Устройство для прогнозирования надежности

 

Союз Советсккк

Социалистических

Республик (и) 942045

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополиительиое к авт. свид-ву 1," 742957 (22)Заявлено 14.11.80 (21) 3004602/18-24 с присоединением заявки М (23)Приоритет(51)M. К,п.

С 06 F 15/46 (01 К 31/28 тввуааРствснкык квинтет

СССР по делам вэобретеник н открытий .

Опубликовано 07.07 ° 82 ° Бюллетень .яв 25 (53) УД3(681. 396 (088. 8) Лата опубликования опвсаиия 07 07 ° 82 (72) Авторы иэобретеиия

А.А.Бурба, В.К.Дедков, В.Н.Лякйн .и В.H.Ðóáõé:8 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано для прогнозирования надежности технических объектов по текущим значениям реализации, представленных в виде непрерывных случайных процессов воздействия, а также по сведениям о предельных возможностях технических объектов, т.е. сопротивляемостях.

По основному авт. св. h 742957 известно устройство для прогнозирования надежности, содержащее последовательно соединенные коррелятор, анализатор случайного процесса и пер-,5 вый вычислительный блок, а также блок произведения, подключенный вы.ходом к выходу устройства, а первым входом - к первому выходу блока управления, причем вход коррелятора 20 и второй вход анализатора случайного процесса соединены с первым входом устройства, устройство также содержит второй вычислительный блок и блок деления, подключенные первыми входами к второму входу устройства, а вторыми входами - к первому выходу первого вычислительного блока, второй выход которого соединен с третьим входом второго вычислительного блока, подключенного четвертым входом к третьему входу устройства, пятым входом - к второму выходу блока управления, а выходом - ко второму входу блока произведения, третий вход которого соединен с выходом блока деления.

Устройство позволяет прогнозировать плотности распределения функ- . ции надежности, т.е. оценивать прогнозируемые значения надежности с любой гарантированной вероятностью, для случая нормального закона распределения сопротивляемости технического объекта. Для нормального закона

Fg(< ) распределения сопротивляемости х и стационарного СП воздействия на технический объект, представ (»+ — Е -enpSnw)j-xj

B=exp () х б — среднее квадратичное отклоне- о х ние сопротивляемости;

S — константа;

ы - аргумент плотности распределения функции надежности,изменяющийся от 0 до ц.и Я - соответственно параметры по-. ложения и масштаба, определяюЩие закон распределения некоррелированных наибольших значений СП воздействия, x — математическое ожидание сопротивляемости (11.

Недостатком известного устройства является невозможность прогнозирования плотности распределения функции 35 надежности в случае равномерного закона распределения сопротивляемости.

На практике может возникнуть ситуация, когда нельзя выдвинуть какую-либо гипотезу в виде закона распределения ао сопротивляемости, а известны только границы ее изменения. В этом случае распределение сопротивляемости аппроксимируется равномерным законом.

Тогда функция распределения 45

Fri (ы) для каждого интервала коррес (о1 ляций может быт ь определена по формуле

К+ /Р Ь Еп (-Е )-С

"g(n) (®) )5О где с и Й - соответственно нижняя и верхняя границы измерения случайной сопротивляемости. 55 .Цель изобретения — расширение его функциональных возможностей за счет оценки функции распределения вероят3 94204 ленного последовательнос т be одинаково распределенных некоррелированных наибольших (для каждого из интервалов корреляции) случайных величин, гарантированную функцию надежности можно выразить в виде последовательности случайных величин со (n) — вероятности безотказной работы. Плотности распределения uu (n) для каждого интер вала корреляции т.е. для любого мо- 1о мента времени) могут быть опрсделены о формуле

Ч („)(м1) = А . 6,(1) г*е А=В/Ьу м(ь 0л и; (ц

15 ности безотказной работы при равномерном законе распределения сопротивляемости.

