Устройство для определения периода контроля технических систем — SU 1716540 (original) (raw)

)3 6 06 Р 15/4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Во. оз(2 1) 4804295/24(56) Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1066351, кл, 6 06 Р 15/46, 1980.Авторское свидетельство СССР М 1599870, кл, 6 06 Р 15/46, 1988.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДА КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании случайных процессов, например для определения периодичности контроля сложных технических систем. Цель(о ЯЛ оц 1 7 1 6540 изобретения - повышение точности определения оптимального периода контроля для сложных технических обьектов эа счет учета различной степени снижения эффективности их использования при отказе различных элементов. Она достигается введением группы одновибраторов 141-14 л, третьей группы блоков 151-1 Ъ умножения, группы коммутаторов 161-16 и сумматора 17. Каждый коммутатор группы включает в себя первый 18 и второй 19.элементы И, второй . одновибратор 20, элемент 21 дифференцирования, элемент 22 односторонней про димости, элемент НЕ 23 и элемент ИЛИ Сущность изобретения состоит в учете в можности использования технической системы в процессе ее восстановления после3 отказа отдельного элемента. 3 ил.150 55 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании случайных процессов, например для определения периодичности контроля сложных технических систем,Известно устройстао, содержащее сумматор, задатчики вероятностей отказов, блок управления, блоки умножения, генераторы случайных уровней, Недостатком устройства является низкая точность при определении оптимального периода контроля сложных технических устройств.Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее источник постоянного напряжения, группу генераторов случайных сигналов, группу задатчиков вероятностей отказов, первую группу блоков умножения, группу пороговых элементов, первую группу элементов И, группу сумматоров, первую группу ключей, вторую группу блоков умножения, группу блоков задания степени снижения эффективности технической системы при отказе, блок управления параметрами моделирования, блок определения эффективности работы технической системы и блок индикации, информационные входы задатчиков вероятностей отказов группы соединены с выходом источником постоянного напряжения, установочные входы - с соответствующими установочными выходами блока управления параметрами моделирования, а выходы - с входами первых сомножителей блоков умножения первой группы, входы вторых сомножителей которых связаны с выходами соответствующих генераторов случайных сигналов группы, а выходы - с входами соответствующих пороговых элементов группы, выход каждого из которых подключен к первому входу соответствующего элемента И первой группы, второй вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом из первой группы информационных выходов блока управления параметрами моделирования, а выходс информационным входом соответствующего сумматора группы, вход сброса каждого из которых подключен к одному из первой группы выходов сигналов сброса блока управления параметрами моделирования, выходы сумматоров группы соединены с информационными, входами соответствующих ключей первой группы, связанных управляющими входами с управляющим выходом блока управления параметрами моделирования, выходы ключей первой группы связаны с входами первых сомножителей блоков умножения второй группы, входы вторых сомножителей которых подключены к выходам соответствующих блоков задания 5 10 15 20 30 35 40 степени снижения эффективности технической системы при отказе группы, первая группа информационных входов блока определения эффективности работы технической системы связана с выходами соответствующих блоков умножения второй группы, вторая группа информационных входов - с соответствующими вторыми информационными выходами блока управления параметрами моделирования, а управляющий вход - с управляющим выходом блока управления параметрами моделирования.Недостаток устройства - низкая точность определения периода контроля сложных технических устройств вследствие неучета времени восстановления элемента после ее отказа.Цель изобретения - повышение точности определения оптимального периода контроля для сложных технических обьектов за счет учета различной степени снижения эффективности их использования при отказе различных элементов.