Пристрій для моделювання імовірності відмов технічної системи

Пристрій для моделювання імовірності відмов технічної системи, який містить схеми порівнянь, схеми І, блок констант, дешифратори, індикатор, що відрізняється тим, що в нього додатково введені генератор лінійної напруги, перший та др угий тригери, ключ, інтегратор, перший, другий і третій лічильники, блок задання параметрів, перший та другий генератори тактових імпульсів, постійні запам'ятовуючі пристрої, ци фро - аналоговий перетворювач, першу і другу схеми АБО, перший і другий регістри, причому входи скидання генератора лінійної напруги, інтегратора, другого лічильника, другі входи першого тригера, першої схеми АБО і перший вхід другого тригера об'єднані між собою і є входом пристрою, вихід блока задання параметрів підключений до інформаційних входів першого лічильника і генератора лінійної напруги, ви хід якого підключений до першого входу ключа, вихід якого підключений до другого входу інтегратора, а другий вхід з'єднаний з першим виходом першого тригера і підключений до першого входу першої схеми І, другий вхід якої підключений до виходу першого генератора тактових імпульсів, а вихід підключено до входу віднімання першого лічиль A (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ МОДЕЛЮВАННЯ ІМОВІРНОСТІ ВІДМОВ ТЕХНІЧНОЇ СИСТЕМИ 34309 ку, коли інтенсивність відмов є сталою величиною (l=const). Крім того, значення параметра lТ=1,2,...,m не дозволяє провести оцінки імовірності відмов тих технічних систем, для яких потрібні значення Т=1,5; 2,5 і т.д. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення пристрою, в якому за рахунок визначення кількості відмов технічної системи на заданому інтервалі часу функціонування з урахуванням зміни інтенсивності відмов під час функціонування системи підвищується точність при одночасному cпрощенні пристрою і розширенні його функціональних можливостей. Поставлена задача вирішується тим, що до пристрою, який містить схеми порівняння, схеми І, блок констант, дешифратори, індикатор у відповідності до винаходу додатково введені генератор лінійної напруги, перший та другий тригери, ключ, інтегратор, перший, другий і третій лічильники, блок задання параметрів, перший та другий генератори тактових імпульсів, постійні запам'ятовуючі пристрої, цифро - аналоговий перетворювач, першу і другу схеми АБО, перший і другий регістри, причому входи скидання генератора лінійної напруги, інтегратора, другого лічильника, другі входи першого тригера, першої схеми АБО і перший вхід другого тригера об'єднані між собою і є входом пристрою, вихід блока задання параметрів підключений до інформаційних входів першого лічильника і генератора лінійної напруги, вихід якого підключений до першого входу ключа, ви хід якого підключений до другого входу інтегратора, а другий вхід з'єднаний з першим виходом першого тригера і підключений до першого входу першої схеми І, др угий вхід якої підключений до виходу першого генератора тактових імпульсів, в ви хід підключено до входу віднімання першого лічильника, вихід якого з'єднаний з першим входом першого тригера, другий ви хід якого підключений до першого входу третьої схеми І, другий вхід якої підключений до виходу другого генератора тактових імпульсів, а вихід підключений до входу віднімання першого лічильника, вхід скидання якого з'єднаний з виходом першої схеми АБО, перший вхід якої з'єднаний з інформаційним входом другого лічильника, першим входом другої схеми І і підключений до виходу першої схеми порівняння, перший вхід якої підключений до виходу інтегратора, а другий вхід підключений до виходу цифро - аналогового перетворювача, вхід якого з'єднаний з адресними входами постійних запам'ятовуючих пристроїв і підключений до виходу третього лічильника, вихід другого лічильника з'єднаний з першим входом першого регістра і підключений до входу