Устройство для прогнозирования времени восстановления сложного технического объекта

 

Изобретение относится к вычислительной технике и средствам прогнозирования случайных процессов. Устройство содержит 1 задающий генератор 1, 1 элемент ИЛИ 2, 1 триггер 3. 1 элемент И4. 1 счетчик 5, 2 элемента совпадения 6,9, 3 формирователя импульсов 7, 41, 59. 6 элементов задержки 8, 18, 35, 42, 44, 45,1 генератор тактовых импульсов 10, 1 задатчик количества обслуживании объекта 11,1 блок хранения време- . г 2 ни восстановления обьекга 12, 6 блоков умножения 13, 16, 23. 28, 31, 57, 4 накапливающих сумматора 14, 24, 29. 36. 4 регистра 15, 25, 30, 37, 2 алгебраических сумматора 17, 20, 2 блока деления 19, 38, 3 блока оперативной памяти 31, 32, 49. 3 блока вычисления экспоненты 22. 27, 33, 2 блока дифференцирования 26, 54, 1 блок памяти рассчитанного прогноза 34, 1 задатчик точности прогноза 39,2 блока сравнения 40,58, 1 инвертор 43, 1 задатчик начального приближения 46, 1 блок памяти коэффициентов аппроксимации 47. 1 блок элементов ИЛИ 48, 1 блок расчета прогноза 50, 1 регистр хранения прогноза 51, 1 блок сумматора 52, 1 блок вычисления частных производных 53, 1 блок формирования матрицы частных производных 55,1 блок обращения матрицы 56, что обеспечивает повышение точности устройства за счет учета группы влияющих факторов и расширение его функциональных возможностей путем уточнения и фиксации значений основных факторов. 1 ил со С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (! 1) ся)з G 06 F 15/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1661797 (21) 4845226/24 (22) 23,05.90 (46) 15,07.92. Бюл, N. 26 (72) 3.В,Борисов, С.И.Городилов, А.В.Антоненко и С.Н.Решетняк (53) 621.396(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1661797, кл. G 06 F 15/46, 1989, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВА-.

НИЯ ВРЕМЕНИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

СЛОЖНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и средствам прогнозирования случайных процессов. Устройство содержит

1 задающий гейератар 1. 1 элемент ИЛИ 2.

1 триггер 3. 1 элемент И4, 1 счетчик 5, 2 элемента совпадения 6,9. 3 формирователя импульсов 7, 41, 59. 6 элементов задержки

8, 18. 35, 42, 44, 45,1 генератор тактовых импульсов 10, 1 задатчик количества обслуживаний объекта 11, 1 блок хранения времени восстановления объекта 12, 6 блоков умножения 13, 16, 23, 28, 31. 57, 4 накапливающих сумматора 14, 24, 29, 36, 4 регистра

15, 25, 30, 37, 2 алгебраических сумматора

17, 20. 2 блока деления 19, 38, 3 блока оперативной памяти 31, 32, 49, 3 блока вычисления экспоненты 22. 27,.33, 2 блока дифференцирования 26, 54, 1 блок памяти рассчитанного прогноза.34, 1 задатчик точности прогноза 39. 2 блока сравнения 40, 58, 1 инвертор 43, 1 задатчик начального приближения 46, 1 блок памяти коэффициентов аппроксимации 47, 1 блок элементов ИЛИ

48. 1 блок расчета прогноза 50, 1 регистр хранения прогноза 51, 1 блок сумматора 52, 1 блок вычисления частных производных 53, 1 блок формирования матрицы частных производных 55, 1 блок обращения матрицы

56, что обеспечивает повышение точности устройства за счет учета группы влияющих факторов и расширение его функциональных возможностей путем уточнения и фиксации значений основных факторов, 1 ил, 1748159

Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано для прогнозирования времени восстановления сложных технических объектов и является дополнительным к авт. св. М 1661797.

Целью изобретения является повышение точнос ги устройства за счет учета группы влияющих факторов и расширения его функциональных возможностей путем уточнения и фиксации численных значений основных факторов.

На чертеже представлена структурная схема устройства..