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения периода контроля технических систем, содержащее источник постоянного напряжения, группу генераторов случайных сигналов, группу задатчиков вероятностей отказов, первую группу элементов И, группу сумматоров, первую группу ключей, вторую группу блоков умножения, группу блоков задания степени снижения эффективности технической системы при отказе. блок управления параметрами моделирования, блок определения эффективности работы технической системы и блок индикации, информационные входы задатчиков вероятностей отказов группы соединены с выходом источника постоянного напряжения, установочные входы - с соответствующими установочными выходами блока управления параметрами моделирования, а выходы - с входами первых сомножителей блоков умножения первой группы, входы вторых сомножителей которых связаны с выходами соответствующих генераторов случайных сигналов группы, а выходы - с входами соответствующих пороговых элементов группы, выход каждого из которых подключен к первому входу соответствующего элемента И первой группы, второй вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом из первой группы информационных выходов блока управления параметрами моделирования, а выход - с информационным входом соответствующего сумматора группы, вход сброса каждого из которых подключен к одному из первой группы выходов сигналов сброса блока управления параметрами моделирования выходы сумматоров группы соединены с информационными входами соответствующих ключей первой группы, связанныхуправляющими входами с управляющимвыходом блока управления параметрами 5моделирования, выходы ключей первойгруппы связаны с входами первых сомножителей блоков умножения второй группы,входы вторых сомножителей которыхподключены к выходам соответствующих 10блоков задания степени снижения эффективности технической системы при отказегруппы, первая группа информационныхвходов блока определения эффективностиработы технической системы связана с выходами. соответствующих блоков умножения второй группы, вторая группаинформационных входов - с соответствующими вторыми информационными выходами блока управления параметрами 20моделирования, а управляющий вход - суправляющим выходом блока управленияпараметрами моделирования дополнительно введены группа одновибраторов, третьягруппа блоков умножения, группа коммутаторов и сумматор, вход каждого одновибратора группы подключен к выходуодноименного порогового элемента группы, а выход связан с выходом первого сомножителя . одноименных блоков 30умножения третьей группы, вход второгосомножителя каждого из которых соединенс выходом одноименного блока заданиястепени снижения эффективности технической системы.при отказе группы, а выход - 35с входом одноименного слагаемого сумматора, вход (и+1)-го слагаемого которого свя-.зан с выходом блока определенияэффективности работы технической системы,.а выход - с входом блока индикации, 40управляющий вход каждого коммутаторагруппы подключен к выходу одноименного .порогового элемента группы, информационный вход - к соответствующему второмувыходу сброса блока управления параметрами моделирования, а выход - к входусброса одноименного задатчика вероятностей отказов группы, причем каждый коммутатор включает в себя первый и второй .элементы И, второй одновибратор, элементдифференцирования; элемент односторонней.проводимости, элемент НЕ и элементИЛИ, управляющий вход коммутатора подключен к входу элемента НЕ и к первомувходу первого элемента И, второй вход которого соединен с информационным вхо дом коммутатора, а выход - с входомвторого одновибратора, выход которогосвязан с входом дифференцирующего элемента, выход которого подключен к входу элемента односторонней проводимости, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход элемента НЕ связан с . первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с информационным входом коммутатора, а выход - с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого связан с выходом коммутатора,Сущность изобретения заключается в моделировании процесса эксплуатации сложного технического. устройства. В процессе эксплуатации техническое состояние определяется с помощью контроля и параметров, на значения которых влияют определенные элементы, входящие в состав технического устройства. Элементы обладают определенной интенсивностью отказов Ь. Отказы их подчинены экспоненциальному закону, т.е. ехр Ь. Если , ), 1 с и т.