Устройство для определения оптимального значения времени регенерации ресурса системы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическими

Рес ублик р1)982043 (бг) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 22. 05. 81 (21) 3287344/18-24 (51) М. Кл. с присоединением заявки ¹

С 07 С 3/10 (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 151282 Бюллетень HP 46 (53) УДКб21.178 (088. 8) Дата опубликования описания 15, 12.82

Л.В. Вакурадзе, Г. Н. Воробьев, В. >. Сугак, В.С.Степан в, К. А. Солнцев и В. И. Ерин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО

ЗНАЧЕНИЯ BPENEHH РЕГЕНЕРАЦИИ

РЕСУРСА СИСТЕМЫ

Изобретение относится к устройству контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется нахождение и контролирование момента регенерации ресурса различных изделий °

Известно устройство для определения используемого ресурса изделия, содержащее датчик времени, подключен. .ный к датчику расхода ресурса, их блоку деления, интегратор, сумматор, подключенный к блоку умножения, датчик расхода ресурса через интегратор подключен к блоку деления, к сугв.атору, соединенному с блоком сравнения, подключенным к интегратору (1 j.

Однако это устройство служит только для определения используемого ресурса изделия и не позволяет определить момент его восполнения (регенерации), от правильного выбора которого зависит время полезного функционирования системы.

Наиболее близким пО технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее датчик времени, выход которого подключен к блоку челинейности и к первому блоку умножения;выход которого через первый сумматор соединен с входогл блока деления,выход -которого подключен к первому входу второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом интегратора, выход второго блока умножения подключен к блоку сравнения, выход которого соединен с элементами И, которые подключены к регистратору непосредственно и через второй сумматор и третий блок умнок:ения (2).

Однако данное устройство также служит только для определения используемого ресурса изделия и не позволя15 ет определить время его регенерации.

Целью изобретения является повышение:информативносъ-ч устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик времени, выход которого подключен к входу перцого блока нелинейности, первый элемент сравнения, первый выход которого соединен с первым вхо25 дом первого элемента и второй элемент И, блоки умножения, блок деления, выход которого подключен к первому входу первого блока умножения, сумматоры, интегратор и регистратор

30 вход которого соединен с выходом третьего элемента И, введены датчик

982043 расхода ресурса, блоки нелинейности, блок возведения в степень, элемент НЕ, второй элемент сравнения и счетчик, выход которого подключен к первому входу первого элемента сравнения и,к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с первыми входами блока возведения в степень и блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого элемента сравнения, который соединен с первым входом второго элемента И, выход первого блока умноже,ния подключен к первому входу блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока возведения в степень, второй вход которого через эле- 5 мент. НЕ подключен к выходу первого блока нелинейности, который через вто. рой блок нелинейности соединен с вторым входом второго блока умножения, выход которого подключен к входу 20 первого сумматора, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого через третий блок нелинейности подключен к первому входу интегратора, выход которого че- g5 рез четвертый блок нелинейности соединен с первым входом второго сумматора, выход которого подключен к первому входу, второго блока сравнения, выходы которого соединены с пер- 30 вым входом третьего элемента И и с входом датчика времени, выход которого подключен к входу счетчика, к второму входу интегратора и к второму входу третьего элемента И, датчик З5 расхода ресурса соединен с вторым входом первого блока сравнения, вторые входы второго сумматора и второго блока сравнения подключены к входу устройства.

Любые материальные объекты (системы) можно рассматривать как объекты, имеющие ограниченный ресурс "жизнедеятельности", который расходуется ,,ими в процессе функционирования.Система прекращает свое целевое функцио- 45 нирование в момент, когда ее ресурс полностью израсходован ° В дальнейшем система простаивает до тех пор, пока не Йолучит новую порцию этого ресурса. Очень важно при эксплуатации сис- 50 тем определить момент регенерации ресурса, чтобы избежать простои системы.

Пусть йЕ(0, +00) текущее время функционирования системы, r(t) — количество ресурса, выделенного для нейтрали- 55 зации возмущений в момент времени

Считаем, что каждое возмущение требует для своей нейтрализации единицу ресурса. При этом возмущения приводят к нарушениям в системе, вызыва- 60 ющим ее простой ° Будем полагать,так««te что поток возмущений подчинен пуассоновскому закону и при этом известна g (t) - интенсивность возмущений, требующая для нейтрализации часть ресурса r (t) ° Необходимость в пополнении ресурса наступает в тот момент времени, когда возмущение не удается устранить за счет имеющегося резерва. ресурса r(t), выделенного на нейтрализацию возмущений. В этом случае вероятность того, что в момент времени t не требуется исполнение ресурса, равна вероятности Р Ь() r(t) j того, что случайное число

L(t) нарушений в системе в момент времени t будет не более имеющегося резерва ресурса r(t), т,е.