Устройство для прогнозирования времени восстановления сложного технического обьекта содержит задающий генератор 1, элемент ИЛИ 2, триггер 3, элемент И 4, счетчик 5, первый элемент 6 совпадения, первый формирователь 7 импульсов, первый элемент 8 задержки, второй элемент 9 совпадения, генератор тактовых импульсов (ГТИ) 10, задатчик 11 количества обслуживаний обьекта, блок 12 хранения времени восстановления обьекта, первый блок 13 умножения, первый накапливающий сумматор 14, первый регистр 15, второй блок 16 умножения, первый алгебраический сумматор 17, второй элемент 18 задержки, первый блок 19 деления, второй алгебраический сумматор 20, первый блок 21 оперативной памяти, первый блок 22 вычисления экспоненты, третий блок 23 умножения, второй накапливающий сумматор 24, второй регистр 25, первый блок 26 дифференцирования, второй блок 27 вычисления экспоненты, четвертый блок 28 умножения, третий накапливающий сумматор 29, третий регистр ЗО, пятый блок 31 умножения, второй блок 32 оперативной памяти, третий блок 33 вычисления экспоненты, блок 34 памяти рассчитанного прогноза, четвертый элемент 35 задержки, четвертый накапливающий сумматор Зб, четвертый регистр 37, второй блок 38 деления, задатчик 39 точности прогноза, первый блок 40 сравнения, второй формирователь 41 импульсов, третий элемент 42 задержки, инвертор 43, пятый элемент 44 задержки, шестой элемент

45 задержки, задатчик 46 начального приближения, блок 47 памяти коэффициентов аппроксимации, блок 48 элементов ИЛИ, третий блок 49 оперативной памяти, блок 50 расчета прогноза, регистр 51 хранения прогноза, блок 52 сумматоров, блок 53 вычисления частных производных отклонений, второй блок 54 дифференцирования, блок

55 формирования матрицы частных производных, блок 56 обращения матрицы, шестой блок 57 умножения, второй блок 58 сравнения и третий формирователь 59 импульсов.

Устройство работает следующим образом, 5 Предварительно проведем теоретическое обоснование работы устройства. В устройстве реализуют вычисление времени ta восстановления сложного технического объекта в зависимости от количества обслу10 живаний N, используя экспоненциальную аппроксимацию процесса восстановления

tBN = К ехр(-Ай), г (1,,-К ехр (-Л ij) Mum =1 (2) 25 по сравнению с усредненной величиной времени восстановления. В том случае. когда не ясен механизм процесса восстановления, необходимо .испольэовать

30 аппроксимацию более сложного вида, которая учитывает группу влияющих факторов

6 процесса восстановления (35 г

N S 01,Я > 00, j = 1,5 (3) Правомерность испол ьэовани я ап и рок0 симации (3) подтверждена на практике в частных примерах, Метод наименьших квадратав позволяет минимизировать функцию и оценить параметры 0;, j = 1,5, Аналитически выразить искомые коэффициенты не представляется возможным из-за наличия нелинейных членов системы уравнений; Получение модели (1), (3) и вычисление времени восстановления to +1 на следующем этапе восстановления производится в устройстве с задаваемым допусти,мым уровнем я, Указанныи алгоритм определения тв 1 реализуется следующим образом.

15 где К вЂ” искомый коэффициент процесса восстановления; — искомый коэффициент снижения времени восстановления, Использование аппроксимации (1) обус20 ловлено меньшими ошибками приближения

1748159

Перед началом работы в блок 12 (у которого информационный выход соединен с информационным входом) записываются N значений времени восстановления (5) (t8 «82 «BN)

Задатчик 11 формирует на выходе сигнал, соответствующий величине N, т,е. количеству значений статистируемой

10 величины. Задатчик 39 задает точность вычисления коэффициентов К и А аппроксимирующей модели по критерию (2)3адатчик 46 начального приближения величины

15 (6) ехр(- Л ) формирует на выходе сигнал логической единицы, соответствующий самому перво- 20 му грубому приближению А = О, Работа устройства начинается с подачи запускающего импульса от задающего генератора 1 на вход элемента ИЛИ 2, вход запуска генератора 10 и вход начальной ус-- 25 тановки блока 21 для установки (6); которая с выхода блока 21 поступает на входы блоков 22 и 27 и вход второго алгебраического .сумматора 20, С выхода элемента ИЛИ 2 запускающий импульс поступает на единич- 30 ный вход триггера 3, с выхода которого сигнал логической единицы поступает на первый вход элемента И 4. После запуска генератора 10 его импульсы постоянной частоты поступают на второй вход элемента И 35