д, элементы влияют на величину 1-го параметра контроля, то вероятность отказа по 1-му параметру контроля определяется вероятностью Ротс=1-егдето= ф+ 11+А+.,Наличие отказа определяется по результатам контроля, Редкий контроль приводит к тому, что техническое устройство может находиться длительное время в сокстоянии скрытого отказа, 2, то 1=Ты; где То - случайное время нахождения устройства в состоянии скрытого отказа по 1-му параметру контроля, 1 - количество циклов контроля на интервале времени эксплуатации Тэ,Частый контроль приводит к.значительному простою устройства, связанному с временем контроля параметров К отк = %кгде тц - длительность конт= =1роля 1-го параметра.Для простых систем; где любой отказ приводит к отказу всего устройства, оптимальный период контроля будет такой, когда выполняется условие Тос+ т = мин;В сложных технических устройствах отказы отдельных элементов не всегда приводят к отказу всего устройства, а могут в той или иной степени снижать эффективность его использования по прямому назначению, Кроме того, в процессе контроля устройство тоже может быть использовано с определенной эффективностью(Эр) и эффективностью (Э) в состоянии скрытого отказа и в процессе его восстановления, Поэтому для сложных обьектов оптимальным периодом контроля является такой,.который обеспечивает минимальное значение суммы+ (1 - Эв)хы .1=1Оптимальный период контроля будет такой, при котором (1) минимально.СущеСтвенные отличия заключаются в том, что введение группы из и одновибраторов позволило сформировать импульсы длительностью гЪ, равные времени восстановления системы после отказа 1-го элемента, а введение третьей группы блоков умножения - подсчитать величину (1- -Эы) сЬ 1, введение группы коммутаторов обеспечило сброс задатчика вероятностей отказов в исходное состояние после каждого импульса с выхода соответствующего одновибратора, что дало возможность достичь цели изобретения.На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг, 2 - схема коммутатора; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство содержит источник 1 постоянного напряжения, группу генераторов 21- 21) случайных сигналов, группу 31-Зь задатчиков вероятностей отказов, первую группу блоков 41-4 П умножения, группу пороговых элементов 51-5, первую группу элементов И 61-6 о, группу сумматоров 71- 71), первую группу "ключей 81-8 п, вторую группу блоков 91-91) умножения, группу блоков 101-10 п задания степени снижения эффективности технической системы при отказе, блок 11 управления параметрами моделирования, блок 12 определения эффективности работы технической системы, блок 13 индикации, группу одновибраторов 141-14 п, третью группу блоков 151-15 п умножения, группу коммутаторов 161-16 п, сумматор 17, Каждый коммутатор 16) включает в себя первый 18 и второй 19 элементы И, второй одновибратор 20, элемент 21 дифференцирования, элемент 22 односторонней проводимости, элемент НЕ 23 и элемент ИЛИ 24.Информационные входы задатчиков 31- 3 вероятностей отказов группы соединены с выходом источника 1 постоянного напряжения, установочные входы - с соответствующими установочными выходами блока 11 управления параметрами моделирования, а выходы - с входами первых сомножителей блоков 41-4 о умножения первой группы, входы вторых сомножителей которых связаны с выходами соответствующих генераторов 2 1-2 л случайных сигналов группы,а выходы - с входами соответствующих пороговых эле ми соответствующих блоков 91-91)30 умножения второй группы, вторая группа 10 15 20 25 40 45 50 55 ментов 51-5 п группы, выход каждого из которых подключен к первому входу соответствующего элемента И 61-6 П первой группы, второй вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом из первой группы информационных выходов блока 11 управления параметрами моделирования, а выход- с информационным входом соответствующего сумматора 71-71) группы, вход сброса каждого из которых подключен к одному из первой группы выходов сигналов сброса блока 11 управления параметрами моделирования, выходы сумматоров 71-7 л группы соединены с информационными входами соответствующих ключей 81-8 п первой группы, связанных управляющими входами с управляющим выходом блока 11 управления параметрами моделирования, выходы ключей 81-8 п первой группы связаны с входами первых сомножителей блоков 9-91) умножения второй группы, входы вторых сомножителей которых подключены к выходам соответствующих блоков 