« ®) л1() -л(с) ЬЮ- ®1=.r „., e

Полагая, что нарушения устраняются в момент их появления и события, связанные с устранением нарушений в каждый момент времени, независимы, получаем следующее выражение для вероятности P (t) = P(t y t) того, что в случайный момент времени 1." возникает необходимость пополнения ресурса из-за его нехватки, причем r 7 t, где t — текущий момент времени. Будем иметь

Р(3 = и Р(к), {2) к=« где P (К) определяется в соответствии с выражением (1) . Прологарифми- ровав выражение (2), полагая единицу измерения времени достаточно малой и переходя от дискретного времени к непрерывному, получим в пределе следующее, удобное для расчета, выражение

p(t) = ехр (JЬР(к)ак) вероятности того, что на интервале времени от 0 до t не потребуется пополнение ресурса, откуда

t, б

1--P(t) =Q.(t) =1- ЕХр (ХЕир(K)dK)

О есть вероятность того, что в момент времени t потребуется пополнение ресурса.

Используя выражение (1), вероятность Q(t) запишем

Q(+) = 4-ехр(еи z. — „:,— е ак).

« ь) л«(6) -WH)

Оптимальный момент времени t когда необходимо пополнить ресурс в системе, необходимо выбирать из условия, когда вероятность g(t) того, что в момент времени t потребуется пополнение ресурса, превысит некоторую заданную вероятность Р, т.е. будет выполняться Q (t) 7(Р, т. е. выражение для момента времени t запишется

t" aug)<-exp(ge k, е e )>ie>}.

Информация. о моменте времени t+ с которого следует производить регене98204 3 рацию ресурса, позволяет более целенаправленно осуществлять процесс эксп. луатации системы и получать путем проведения своевременного восстановления ресурса максимум времени ее полезного функционирования.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Схема содержит датчик 1 времени, счетчик 2, осуществляющий подсчет числа нарушений системы, датчик 3 30 расхода ресурса, первый элемент 4 сравнения, первый элемент И 5, первый блок б умножения с накоплением, вычисляющий значение факториала,первый блок 7 нелинейности, реализующий 15 функцию — (t), элемент НЕ 8, второй блок 9 нелинейности, реализующий фУнкцию Е, блок 10 возведения в степень, блок 11 деления, второй блок

12 умножения, первый сумматор 13, второй элемент И 14, третий блок 15 нелинейности, реализующий функцию () л () -хж) — е

1-0 1 интегратор 1б„четвертый блок 17 нелинейности, реализующий функцию р р р 1,г р Д ) второй сумматор ф.),дк -и )

i--О 1- I второй элемент 19 сравнения, третий; элемент И 20, регистратор 21

Устройство работает следующим образом.

В процессе функционирования систе-мы на нее в каждый момент времени, 35

;текущее значение которого вырабатывается датчиком 1 времени,воздействуют различные возмущения, которые приводят к нарушениям системы,вызывающим ее простой. При этом дат- 40 чик 1 времени с шагом 7 задает в порядке нарастания последовательность возможных 3начений времени

Г= С .1 +Ь Г, которые характеризуют возможный момент Регенерации РесуРса 45 системы.В счетчике 2 осуществляется подсчет числа нарушений, требующих для своего устранения соответствующее количество единиц ресурса, поступающего из датчика 3 расхода ресурса на первый вход первого элемента 4 сравнения, на второй вход которого поступает с выхода счетчика 2 количество нарушений в системе в данный момент времени. В первом элементе 4 сравнения сравнивается величина r(t) ресурса на нейтрализацию возмущений в системе с количеством нарушений i в системе. В случае, когда ресурса на нейтрализацию возмущений окажется не менее числа i нарушений в данный момент времени, т.е. r(t7 i), управляющий сигнал с первого выхода первого элемента 4 сравнения поступает нЪ первый вход первого элемента И 5, на второй вход которого с выхода счетчика 2 по- 65 ступает значение i числа нарушений в системе в данный момент времени. С выхода первого элемента И 5 значение числа нарушений в системе в данный момент времени поступает на второй вход первого блока б умножения, в котором подсчитывается значение факториала величины i, т.е. вычисляется

Выход датчика 1 времени также соединен с входом первого блока 7 нелинейности, реализующего функцию

- P (t), т. е. определяющего взятое с обратным з наком з начение интенсивности поступления возмущений в систему в каждый момент времени, вырабатываемый датчиком 1 времени. С выхода первого блока 7 нелинейности значение величины — P(t) поступает на элемент

НЕ 8, а также на вход второго блока

9 нелинейностей, реализующего функцию

Е-К+), с выхода элемента НЕ 8 значейие величины +k(t) поступает на второй вход блока 10 возведения в степень, на первый вход которого с выхода первого элемента H 5 поступает значение i числа нарушений. Вычисленное в блоке 10 возведения в степень значение величины W"(1) поступает на второй вход блока 11 деления, а на первый вход блока 11 деления с выхода первого блока б умножения поступает значение 1".. С выхода блока 11 деления значение величины 8 (+ поступает на первый вход второго блока 12 умножения, B котором оно умножается на значение величины g- .(, поступающее с выхода второго блока 9 нелинейности на второй вход второго блока 12 умножения. Вычисленное во втором блоке 12 умножения значение величины

)ГЬ) -х()