4 и с выхода элемента И 4 на счетный вход счетчика 5, управляющий: вход блока 12 и. вход пятого элемента 44 задержки (задер- " живаются импульсы на время срабатйвания блоков 22 и 27 и первого 13, третьего 23. 40 четвертого 28 блоков умножения). С приходом первого импульса на управляющий вход блока 12 на его выходе форемйруется сигнал значения времени t ai первого восстановления, который поступает на входы 45 блоков 13 и 28. На выходе счетчика 5 фор- мируется сигнал i, соответствующий номеру статистируемой величины t8 и поступает. одновременно на первый вход первого элемента 6 совпадения, входы блоков 22 и:50

27 и вход четвертого элемента 35 задержки (задерживается сигнал на время срабатывания первого 22 и второго 27 блоков вычис-. " ления экспоненты). С выхода четвертого элемента 35 задержки сигнал поступает на 55 входы 23 и 28. Блоки вычисления экспоненты, умножения и деления и алгебраические сумматоры в устройстве выполнены в ваде постоянных запоминающих устройств, работающих в режиме считывания. Блок 22 по адресу, сформированному сигналами счетчика 5 и блока 2.1, формирует на выходе сигнал по заранее рассчитанной формуле ехр (- А 2i). Сигнал с выхода блока 22 поступает на вход четвертого накапливающего сумматора 36 и на вход блока 23. Аналогично сигнал exp{- g m l) с выхода блока

27 поступает на входы первого 13 и четвертого 28 блоков умножения. flo сформированным адресам с выходов первого 13. третьего 23 и четвертого 28 блоков умножения сигналы поступают на входы соответственно первого 14; второго 24 и третьего 29 накайливающих сумматоров. С выхода пятого элемента 44 задержки сигнал поступает на входы управления накапливающих сумматоров 14, 24, 29 и 36; которые при этом производят суммиррванеие входных сигналов. С приходом второго импульса и последующих до N на управляющий вход блока 12 на его выходе формируется сигнал значейия времени t8g и так.до t84.

С приходом N-го импульСа в накапливающих сумматорах 14, 24. 29.и 36 формируются соответственно величины.

N г е, *xp{ — Q i);

i=1

N ее;еха (— Ë t); =1

|еха (— 2 Am1);

i=1

Элемент 6 совпадения после достижения счетчиком 5 значения N формйрует на выходе сигнал, который поступает йа первый формирователь 7 импульсов. При этом последний укорачиваеет сигнал с выхода элемента 6 совпаденйя и формирует на выходе импульс. который поступает на вхОды управления регистров 15, 25. 30 и 37 и вход первого элемента 8 задержки (задерживается сигнал на малое время, в течение которого содержимое накапливающих сумматоров

14, 24. 29 и 36 записывается соответственно в регистрах 15. 25, 30 и 37). Импульс с выхода первого элемента 8 задержки поступает на входы обнуления накапливающих сумматоров 14, 24, 29 и 36, вход обнуления счетчика 5, а также на нулевой вход триггера 3 и переводит их в нулевое состояние, препят1748159 ствуя прохождению (N + 1)-ro импульса с генератора 10 через элемент И 4. Сигналы с первого 15 и второго 25 регистров поступают соответственно на первый и второй вход второго блока 16 умножения, который по сигналам с регистров 15 и 25 формирует на выходе сигнал и передает его на вход первого алгебраического сумматора 17, Сигна-, лы с третьего 30 и четвертого 37 регистров поступают соответственно на первый и второй входы пятого блока 31 умножения, который по сигналам с регистров 30 и 37 формирует на выходе сигнал и передает его на вход первого алгебраического сумматора

17.

По сформированному адресу с выхода первого алгебраического сумматора 17 сигнал поступает на вход блока 40 сравнения, вход блока 26 дифференцирования и вход второго элемента 18 задержки (задерживается сигнал на время срабатывания блока 26 дифференцирования). Блок 26 дифференцирования в частном случае может быть, выполнен в виде блока вычитания, второй вход которого соединен с первым входом через элемент задержки, величина которой равна периоду обновления информации на входе блока дифференцирования. Сигналы с выхода второго элемента 18 задержки и блока 26 дифференцирования поступают на входй первого блока 19 деления, на выходе которого формируется сигнал уточнения велйчины (4). Сигнал с выхода блока 19 поступает на вход сумматора 20, который формирует на выходе сигнал уточненной величины (4), т.е. лучшего приближения искомого коэффициента снижения времени восстановления по условию (2). С выхода второго алгебраического сумматора 20 сигнал поступает на информационный вход блока 32 и информационный вход блока 21. Блок 40 сравнения при превышении значения сигнала с выхода первого алгебраического сумматора 17 допусковым уровнем е, сформированным задатчиком 39, формирует на выходе сигнал, который поступает на второй формирователь 41 импульсов. Последний укорачивает сигнал с выхода блока

