый. вход второго блока 12 произведения.

На второй вход этого блока с выхода коррелятора 1 поступает величина интервала корреляции д Т, которая- необ-60 ходима для перевода числа интервалов корреляции во время (Т,ь = и<р ьТ ):.

Вычисленный в блоке 12 знаменатель формулы (2) подается на первый вхОд

" первого блока 1 3 деления. На первый вход второго блока 15 деления подаФормула изобретения

%блок памяти, блок синхронизации и второй блок памяти, причем первый вход элемента И соединен через пороговой элемент с выходом регистрирующего блока, второй вход — с выходом блока управления, а выход с первым входом второго блока произведения, второй вход которого соединен с выходом коррелятора, а выход — с первым

Fg (x) - условная функция распределения внешнего воздействия относительно гипотезы о том, что предельное (допустимое) значение воздействия принадлежит элементарному от-. резку (х, х + dx);

dFN(x) - вероятность элементарной гипотезы хсхс х +

+ 4х. ется с входа устройства величина стоимости технического объекта Cob . На вторые входы блоков 13 и 15 с перво" го выхода блока 20 памяти подается очередное заданное текущее значение долговечности Т. Блок 13 определяет удельную стоимость эксплуатации по формуле (2),а блок 15 — удельную стоимость технического объекта в соответствии с выражением (3). Полученные в этих блоках электрические сиг-налы, пропорциональные составляющим формулы (1), поступают на входы второго сумматора 14, где осуществляется оценка суммарной удельной стоимости. Эта величина поступает на первый вход блока 16 промежуточной памяти.

Этот же сигнал подается На вход блока 17 синхронизации, который дает управляющие команды на блок 18 вычитания, подготавливая его к работе, и на вход блока 16 промежуточной памяти для выдачи из него на блок 18 вычитания последующего значения Сц )Я.

В блоке 18 определяется разность ме:"к-, ду предыдущим значением Cyq, и этой величиной. Эта разность 0 „,сравни вается в блоке 19 сравнения с йулем.

Если a.L >0 (это признак нисходящей ветви кривой Cga = 1 (Т), то блок

19 подает сигнал на блок 20 памяти для задания на блоки 13 и 15 следующего текущего значения Т и работа блоков 13-17 повторяется в описанной последовательности. Когда 6 Сц е4) (это свидетельствует о переходе на восходящую ветвь через минимальное значение), то блок 19 подает сигнал на блок 20 памяти для выдачи на выход устройства предыдущего текущего значения долговечности, которое является оптимальным (Т = ТвпТ ).

Таким образом, введение блоков 10 18 позволяет определять оптимальную долговечность, что расширяет функциональные возможности устройства.

Устройство для прогнозирования надежности по авт.св. Р 559198, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены пороговой элемент, второй блок произведения,элемент И, первый блок деления, второй сумматор, второй блок деления, блок вычитания, блок сравнения, первый

920587

Составитель S. Дворкин

Редактор М. Недолуженко Техред М. Тепер Коррек тор Г,Огар

Заказ 2331/49 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ 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 входом первого блока деления, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго бло-. ка деления, соединенного первым входом с третьим входом устройства, вы.ход второго сумматора соединен с первыми входами блока синхронизации и второго блока-памяти, второй вход которого соединен с первым выходом бло-, . ка синхронизации, соединенного входом) 0 с выходом второго сумматора, вторыа выходом — с третьим входом блока вычитания, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами второго блока памяти, а выход через блок сравнения - C входом первого блока памяти, первый выход которого соединен с вторыми входами первого и второго блоков деления,.а второй выход - с вторым выходом устройства.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 559198 кл. С 0l R. 31/28, 1977 (прототип).