„., е поступает на первый вход первого сумматора 13, на второй вход которого подается. сигнал, устанавливающий его перед началом работы в нулевое состояние. В первом сумматоре 13 на второй вход подается сигнал, устанавливающий его перед началом работы в нулевое состояние. В первом сумматоре 13 с течением времени по мере расходования ресурса r (t) на нейтрализацию возмущений будет накапливаться значение величины "(Ч А () - (ц, „, е которое с выхода первоЯУ сумматора .13 поступает на первый вход второго элемента И 4. Когда в первом элементе

4 сравнения окажется, что весь запас ресурса т(й) в момент времени израсходован на нейтрализацию возмущений, т.е. будет выполняться неравенство

r(t)(i, то со второго выхода первого элемента 4 сравнения управляющий сигнал поступает на первый вход первого блока б умножения, устанавливающий его в исходное (единичное) состояние, а также на второй вход второго

982043

Формула изобретения

30 э лемента И 14. При этом с выхода второго элемента И 14 вычисленное в первом сумматоре 13 значение величины гЯ <(g) ® поступает на вход третьего блока 15 нелинейности, реализующего

Х -Л(+)

Еи2» ., е функцию Вычисленное в третьем блоке 15 нелинейностей значение подается на первый вход интегратора 16. на второй вход которого с выхода датчика 1 времени поступает значение текущего значения времени, являющегося верхним пределом интегрирования. С выхода интегратора 16 зна ЕиХ. Л Ж Ж „

v(e) чение величины;ео „х Ю поступает на вход четвертого блока 17 нелинейности, реализующего функцию

v® gË ) - ж ехр 5Ех —;, е Лх) l=O значение которой с выхода четвертого блока 17 нелинейности поступает на первый вход второго сумматора 18, на второй вход которого поступает значение константы "1". Во втором сумматоре 18 вычисляется значение вероятности

+ Ж0(+) -х(н

@ ей: <-ехеЦ ех,т., е B k) 1=О того, что в момент времени t потребуется пополнение ресуpñà. Вычисленное значение величины Q(t) с выхода второго сумматора 18 поступает на первый вход второго элемента 19 сравнения, в котором оно сравнивается со значением заданной вероятности Р, поступающим на второй вход второго элемента 19 сравнения. В случае,когда окахжется., что Q(t) < Р-, то с его первого выхода управляющйй сигнал поступает на вход датчика 1 времени на выдачу очередного значения времени и устанавливающее все элементы устройства в исходное нулевое состояние.

Если же во втором элементе 19 сравнения окажется, что Q(t) 7/ Гх,, то с его второго выхода управляющий сигнал поступает на второй вход третьего элемента И 20, с выхода которого снимается поступающее на его вход с выхода датчика 1 времени текущее значение времени t+, являющееся моментом времени, когда необходимо осуществлять регенерацию ресурса в системе. Значение этого времени подается на вход регистратора 21, сигнализируя о необходимости начать процесс регенерации ресурса.

Работа устройства на этом заканчивается.

Положительный эффект заключается в том, что предлагаемое устройство позволяет увеличить время полезного функционирования системы путем определения своевременного момента регенерации ресурса.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства можно оценить величиной предотвращения ущерба, вызванного срывом запланированных работ из-за простоя системы в связи с отсутствием ресурса.

Устройство для определения опти мального значения времени регенерации ресурса системы,,содержащее датчик времени, выход которого подключен к входу первого блока нелинейности, первый элемент сравнения, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй элемент И, блоки умножения, блок деления, выход которого подключен к первому входу первого блока умножения, сумматоры, интегратор и регистратор, вход которого соединен с выходом третьего элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него введены датчик расхода ресурса, блоки нелинейности, блок возведения в степень, элемент НЕ, второй элемент сравнения и счетчик, выход которого подключен к первому входу первого элемента сравнения и к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с первыми входами блока возведения в степень и блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого элемента сравнения, который соединен с первым входом второго элемента И, выход первого блока

40 умножения подключен к первому входу блока деления, второй вход которого соединен с вьходом блока возведения в степень, второй вход которого через элемент HE подключен к выходу первого блока нелинейности, который через второй блок нелинейности соединен с вторым входом второго блока умножения, выход которого подключен к входу первого сумматора, выход которого

50 соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого через третий блок нелинейности подключен к первому входу интегратора, выход которого через четвертый блок нелинейности соединен с первым входом второго сумматора, выход которого подключен к первому входу второго блока сравнения,выходы которого соединены с первым входом третьего элемента И и с входом датчика времени, выход которого подключен к входу счетчика, к второму входу интегратора и к второму входу третьего элемента И, датчик расхода ресурса соединен с вторым входом первого блока сравнения, вторые входы

6 второго сумматора и второго блока

982043

Составитель H. Ваганова

Редактор М. Петрова Техред М.Гергель Корректор Н. Король

Заказ 9716/71 Тираж 592 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, «(-35, Рауиская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 сравнения подключены к входу устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 783815, кл. G 97 С 3/10, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2892053/18-24, кл. G 07 С 3/10, 1980 (прототип).