Устройство для определения размера ресурсов восстановления технического объекта

Устройство для определения размера ресурсов восстановления технического объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для оптимизации объема ЗИПа. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет учета отремонтированных отказавших блоков и узлов. Сущность изобретения заключается во введении элемента задержки 18, накопительного 19, второго порогового элегчента 20, инвертора 21 и ключа 22 в каждую цепь моделирования отказов блоков технического объекта, с помощью которых учитывается эффект восстановления отказавших блоков. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 06 Г 15/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (61) 1434450 (21) 4892215/24 (22) 18.12,90 (46) 23.12.92. Бюл. М 47

"Opoc Qjac"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (72) Е.И. Бороденко, В,Ф. Кравцов, Б.И. Нагорнов и А.Д. Буханцов (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1434450, кл. G 06 F 15/20, 1988(прототип). (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РАЗМЕРА РЕСУРСОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА

„„59„„1783543 А2 (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для оптимизации объема ЗИПа. Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей за счет учета отремонтированных отказавших блоков и узлов, Сущность изобретения заключается во введении элемента задержки 18, накопительного 19, второго порогового элемента 20, инвертора 21 и ключа 22 в каждую цепь моделирования отказов блоков техническогЬ объекта, с помощью которых учитывается эффект восстановления отказавших блоков. 3 ил.

1783543 го счетчика, с входом останоеа генератора импульсов и подключен к выходу делителя частоты, выход генератора импульсов подключен к информационному входу делителя частоты, выход первого элемента И подключен к входу элемента HE и к управляк>щему входу элемента запрета, выход элемента HE подключен к второму входу второго элемента И, выход которого через линию задержки подключен к входу сброса делителя частоты, выход второго счетчика подключен к информационному входу блока выбора уровня peñóðñà, входы сброса первого и второго счетчиков всех цепей моделирования отказов блоков технического объекта объединейы и являются входом сброса устройства, выход первого элемента И каждой 1-й цепи моделирования отказов блоков технического объекта подключен к I-му входу выходного элемента И (i = 1,2„„,п; где n — количество цейей моделирования отказов блоков технического объекта), выход которого подключен к входам разрешения считывания всех индикаторов, Недостаток"устройства †. низкие функциональные возможности, что не позволяет определить оптимальный объем 3ИП для случая, когда отказавшие блоки, узлы и т.д. восстанавливаются и возвращаются в 3ИП.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет учета отремонтированных отказавших блоков, узлов и т.д. в объеме ЗИП.

Сущность изобретения заключается в том, что моделируется число отказов различных блоков. обладающих различной надежностью за время эксплуатации Т(первые счетчики, генераторы импульсов, делители частоты, формирователи экспоненциальных импульсов; генераторы случайных напряжений, блоки умножения, пороговые блоки, узлы выбора уровня ресурса). При заданной доверительной вероятности и доверительном интервале это число отказов сравнивается с числом необходимых опытов для получения заданной точности (первые элементы сравнения, блоки задания доверительного интервала), По результатам сравнения принимается решение о повторении цикла моделирования или их достаточности (первые и вторые элементы И, первые элементы НЕ, линии задержки). Определение достаточного размера ресурсов восстановления по каждому типу осуществляется по выражению

50

И объединен с первым входом второго эле- о мента И, с информационным входом второИзобретеййе относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании случайных процессов, например, для определения ресурсов восстановления технического объекта за допустимое 5 время.

Известно устройство, содержащее источник опорного напряжения и цепи моделирования отказов блоков технического объекта, каждая из которых состоит из фор- 30 мирователя экспоненциальных импульсов, генератора случайных напряжений, элемента запрета, блока умножейиК порогового блока, блока выбора уровня ресурса и индикатора, Недостаток устройства — низкие 15 функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности — прототийом — является устройство; содержащее источник опорного напряжению, выходной элемент И и цепи моделиро- 20 вания отказов блоков технического объекта, каждая из которых состоит из генератора импульсов, дели геля час готь1, первого и второго счетчика, схемы сравнения, блока за- . дания доверительного интервала, первого и 25 второго элемента И, линии задбржки, элемента НЕ, формирователя экспоненциальных импульсов, генератора случайных напряжений, элемента запрета, блока умйожения; порогового блока; блока выбора 30 уровня ресурса и индикатора, выхо)1тейератора случайных напряжений подключен к первому входу блока умножения, выход формирователя экспоненциальйых импульсов подключен к второму входу блока умно- 35 жения, выход которого через" пороговый блок подключен к управляющему входу блока выбора уровйя ресурса, группа информационных выводов которого подключена к