Указанная цель достигается тем, что устройство для прогнозирования надежности содержит первый переключа- тель, блок логарифмирования, регистр сдвига, блок сравнения, блок возведения в степень и второй переключатель, первый и второй входы которого подключены соответственно к второму и третьему входам устройства, а третий вход — к четвертому входу устройства и первому входу блока сравнения, второй вход которого подключен к пятому входу устройства, а выход через блок возведения в степень — к четвертому входу второго переключателя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с четвертым и пятым входами второго вычислительного блока, выход которого подключен к входу первого переключателя, первый выход которого соединен с третьим входом блока произведения, а второй выход через блок логарифмирования — с входом регистра сдвига, выход которого подключен к второму выходу устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства для прогнозирования надежности.

Устройство содержит-коррелятор 1, выход которого соединен с первым входом анализатора 2 случайного процесса. Вход коррелятора 1 и второй вход анализатора 2 подключены к первому входу устройства. Выход анализатора 2 соединен с входом первого вычислительного блока 3, первый выход которого подключен к первым входам блока 4 и второго вычислительного блока 5, а второй выход — к второму входу блока 5. Третий вход блока 5 соединен с первым выходом блока 6 управления, а второй выход последнего - с первым входом блока 7 произведения. Второй вход блока 7 подключен к выходу блока 4 деления, третий вход — к первому выходу первого переключателя 8, а выход - к первому выходу устройства. Вход первого переключателя 8 соединен с выходом второго вычислительного блока 5, а второй выход - через блок 9 логарифмирования — с входом регистра 10 сдвига, выход которого подключен к второму выходу устройства. Второй вход устройства соединен с первым входом второго

045 6 тору 2 случайного процесса, в котором случайное воздействие разбивается на промежутки д и затем в каждом из полученных промежутков определяется наибольшее значение. Эти наибольшие значения поступают на вход первого вычислительного блока 3. В блоке

3 определяются параметры 8 и с функции

F (U) распределения некоррелированных наибольших значений U СП воздействий О(С), которые подаются на входы второго вычислительного блока 5. Параметр Й поступает также на первый вход блока 4 деления. Блок 5 оценивает величину В в соответствии с формулой. (3) (математическое ожидание х и л среднее квадратическое отклонением х сопротивляемости подаются на блок 5 соответственно с входов III u II устройства через второй переключатель

11, а текущие значения n — - с блока

6 управления). В блоке 4 деления определяется величина А по формуле (2) л ((р х поступает на вход блока 4 с входа II устройства). Аргумент и) плотности распределения функции надежности задан с определенным шагом в блоках 4 и 5 в зависимости от требуемой точности. При поступлении с выходов блоков 4 и 5 обеих величин А и В на блок 7 произведения по команде с блока 6 управления осуществляется вычисление плотности распределения

Ч „>(Ю}функции надежности в соответствии с выражением (1). Определенные величины М „1(ия) при различных текущих значейиях глубины прогноза и подаются на первый вйход устройства.

Режим 2. Равномерныи закон распределения сопротивляемости (выход вто- рого вычислительного блока 5 через первый переключатель соединен с входом блока 9 логарифмирования, а четвертый и пятый входы через второй переключатель 11 - соответственно с четвертым входом устройства и выходом блока 13 возведения в степень).

Информация о воздействии на технический объект в виде случайного процесса в форме непрерывного электрического сигнала, например, давления, температуры и т.п., U(t) поступает с входа I устройства на вход коррелятора 1 и на второй вход анализатора 2 случайного процесса. В корреляторе l определяется автокорреляционная функция воздействия, а по ней ее интервал корреляции d7.

Интервал корреляции задается анали5 942 переключателя 11 и вторым входом блока 4 деления. Третий вход устройства подключен к второму входу переключателя 11. Четвертый вход устройства соединен с третьим входом второго переключателя 11 и с первым входом блока 12 сравнения. Пятый вход устройства подключен к второму входу блока

12, выход которого через блок 13 возведения в степень соединен с четвер- 10 тым входом переключателя 11. Первый и второй выходы этого переключателя подключены соответственно к четвертому и пятому входам второго вычислительного блока 5. 15

В основу построения устройства положен принцип использования второго вычислительного блока прототипа, поскольку между формулами (1) и (4) много общего. Первый и второй пере- щ. ключатели 8 и 11 предназначены для различных вариантов соединений блоков в зависимости от режима работы.