101-101) задания степени снижения эффективности технической системы при отказе группы,первая группа информационных входов блока 12 определения эффективности работы технической системы связана с выхода. информационных входов - с соответствующими вторыми информационными выходами блока 11 управления параметрами моделирования, а управляющий вход - с управляющим выходом блока 11 управления параметрами моделирования, вход каж-. дого одновибратора 14) группы подключен к выходу одноименного порогового элемента 61 группы, а выход связан с входом первого сомножителя одноименных блоков 151-15 л умножения третьей группы, вход второго сомножителя каждого из которых соединен с выходом одноименного блока 101-10 задания степени снижения эффективности технической системы при отказе группы, а выход+с входом одноименного слагаемого сумматора 17, вход (и+1)-го слагаемого которого связан с выходом блока 121-12 определения эффективности работы технической системы, а выход - с входом блока индикации, управляющий вход каждого коммутатора 161-.16 п группы подключен к выходу одноименного порогового элемента 51-511 группы, информационный вход - к соответствующему второму выходу сброса блока 11 управления параметрами моделирования, а выход- к входу сброса одноименного задатчика 31-Зл вероятностей отказов группы, управляющий вход коммутатора 16) подключен к входу элемента НЕ 23 и к первому входу первого элемента И 18, второйвход которого соединен с информационнымвходом коммутатора 16, а выход - с входомвторого одновибратора 20, выход которого.связан с входом дифференцирующего элемента 21, выход которого подключен к входуэлемента 22 односторонней проводимости,выход которого соединен с первым входомэлемента ИЛИ 24, выход элемента НЕ 23связан с первым входом второго элемента 10И 19, второй вход которого соединен с информационным входом коммутатора 16, авыход - с вторым входом элемента ИЛИ 24,выход которого связан с. выходом коммутатора 16. 15В блоке 3 за счет заряда емкости формируется экспоненциальный закон распределения Ротс(т)=1-е , Вероятностьотказа каждой части устройства изменяетсясо своей скоростью в соответствии с 4, 20Технически реализуется за счет изменения.величины емкости конденсатора с блока 11управления, т.е. меняется постоянная времени заряда ВС-цепочки. Разряд емкостиосуществляется путем подачи напряжения5на ключ в блоке 3 с блока 11 управления.через коммутатор 16 по достижении Ты+тцили прис=Тц+ тц+ты,В блоки 101-10 П - 12 в коде заносятсязначения снижения эффективности использования технического устройствапри отказе его 1-й, )-й и т.д. части 1-3 ы, сниженияэффективности использования технического устройства при контроле и восстановле- .нии его 1-го, )-го и т.д. параметра 1-Эцы, 35значения длительности контроля опреде- .ленного параметра ( Ъ) и устанавливаютсядлительности импульсов одновибраторов14 и 20, пропорциональные среднему значению времени восстановления после отказа( ты).В блоке 11 осуществляется установка .величин емкостей блоков 3 обратно пропорционально интенсивностям отказов Ь,Одновибраторы 141-14 п включаютсяпри поступлении на их входы единичногоимпульса и выдают импульсы случайнойдлительности тъь равной времени восстановления системы после отказа 1-го элемента. Блок 16 в случае отсутствия отказа (фиг,З,а) пропустит сигнал сброса на сбросовыевходы задатчика 3 через время Тц+ гн поцепи; элементы НЕ 23, И 19 (так какс блока11 управления на второй входэлемента И 19также подается импульс сброса), элементИЛИ 24 (второй элемент И 18 закрыт).В случае возникновения отказа (фиг,З,б) блок 16 пропустит сигнал сброса на задатчик 3 через время Тю+ гь+ тъ по цепи; элементы 18, 20, 22, 21 и 24 (второй элементИ 19 закрыт).Устройство работает следующим образом,Изменение во времени вероятности отказов по закону Ротс(1)=1 - екаждой изчасти технического устройства, определяющих значение контролируемых параметров,моделируется задатчиком 3 (Ь - интенсивность отказов элементов, влияющих на значение 1-го параметра), На задатчики 3 (фиг,1) подается постоянное напряжение с источника 1. Происходит заряд конденсатора. Приэтом постоянная времени заряда каждого эадатчика 3 отлична от других и соответствуетинтенсивности отказов моделируемой частитехнического устройства. Емкости конденсаторов, а следовательно и постоянные времени заряда задатчиков 3 задаются блоком11. Таким образом, вероятность отказа элементов технического устройства, контролируемых 1-м параметром, меняется отвремени со своей скоростью в соответствиис 4, что отображено на диаграммах (фиг. 3а,б).