rpynrte информационных входов индикатора, выход окончания выбора блока выбора — уровня ресурса подключен к информационному входу первого элемента запрета, выход которого подключен к входу сброса формирователя экспоненциальных импуль- 45 сов, вход сброса блока выбора уровня ресурса является входом сброса устройства, входы задания опорного напряжения формирователей экспоненциальных импульсов всех цепей моделирования отказов блоков технического обьекта подключены к выходу источника опорного напряжения, выход первого счетчика подключен к первому входу схемы сравнения, второй вход которой подключен к выходу блока задания доверительно о интервала, выход схемы сраенения подключен к первому входу первого элемента И, второй вход первого элемента

N)=

N где N — достаточное число элементов j-го типа для обеспечения работы технического бъекта за время Т, 1783543

М вЂ” количество отказов, обеспечиваю- дешифраторы 38> — 38П, все ветви расчета щих требуемую точность; числа запаскых элементов одного уровня

nI — количество элементов j-ro типа, вос- ресурса 302 — 30m (т.е, кроме первой ветви становленных после их отказов(регулируе- 301) содержат вторые элементы запрета мые линии задержки, время задержки 5 392-39m. которых пропорционально времени восста- Формирователи 1<-1> экспоненциновления после отказов, накопительные альных импульсов представляют собой элементы, вторые пороговые блоки, инвер- RC-цепочку с электронным ключом, подторы и третьи элементы И); ключенным параллельно конденсатору. Он

m — количество, циклов моделирования 10 реализует вероятность отказа I-го элемента продолжительностью Т; технического устройства по закону г От (т) =

Существенные отличия заключаются в = 1 - е, где k — интенсивность отказов, л том, что ввели в каждую цепь моделирова- Закон реализуется за счет процесса заряда ния отказов регулируемуюлинию задержки, накопительного конденСатора. Электрокнакопительный элемент, второй пороговый 15 ный ключ закорачивает конденсатор, разряблок, инвертор и третий элемент И с их жая его при поступлении управляющего связями, что позволило учесть при форми- импульса с управляющего выхода узла выровании ЗИП возможкость замены отказав- бора уровня ресурса через первый элемент ших блоков блоками, которые отказали запрета. Генераторы 21-2„случайных наранееи были восстановлены,чемидостига- 20 пряжений выполнены по известным схеется цель изобретения - расширение функ- мам, содержащим в качестве первичного циональных возможностей, источника шума полуйроводниковый элеНа фиг,1 приведека структурная схема . мент и усилитель, Генераторы совместно с устройства для определения размера ресур- блоками умножения 31-3> обеспечивают сов восстановления технического объекта; 25 моделирование случайного процесса измена фиг.2 — структурная схема блока выбора нения POT(). Блоки 51-5л выбора уровня уровня ресурса; на фиг.3 — временные диаг- обеспечивают выбор элемента для восстараммы процесса эксплуатации, новления технического объекта такого уровУстройство содержит формирователи ня, к0торый позволяет устранить отказ за

1 -1П экспоненциальных импульсов, гене- 30 время, меньшее заданного допустимого, раторы 21-2д случайных напряжений, блоки Анализ уровня начинается с элемента само31-3П умножения, пороговые блоки 4I-4п, го низкого уровня, у которого время восстаблоки 51-5п выбора уровня ресурса, индика- новления каибольшее. Если оно больше торы 61-6п, генераторы 71-7ï импульсов; допустимого, то выбирается элемент более делители частоты 81-8п, элементы запрета 35 высокого уровня, у которого время восста91-9п, первые счетчики 101 — 10л, схемы 111- новления меньше, чем у предыдущего, Если

11п сравнения, блоки 12 -12П задания дове- и это время больше допустимого, то аналирительного интервала, первые элементы И зируется элемент следующего уровня и т.д.