Блок 13 возведения в степень необходим для компенсации операции возведе- ?5 ния в квадрат. Блок 12 сравнения служит для определения разности меж- ду верхним и нижним пределами изменения случайной сопротивляемости.

Блок 9 логарифмирования предназначен для определения показателя степени в экспоненте, оцениваемой вторым вычислительным блоком прототипа. Регистр 10 сдвига необходим для устранения двойки в знаменателе показателя степени экспоненты путем его умножения на два.

Устройство для прогнозирования надежности работает в двух режимах.

Режим 1. Нормальный закон распределения сопротивляемости (выход второго вычислительного блока 5 через первый переключатель 8 соединен с входом блока 7 произведения, а четвертый и пятый входы через второй переключатель 11 — соответственно с третьим и вторым входами устройства).

Информация о воздействии на технический объект в виде случайного процесса в форме непрерывного электри50 ческого сигнала, например, температуры, вибрации, 11(с) поступает с входа I устройства на вход коррелятора l и на второй вход анализатора

2 случайного процесса. В корреляторе определяется автокорреляционная

55 функция случайного воздействия, а по ней ее интервал корреляции д7 .

Интервал корреляции задается анализа942045

Формула изобретения

Устройство для прогнозирования надежности по авт. св. М 742957, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей за счет оценки функции распределения .вероятности безотказной работы при равномерном законе распределения сопротивляемости, оно содержит первый переключатель, блок логарифмирования, регистр сдвига, блок сравнения, блок возведения в степень и второй переключатель, первый и второй входы которого подключены соответственно к второму и третьему входам устройства, а третий вход - к четвертому входу устройства и первому входу блока сравнения, второй вход которого подключен к пятому входу устрой,ства, а выход через блок возведения в степень - к четвертому входу второго переключателя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с четвертым и пятым входами второго вычислительного блока, выход которого подключен к входу первого переключателя, первый выход которого соединен с третьим входом блока произведения, а второй выход через блок логарифмирования - с входом регистра сдвига, выход которого подключен к второму выходу устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 742957, кл. G 06 F 15/46, 1978 (прототип). затору 2 случайного процесса,в кото-. ром случаиное воздействие разбивается на промежутки дС и затем в каждом иэ полученных промежутков определяется наибольшее значение, Эти наибольшие значения поступают на вход первого вычислительного блока 3. В блоке 3 определяются параметры и и и. Функции Г"(Щ распределения неU коррелированных наибольших значе- 1О ний U СП воздействия U(t), которые подаются на входы второго вычислительного блока 5. На четвертый вход блока 5 с четвертого входа устройства через второй переключатель 11 15 поступает нижний предел С изменения сопротивляемости. На пятый вход блока

5 с пятого входа устройства через схему 12 сравнения, блок 13 возведения в степень и второй переключатель 11 щ поступает величина, равная (d-c) .

В блоке 5 определяется экспонента, показатель степени которо" соответствует формуле (4), но с двойкой в знаменателе. Эта величина через пер- щ вый переключатель 8 засылается по-. следовательно на блок логарифмирования, где оценивается значение показателя экспоненты, и на регистр 10 сдвига, в котором устраняется двойка З0 в знаменателе путем домножения на два. Определенные величины Р© п1(и>) при различных текущих значениях глу-. бины прогноза и поступают на второй выход устройства.

Предлагаемое устройство позволяет определять прогнозируемые значения плотности распределения функции надежности в случае равномерного закона распоеделения .случайной сопротивляемости. Это дает возможность оценивать функцию надежности с любой степенью гарантии при условии минимума информации о законе распределения сопротивляемости. Экономический эффект от внедрения изобретения в

I народном хозяйстве может быть оценен суммой ущерба, вызванного непредвиденными отказами технического объекта по.причине отсутствия прогноза гарантируемой функции надежности в условиях минимума информации о законе распределения сопротивляемости.

942045:

Составитель В. Максимов

Редактор А. Лежнина Техред Е..Харитончик Корректор Е. Рошко

Заказ 4843/41 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4/5

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