Случайный характер изменения вероятности отказов моделируется путем перемножения напряжения задатчика 3 со,случайно изменяющимся напряжением генератора 2. Умножение происходит в блоках4.При достижении напряжением на выходах блоков 4 величины порога Опор,95""Цитат (где Оист - напряжение источника 1)срабатывают пороговые элементы 5. Величина порога в каждом случае в каждом из пканалов устройства достигается в общемслучае в разное время (фиг. 3 а,б), котороеопределяется постоянной времени заряданакопительного конденсатора задатчика 3данного канала. Срабатывание данного порогового элемента 5 соответствует возникновению отказа в части устройства,моделируемой данным каналом и контролируемой данным параметром контроля.Период эксплуатации Тэ, на котороммоделируется процесс использования технического устройства, периоды контроля покаждому параметру (Тк 1-Ткп) и длительности контроля каждого параметра ( т 1- Фп)устанавливаются в блоке 11, а в одновибраторах 141-14 д и 201-20 о - среднее значениевремени восстановления после отказа(ТЬ 1- 7 Ьп).При выбранных значениях этих величинв одних частях системы за время Тк отказ непроизойдет (фиг. З,а); а в других может произойти(фиг. З,б, го), причем в разное время.В этом случае после проведения контроля втечение времени т ь потребуется время на восстановление системы %п,Время с момента возникновения отказадо момента начала контроля представляет собой время, в течение которого имеет место открытый отказ 1 оь В течение этого времени техническое устройство функционирует с заниженной или равной нулю эффективностью использования Эь Время гы также различно для различных частей системы. В процессе контроля 1-го параметра и в процессе восстановления техническое устройство также может применяться с меньшей эффективностью (Эа).Эти промежутки времени (ты и гь) также в общем случае различны,При включении устройства, когда отказы не происходят, на выходах пороговых элементов 51-5 п сигналы отсутствуют. На соответствующие входы блоков 161-16 о поступают импульсы с блока 11 через время Ты+ щ, вторые элементы И 19 открываются, на выходе элементов ИЛИ 24 возникает сигнал на сброс задатчика 3 (фиг. З,а).В определенные моменты времени происходят отказы (фиг, З,б) и срабатывают соответствующие пороговые элементы 5, открываются соответствующие им элементы И 6, Импульсы с блока 11 поступают на соответствующие сумматоры 7, т,е. в них накапливается время скрытого отказа для каждой ветви устройства на весь цикл моделирования, По истечении установленного на блоке периода контроля Т данной .части технического устройства с этого блока подается импульс длительностью а. включающий схемы разряда задатчиков 3 и предотвращающий заряд емкости на время контроля соответствующего параметра. В соответствующий счетчик заносится единица, свидетельствующая о проведении однаго цикла контроля, При срабатывании порогового элемента 5 запускается соответствующий ему третий одновибратар 14, формируя на выходе импульс длительностью тЬь который поступает на первый вход третьего блока 15 умножения, на второй вход которого поступает сигнал (1-Эа) с соответствующего блока 10, с выхода блока 15 сигнал падается на сумматор 17. Таким образом, в него будет занесено произведение (1-Эц) тЬ,При срабатывании порогового элемента5 поступает импульс на входсоответствующего блока 16, в котором на выходе элемента НЕ 23 появляется "Лог, 0", предотвращающий прохождение сбросозого импульса иэ блока 11 через второй элемент И 19 через время Тц+ щ, На первый элемент И 18 подается потенциал, равный "Лог, 1", Поэтому через время Тк+ тЬ сбросовый импульс из блока 11 запускает второй одновибратор 20, который генерирует импульс гЪ 1, который через последовательно соединенные элементы 5 21, 22 и 24 осуществляет сброс накопительной емкости с задержкой на гЬ (так как сброс осуществляется по заднему фронту импульса длительностью гы). Следовательно, сброс произойдет через время Ты+ гы+ 7 ы.10 Аналогичным образом устройство работаетдо момента времени Тэ, когда завершен период эксплуатации технического устройства.