13 — 13n, вторые элементы И 141-14ni линии до тех пор, пока время восстановления (т ) задержки 151-15д, вторые счетчики 161-16о, 40 не станет меньше допустимого (ТД. элементы HE 171-17п, элемент задержки Генератор 7-импульсов — типовой ГИ с

18 -18П, накопительные элементы 191-19п, управляющим входом. При поступлении вторые пороговые элементы 201-20 ., инвер- сигнала на управляющий вход импульсная торы 211-21П, ключи И 211-22п, совокуп- последовательность на выходЕ генератора ность одноименных блоков 1i-22 образует 45 отсутствует.

1-тую цепь моделирования отказов блоков Делитель частоты 8 предназначен для технического объекта 23ь где 1 — 1,2...Än, задания периода эксплуатации. Его коэфкроме этого устройство содержит источник .фициент деления соответствует периоду

24 опорного напряжения и элемент И 25, эксплуатации. Первый счетчик 10 йредназКаждый блок 5i выбора уровня ресурса co - 50 начен для подсчета количества отказов I-го, держит задатчик 26 постоянного коэффици- J-го и т.д. элементов, при которых выполняента, элемент 27 запрета, элемент НЕ 28, ются требования по достоверности (MI). элемент ИЛИ 29 и m ветвей расчета числа Элемент сравнения 11 сравнивает числа в запвскых элементов 301 — 30m одного уровня двоичном коде. Если число на первом входе ресурса, которые содержат задатчики 311- 55 больше числа на втором входе, ка выходе

31m постоянного коэффициента, первые элемента 11 потенциал логической единиэлементы 321-32m запрета, схемы 331-33е цы. При обратном соотношении на выходе сравнения, одновибраторы 341 — 34>, счетчи- элемента 11 потенциал логического нуля. ки 35> — 35m, узлы 361 — 36m деления, узел 371- Блок 12 задания доверительного интервала

37m выделения целочисленного значения, 1783543

Второй счетчик 16 предназначен для оп- 10 ределения количества циклов моделирования продолжительностью Т, 15

25 когда 4 О, Блок 37 выделения целочисленного значения выделяет целое число, которое по своему значению больше на единицу целой части дробного числа, поступившего на его вход. Устройство для 30 определения размеров ресурсов восстановления технического объекта работает следующим образом. Запускают генераторы 7 импульсов, и на блоки 11 — 1п подается nocto40

50

55 состоит из последовательно соединенных регулируемого источника постоянного напряжения и аналого-цифрового преобразователя. На нем устанавливается значение числа реализаций, которые необходимы для получения необходимого доверительного интервала при заданной доверительной вероятности, Все эти значения берутся из таблиц.

Элемент задержки 18I — стандартный элемент. Время задержки 13 устанавливается пропорциональным среднему времени ремонта отказавшего I-го блока технического объекта.

Йакопительный элемент 19 — RC-цепочка с накопительной емкостью, электронным ключом, подключенным к конденсатору для его разряда после окончания цикла моделирования длительностью Т и развязывающими диодами по первому и второму входу.

Второй пороговый элемент 20 на выходе имеет потенциал логичеСкой единицы, янное напряжение с выхода источника 24 опорного напряжения.

Происходит заряд конденсаторов, причем постоянная времени заряда каждого формирователя 1>-1< отлична от другйх и соответствует интенсивности отказов I-го элемента технического объекта, Таким об- разом, вероятность отказа каждого элемента изменяется со своей скоростью в соответствии с интенсивностью отказов Я .

Случайный характер изменения вероятности отказов моделируется путем перемножения напряжения на накопительном конденсаторе блока 11-1П со случайно изменяющимся напряжением блока 21 — 2п. Умножение. производится в блоках 31 — Зн, При достижении на выходе блока 3i напряжения логической единицы на выходе блока 4 также появляется напряжение логической единицы. это означает, что произошел отказ i-го элемента, Это напряжение поступает на вход I-ro блока 5i выбора ресурсов. В соотнетствии с логикой работы узла 51 на его выходе окончания выбора появляется импульс, который поступает на первый вход ключа И 22 и через элемент задержки 18 и инвертор 21 на входы накопительного элемента 19ь Так как в начальный момент времени потенциал на выходе накопительного

5 . элемента 19 нулевой и импульс через инвертор 21I поступит на его второй вход раньше, то на выходе порогового элемента потенциал логической единицы, которая поступает на второй вход ключа И 22 и записывается в счетчик 10 и одновременно поступает на йнформационный вход блока

9I. а также происходит сброс напряжения на выходе накопительного элемента 19 через его электронный ключ, на управляющий вход которого поступит сигнал с выхода второго порогового элемента 20 (момент времени t>, фиг.3).: ..