40 и формирует на выходе импульс, который поступает на вход инвертора 43 и вход третьего элемента 42 задержки (задерживается сигнал на время срабатывания блока 26 дифференцирования, первого блока 19 деления и второго алгебраического сумматора

20), С выхода элемента 42 задержки сигнал поступает на вход элемента 45 задержки ,(сигнал задерживается на время срабатывания блоков 32 и 33) и на управляющий вход блока 32, в котором запоминается и формируется на выходе величина (4), которая поступает на вход блока 33. С выхода первого

15 и четвертого 37 регистров сигналы поступают на.два входа блока 38 деления, на выходе которого формируется значение искомого коэффициента

К = твi ехР(— Л, ))/ ехр — 2 Л l,(7) =1 =1

15 которое поступает на второй вход блока 33, По сформированному адресу на его выходе формируется величина тв ч +,рассчитанная по формуле .твд + > = К ехр (- k, (N+1)}, (8) и передается на информационный вход блока 34 памяти рассчитанного прогноза. С вы20 хода элемента 45 задержки импульс поступает на управляющий вход блока 34, в котором запоминается прогнозируемое время восстановления (8) °

8 случае недостаточной точности сигнал допускового уровня г. меньше сигнала, . первого алгебраического сумматора 17 и с выхода блока 40 сравнения сигнал не поступит на второй формирователь 41 импульсов.

Соответственно на выходе инвертора 43 будет оставаться сигнал логической единицы, которнй поступает на вход второго блока 9 совпадения. В этом случае импульс с выхода элемента 8 задержки, поступая на вход блока 9 совпадения, формирует сигнал, который с выхода блока 9 совпадения поступает на второй вход элемента ИЛИ 2 и нэ управляющий вход блока 21, в котором запомина.ется уточненное. значение величины (6).

Сигнал проходит через элемент ИЛИ 2 и

40 поступает на единичный вход триггера 3, С выхода триггера 3 сигнал логической едини цы поступает на элемент И 4, который начи:нает повторно пропускать импульсы генератора 10. После этого работа перечис45 ленных блоков повторяется и в случае выполнения условия по точности результат будет храниться в блоке 34 памяти рассчитанного прогноза.

Импульс от задающего генератора 1 по50 ступает также на вход разрешения считывания блока 47 памяти коэффициентов аппроксимации Oj, которые до начала работы устройства заносятся в качестве начальных приближений, При этом сигналы.

55 равные по величине Hj поступают на вто- . руе rpynny входов блока 48 элементов ИЛИ и далее запоминаются в третьем блоке 49 оперативной памяти, с группы выходов -которого указанные сигналы поступают на группу входов блока 50 расчета прогноза, 1748159 .

О т = 01 &2озв465

{!2)

) (10) группу информационных входов блока 47 памяти коэффициентов аппроксимации и на группу входов второго слагэвмого блока 52 сумматоров, на группе выходов которого формируются сигналы в соответствии с формулой е (к — ) о 1 в(ц.(к,к=1,в,в,...

4< — 1) где g(о; f вектор частных производных функции (4) по каждому из коэффициентов аппроксимации Oj, J = 1,5;

6 — обратная матрица, полученная путем дифференцирование векторар(6 О ) по вектору коэффициентов аппроксимации

При первом выполнении алгебраического суммирования; когда на группе входов первого слагаемого блока 52 алгебраических сумматоров сигналы отсутствуют, на его группе выходов формируются сигналы, равные по величине g Эти сигналы поступают на группу входов блока 53 вычисления частных производны отклонений и нэ вторую группу входов второго блока 54 дифференцирования. На первый и второй информационные входы блока 53 вычисления частных производных отклонений поступают сигналы соответственно с выходов блока 12 хранения времени восстановления объекта и задатчика 11 количества обслуживаний объекта. На группе выходов блока 53 вычисления частных производных отклонений формирую гся сигналы, соответствующие вектору g (61) частных прОиэводных функции (4), а сигнал соответствующйй значениЮ самой функции (4) формируется на выходе и далее поступает на второй вход второго блока 58 сравнения, на первый вход которого поступает сигнал с выхода эадат. чика 39 точности прогноза. В случае выполнения условия. (О{..., % ) ((..