Формула изобретения 15 Устройство для определения периодаконтроля технических систем, содержащее источник постоянного напряжения, группу генераторов случайных сигналов, группу задатчиков вероятностей отказов, первую 20 группу блоков умножения, группу пороговых элементов, первую группу элементов И, группу сумматоров, первую группу ключей, вторую группу блоков умножения, группу блоков задания степени снижения эффек тивности технической системы при отказе,блок управления параметрами моделирования, блок определения эффективности работы технической системы и блок индикации, информационные входы задатчиков вероят настей отказов группы соединены с выходом источника постоянного напряжения, установочные входы - с соответствующими установочными выходами блока управления параметрами моделирования, а выходы - с 35 входами первых сомножителей блоков ум-.ножения первой группы, входы вторых сомножителей которых связаны с выходами соответствующих генераторов случайных сигналов группы, а выходы - с входами са ответствующих пороговых элементов группы, выход каждого из которых подключен к первому входу соответствующего элемента И первой группы, второй вход каждого из которых соединен с соответствующим выхо дом из первой группы информационных выходов блока управления параметрами моделирования, а выход - с информационным входом соответствующего сумматора группы, вход сброса каждого из которых 50 подключен к одному из первой группы выходов сигналов сброса блока управления параметрами моделирования, выходы сумматоров группы .соединены с информационными входами соответствующих ключей 55 первой группы, связанных управляющими входами с управляющим выходом блока управления параметрами моделирования, выходы ключей первой группы связаны с входами первых сомножителей блоков умножениявторой группы, входы вторых сомножителей которых подключены к выходам соответствующих блоков задания степени снижения эффективности технической системы при отказе группы, первая группа информационных входов блока определения эффективности работы технической системы связана с выходами соответствующих блоков умножения второй группы, вторая группа информационных входов - с соответствующими вторыми информационными выходами блока управления параметрами моделирования, а управляющий вход - с управляющим выходом блока управления параметрами моделирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения оптимального периода контроля для сложных технических обьектов за счет учета различной степени снижения эффективности их использования при отказе различных элементов. в устройство дополнительно введены группа одновибраторов, третья группа блоков умножения, группа коммутаторов и сумматор, вход каждого одновибратора группы подключен к выходу одноименного порогового элемента группы, а выход связан с входом первого сомножителя одноименных блоков умножения третьей группы. вход второго сомножителя каждого из которых соединен с выходом одноименного блока задания степени снижения эффективности технической системы при отказе. группы. а выход - с входом одноименного слагаемого сумматора, вход (и+1)- го слагаемого которого связан с выходом блока определения эффективности работы технической системы, а выход - с входом 5 блока индикации, управляющий вход каждого коммутатора группы подключен к выходу одноименного порогового элемента группы, информационный вход - к соответствующему второму выходу сброса блока 10 управления параметрами моделирования,а выход - к входу сброса одноименного задатчика вероятностей отказов группы, причем каждый коммутатор включает в себя первый и второй элементы И, второй одно- .15 вибратор, элемент дифференцирования,элемент односторонней проводимости, элемент НЕ и элемент ИЛИ, управляющий вход коммутатора подключен к входу элемента НЕ и к первому входу первого элемента И, 20 второй вход которого соединен с информационным входом коммутатора, а выход - с входом второго одновибратора, выход которого связан с входом дифференцирующего элемента, выход которого подключен к 25 входу элемента односторонней проводимости, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход элемента НЕ связан с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с инфор мационным входом коммутатора, а выход -с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого связан с выходом коммутатора.1716540 ДЫ 2.Р Составитель Н,белинковаМ,Кобылянская Техред М.Моргентал Коррект Реда нд нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага Произ Заказ 614 Тираж Подписное ВНИИВИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/б

Смотреть

Устройство для определения периода контроля технических систем