Одновременно в момент времени t> сигнал с выхода окончания выбора блока 5 поступает на информационный вход блока

9ь Если на управляющем входе блока 9I напряжение отсутствует, то импульс поступа-. ет на вход сброса блока 1,.где происходит разряд накопительного кондейсатора и на-, чинается новый цикл моделировайия Рот (т).

С выхода счетчика 10 информация поступает на схемы сравнения 11ь на второй вход которого поступает информация с блока 12ь

Если число; зайисанное в счетчике 10ь меньше числа, записанного в блоке 12I, то на выходе схемы сравнения будет потенциал логического нуля, который поступает на первый вход элемента И 13 (это свидетельствует о том, что требования по достоверно35 сти не выполнены).

Ка входе элемента И 13 может быть четыре комбинации входных сигналов

1 вход 0110

2 вход 0101

На обоих входах будут нули в том случае, когда требования по достоверности не выполнены и период эксплуатации Т не завершен. При выполнении требований по достоверности и завершении периода эксплуатации на обоих входах единицы. Если требования по достоверностйвыполнены, а период эксплуатации не завершен, то на входах элемента И 13 будет третья комбинация. Четвертая комбинация.соответствует завершенному периоду эксплуатации и невыполнению требований по достоверности. При первой комбинации входныхсигналов на выходе элемента И 13I будет потенциал логического нуля, который поступает на управляющий вход элемента Оь разрешая новый цикл моделирования P» (t), а также потенциал логического нуля с выхода элемента И 13 поступает íà I-й вход второго порогового элемента И 20, запрещая отображение на блоке 6. Потенциал логическо1 783543

10 та.

Аналогичным образом устройство работает по J...n цепям моделирования отказов.

Когда на всех входах элемента И 20 потенциалы логических единиц, на индикаторы

6> — 6л с выхода элемента И 20 подается сигнал, разрешающий отображение размера ресурсов по всем элементам технического объекта, При этом размер ресурсов по всем элементам технического объекта формируется

55

ro нуля, инвертированный в логическую единицу элементом HE 17ь поступает на один вход элемента И 14ь на другом входе которого потенциал логического нуля с выхода делителя Bь На выходе элемента И 14 по- 5 тенциал логического нуля и на сбросовом входе делителя Bi также потенциал логического нуля. В дальнейшем возможны третья либо четвертая комбинации. При наличии четвертой комбинации на входе элемента И 10

13ь т,е. когда период эксплуатации завершен (на выходе делителя частоты Bi потенциал логической единицы), а заданная достоверность не выполнена, необходймо произвести сброс информации в делителе 81 15 и начать новый этап моделирования, По сравнению с первой комбинацией отличие заключается в том, что на втором входе элемента И 14 потенциал логической единицы, который с некоторой задержкой через эле- 20 мент 15 подается на сбросовый вход делителя 8ь подготовив его тем самым к новому этапу моделирования Т, Задержка необходима для срабатывания схемы сравнения

11, элемента И 13 и элемента задержки НЕ 25

18.

При третьей комбинации, когда требовайия по достоверности выполнены, а этап моделирования Т не завершен, устройство работает до момента появления потенциала 30 логической единицы на выходе делителя частоты Bь При этом запрещается работа ГИ

7ь записывается очередная единица в счетчик 16 (количество реализованных периодов эксплуатации Т), на выходе элемента И 35

13 потенциал логической единицы, который поступает на управляющий вход элемента запрета 9ь прекращая реализацию новых экспоненциальных сигналов, а потенциал логической единицы, инвертированный в 40 логический ноль элементом задержки НЕ

18, поступает на вход сброса делителя частоты Bь предотвращая новый этап моделирования Т. Потенциал логической единицы подается также на 1-й вход второго порогового элемента И 20, подготавливая устройство к отображению информации на блоке

6I о необходимом размере ресурсов и его уровне по 1-му элементу технического объекс учетом его восстановления блоками, отремонтированными за время T, и повторно поступившими в ЗИП. Например, блок, отказавший в момент t<, будет восстановлен через г; и в момент времени t2 =- t1+