дешифратора, виходи якого підключені до відповідних входів вибору постійних запам'ятовуючи х пристроїв, виходи яких підключені до відповідних входів другої схеми АБО, вихід якої підключений до перших входів другої схеми порівняння і другого регістра, ви хід якого підключений до першого входу індикатора, а другий вхід підключений до виходу другої схеми І, др угий вхід якої з'єднаний з виходом другого тригера, другий вхід якого з'єднаний з другим входом першого регістра і підключений до виходу другої схеми порівняння, другий вхід якої підключено до виходу блока константи, вихід пер шого регістра підключений до другого входу індикатора. На фіг. 1 показано блок-схему пристрою, а на фіг. 2 - принцип дії. Інформаційні входи генератора лінійної напруги 1 і першого лічильника 2 з'єднані між собою і підключені до входу блока 3 задання параметрів. Вихід генератора 1 підключений до першого входу ключа 4, другий вхід якого з'єднаний з першим входом першої схеми І 5 і підключений до першого виходу першого тригера 6. Перший вхід тригера 6 підключений до виходу першого лічильника 2, вхід віднімання якого підключений до виходу схеми І 5, другий вхід якої з'єднаний з виходом першого генератора 7 тактових імпульсів. Другий вхід тригера 6 з'єднаний із входами скидання генератора 1, інтегратора 8, другого лічильника 9, з першими входами другого тригера 10, першої схеми АБО 11 і є входом пристрою. Вихід ключа 4 підключений до інформаційного входу інтегратора 8, вихід якого підключений до першого входу першої схеми порівняння 12, вихід якої підключений до інформаційного входу лічильника 9 і до перших входів першої схеми АБО 11 і другої схеми 113. Вихід другого тригера 10 підключений до другого входу др угої схеми І 13. Другий ви хід першого тригера 6 підключений до першого входу третьої схеми І 14, другий вхід якої підключений до виходу другого генератора 15 тактових імпульсів, а вихід підключений до входу віднімання третього лічильника 16, вхід скидання якого підключений до виходу першої схеми АБО 11. Вихід третього лічильника 16 з'єднаний із адресними входами постійних запам'ятовуючих пристроїв 171...17r і підключений до входу ци фро - аналогового перетворювача 18, вихід якого підключений до другого входу першої схеми порівняння 12. Вихід другого лічильника 9 з'єднаний із першим входом першого регістра 19 і підключений до входу дешифратора 20, виходи якого підключені до відповідних входів вибору постійних запам'ятовуючи х пристроїв 171...17r виходи яких підключені до відповідних входів другої схеми АБО 21. Вихід схеми АБО 21 підключений до перших входів др угої схеми порівняння 22 і другого регістра 23, другий вхід якого підключений до виходу другої схеми І 13, а вихід підключений до першого входу індикатора 24. Другий, вхід др угої схеми порівняння 22 підключений до виходу блока константи 25, а вихід підключений до других входів другого тригера 10 і першого регістра 19, вихід якого підключений до другого входу індикатора 24. Принцип роботи пристрою такий. Технічна система для підтримки заданої імовірності безвідмовної роботи Рзад повинна мати резервні елементи (блоки) для заміни елементів (блоків), які відмовлять. Кількість резервних блоків залежить від значення Рзад і тривалості функціонування. Подальші викладки стосуються те хнічних систем з ненавантаженим резервом. Відомо, що ненадійність резервної групи | елементів (один основний елемент та п-1 резервних) визначається як Λ(t )k - Λ(t ) e , k = n k! або наближеною формулою Qn = 2 ¥ å 34309 Λ (t )n e - Λ(t ) . Λ (t ) ö æ n! ç 1 ÷ n +1ø è Тоді імовірність безвідмовної роботи дорівнює Таблиця Qn @ Sip n -1 å … M P11 P21 P12 P22 … … P1m P2m . . . . . . . . . . . . . . . r Pr1 Pr2 … Prm Іншими словами, в першому ПЗП записаний перший рядок таблиці, в другому - др угий рядок і т.