B момент времени сз происходит отказ 1-ro блока, но в счетчик 10 :информация не поступит, т.к. за время от t< до сз(фиг.3a) блок, отказавший в момент времени т1, будет восстановлен в момент 1 и будет исйользован для заменй в момент времени tj, Таким образом, к моменту времени ta произойдет два отказа, а в ЗИП будет включен адин блок (фиг.Зд) потому, что один блок будет восстановлен и возвращен для замены отказавшего, Аналогичным образом устройство работает дальше. К моменту времени Т по

I-му каналу будет 6 отказов (фиг.3a), а в 3 ИП включены 2 блока, а остальные отказы устраняются за счет отремонтированных в момент времени t2, t4; ttt, t1o, t

Вход сброса делителей 8 имеет развязывающую диодную цепочку (как второстепенная .не показана), включенную таким образом, что сброс информации блоков 8 происходит только с выхода 15ь Блок 5 выбора уровня ресурса работает следующим образом.

В исходном состоянии вводятся значения допустимого времени восстановления (Тд) в задатчик 26 постоянного коэффициента, значения времени восстановления элементами различного уровня — в задатчики

311 — 31m постоянных коэффициентов, причем г, > г,д > .Ä ) @am, т.е. в задатчик 31m введено время восстановления для элемента самого высокого уровня. блоки 26 и 31 представляют собой регулируемъ:е источники постоянного напряжения, напряжение на выходе которь|х устанавливается пропорциональным соответственно Тд (T>ij, В случае возникновения отказа потенциал логической единицы с Ггюка 4 поступает на вход элемента HE 2U инвергируется потенциал логического ", ля, i .;ор и постч1783543

12 пает на управляющие входы элементов запрета 27, 321-32m, разрешая тем самым сравнения Тд и гв1. Если f8< <Тд, то на выходе схемы сравнения 33 появляется потенциал логической единицы, который подается на управляющие входы элементов запрета 392-39m, запрещая тем самым выбор элементов со второго по! И-й уровень. С выхода 331 потенциал логической единицы поступает на вход одновибратора 341, который генерирует одиночный импульс. После записи импульса в счетчик 35> информация о количестве импульсов поступает на первый вход узла деления 361, на второй вход которого подается значение периодов эксплуатаций Т(со счетчика 21 ), которые были необходимы для выполнения требований по достоверности. С выхода блока 37информация о достаточном числе элементов I-ro типа для обеспечения работы технического объекта на время Т поступает на дешифратор

38>, с определенного выхода которого поступает на индикатор Gt. Если юм > Тд, то на выходе блока 33> напряжение логического нуля и происходит сравнение хек и Тд.

Если t>z.< Тд, то аналогичным образом считывается информация с соответствующего выхода дешифратора на индикатор 6. В случае re2 > Тд начинает работать третий уровень сравнения и т.д. Сигналом с выхода элемента ИЛИ 37 происходит управление разрядом накопительного конденсатора в блоке 1. После окончания работы счетчики

35>-35 очищаются сигналом по входу сброса.

Технические преимущества заключаются в mM, что применение устройства позволяет определить необходимое количество запасных элементов определенного уровня для восстановления технического обьекта после отказов в течение заданного периода

5, эксплуатации с заданной точностью с.учетом возможности восстановления отказавших элементов и возвращения их в ЗИП.

Положительный эффект состоит в уменьшении объема определяемого ЗИП и

10 сокращении экономических затрат на его комплектование, транспортировку, хранение и т.д.

Достижение цели изобретения подтверждается алгоритмом работы устройства.

15.

Формула изобретения

Устройство для определения размера ресурсов восстановления технического объ20 екта по авт.св. %1434450,отл ича ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет учета отремонтированных отказавших блоков, в каждую цепь моделирования отказов бло25 ков технического обьекта введены элемент задержки, накопительный элемент, инвертор, второй пороговый элемент и ключ, при этом выход окончания выбора блока выбора уровня ресурса соединен с входами элемен30 та задержки, инверФора и через ключ — с информационным вх6дом первого счетчика, выход элемента задержки соединен с информационным входом накопительного элемента, вход обнуления которого соединен с

35 выходом инвертора, а выход через второй пороговый элемент — с управляющим входом ключа, 1783543

1783543

Составитель Б.Нагорное

Редактор Т.Шагова Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор П.Гереши

Заказ 4518 Тираж Подписное

ВНИИПИ Го-..ударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101