д. Генератор 1 лінійної напруги сумісно з блоком 3 задання параметрів виробляє лінійно наростаючу напругу, значення якої в будь який момент часу t пропорційні інтенсивності відмов l (t i ) . Змінні па t Λ (t ) = ò l(t )dt = lt . 0 Цей випадок розглянуто в [2]. Якщо технічні системи функціонують в нестаціонарних тяжких умовах експлуатації, то інтенсивність відмов підвищується. Однією з основних моделей підвищення для Λ(t ) є лінійна модель l - l0 l (t ) = l 0 + 1 t, Tmax раметри лінійної функції l 0 , l 1 , Тmax встановлюються з блока 3 задання параметрів. Перший генератор 7 тактових імпульсів сумісно з першим лічильником 2 визначають заданий час Т функціонування технічної системи. Інтегратор 8 обчислює поточне значення S. Другий генератор 15 тактових імпульсів сумісно з третім лічильником 16 визначають поточну адресу ПЗП 171…17r. Кількість станів лічильника 16 дорівнює m, початковий стан відповідає всім одиницям на його виході (одиничний стан), а тактові імпульси генератора 15 надходять до його входу віднімання. Кількість станів другого лічильника 9 дорівнює числу запасних блоків r. Цифро - аналоговий перетворювач 18 перетворює, поточний стан лічильника 16 в напругу в діапазоні [0,Smax]. Деши фратор 20 залежно від стану лічильника вибирає той чи інший ПЗП 17. Регістри 19 і 23 фіксують відповідно показання лічильника 9 та вміст комірки ПЗП 17, яка вибрана адресою з лічильника 16 та дешифратором 20. Блок константи 25 встановлює на своєму виході цифровий код імовірності безвідмовної роботи Рзад, з якою повинна функціонувати технічна система. Пристрій працює таким чином. Сигнал запуску надходить одночасно на вхід скидання генератора 1 лінійної напруги та на другий вхід першого тригера 6, переводячи його в стан, при якому на його першому виході утворюється високий потенціал, що відкриває ключ 4 та першу схему І 5. Крім того сигнал запуску переводить в початковий стан інтегратор 8 (S=0) та другий 16 і третій 9 лічильники за їх входами скидання. За командою запуску генератор 1 починає виробляти напругу лінійної форми, яка через ключ 4 надходить до інформаційного входу інтегратора 8. Параметри напруги задані блоком 3 задання параметрів. Імпульси першого генератора 7 тактових імпульсів через схему І 5 поступають на вхід віднімання першого лічильника 2, в якому записаний код заданого часу Т функціонування системи з блоку 3. Як тільки лічильник 7 перейде в нульовий стан, на його виході утворюється імпульс, що переводить тригер 6 протилежний стан, при якому ключ 4 і схема І 5 закриваються, а третя схема І 14 відкривається по першому входу високим потенціалом з другого ви ходу тригера 6. де l 0 - значення інтенсивності на початку функціонування, l 1 - можливе значення інтенсивності наприкінці деякого максимального часу Тmax. Відношення l 1 / l 0 показує ступінь деградації інтенсивності за деякий час функціонування. Тоді за визначений інтервал часу Т T Λ (t ) = ò l (t )dt = s . 0 Максимальне значення Smax відповідає випадку t=Tmax, a мінімальне Smin. Діапазон значень [0,Smax] можна проквантувати на m рівнів (наприклад 100) S Si = max . m За формулою n -1 S k e -S k! для різних значень Sі=1, і=1,¯m із діапазона [0,Smax] i n можна обчислити гарантовані імовірності Pn = 2 1 2 Λ(t )k - Λ( t ) e . k =0 k! Ці формули відповідають випадку, коли інтенсивність відмов l(t ) є сталою величиною, так що Pn = 1 - Q n = 1 å k =0 Pij , i = 1, r, j = 1, m Pij, і записати їх значення до постійних запам'ятовуючих пристроїв (ПЗП). На фіг. 2 зображено графік зміни інтенсивності відмов l = f (t ) в діапазоні часу t Î [0, Tmax ] , де Тmax максимально можливий час функціонування системи. Площа під графіком дорівнює Smax. На фіг. 5 зображено графік зміни інтенсивності відмов за період від 0 до T, де T – час, по закінченні якого треба визначити імовірність безвідмовної роботи системи при наявності резервних блоків. Площа під графіком дорівнює деякому значенню S