1 на выходе второго блока 58 сравнения формируется сигнал, который поступает на третий формирователь 59 импульсов. Последний укорачивает сигнал и формирует на выходе импульс, который поступает на вход обнуления блока 34 памяти рассчитанного прогноза и вход упрвления записью регистра 51 хранения прогноза. Блок 50 расчета прогноза в частном случае может быть выполнен в виде ПЗУ, на информационный вход которого поступает сигнал с выхода задатчика 11 количества обслуживаний объ5 екта. Сигнал с выхода блока 50 расчета прогноза, равный величине

О

10 поступает на информационный вход регистра 51 хранения прогноза и с проходом импульса на вход управления записью

15 регистра 51 запоминается. Сигналы, сфор". мированные на группе выходов блока 53 вычисления частных производных отклонений, поступают на первую группу входов второго блока 54 дифференцирования и

20 группу входов первого сомножителя шестбго блока 57 умножения. Сигналы с группы выходов второго блока 54 дифференцирова-. ния поступают на груййу входов блока 55 формирования матрицы частных производ25 ных ач а а ач ае, эо,вв, ае,ае, ав,ае, эв,зв, а1{ а{ à f, аf 8 ÷ ,еа,эв, зе,эе, ае,ао, аа,ав, ае, 35 с группы выходов которого сигнэль(поступают на группу входов блока 56 обращения матрицы G, который формирует нэ группе . выходов сигналы, которые поступают на

40 группу входов второго сомножителя шесто. го блока 57 умножителей. который формирует величину G g(9) и через группу . выходов передает на группу входов первого слагаемого блока 52 сумматоров. Уточнен45 ные коэффициентйаппроксимации в соот- ветствии с (9) формируются на группе, . выходов блока 52 сумматоров и поСтупают на первую группу входов блока 48 элементов ИЛИ и далее запоминаются в третьем

50 блоке 49 оперативной памяти, После этого работа устройства повторяется аналогично до выполнения условия по точности, Таким образом, благодаря введению.

55 новых элементов и связей повышается точность устройства, так как в отличие от прототипа, в котором используется один вид аппроксимации, учитываются имеющие место на практике все основные факторы, вли1748159

12 клонений, группа выходов которого соединена с группой входов первого сомножителя шестого блока умножения и с первой группой входов второго блока дифференцирования, а группа входов, вторая группа входов второго блока дифференцирования и первая группа входов блока элементов

ИЛИ связаны с группой выходов блока сумматоров, группа входов первого слагаемого которого подключена к группе выходов шестого блока умножения, а группа входов второго слагаемого, группа входов блока расчета прогноза и группа информационных входов блока памяти коэффициентов аппроксимации соединены с группой выходов третьего блока оперативной памяти, группа входов которого связана с группой выходов блока элементов ИЛИ, вторая группа входов которого подключена к группе выходов блока памяти козффициентов апп-

20 роксимации, вход разрешения считывания которого соединен с выходом задающего генератора, первый информационный вход блока вычисления частных производных отклонений связан с выходом блока хранения

25 времени восстановления объекта, а второй информационный вход и информационный вход блока расчета прогноза подключены к выходу задатчика количества обслуживаний объектов, группа входов второго сомножителя шестого блока умножения соединена с

30 группой выходов блока обращения матрицы, группа входов которого связана с группой выходов блока формирования матрицы блока дифференцирования, выход блока расчета прогноза соединен с информационным входом регистра хранения прогноза, выход второго блока сравнения связан с входом третьего формирователя импульсов, 40

Соста вител ь С. Городилов

Техред М.Моргентал - Корректор Н,Ревская

Редактор Е.Копча

Заказ 2506 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 яющие на процесс восстановления сложного технического объекта.

Кроме того, устройство уточняет и фиксирует в блоке памяти козффициентов аппроксимации численные значения основных факторов, на основе анализа которых можно получить рекомендации по распределению сил и средств для сокращения времени восстановления сложных технических объектов, Это является расширением функциональных возможностей устройства по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Устройство для прогнозирования времени восстановления сложного технического обьекта по авт. св. N 1661797, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства за счет учета группы влияющих факторов и расширения его функциональных возможностей путем уточнения и фиксации численных значений основных факторов, в устройство введены блок памяти коэффициентов апп.роксимации, блок элементов ИЛИ, третий блок оперативной памяти, блок расчета прогноза, регистр хранения прогноза, блок сумматоpos. блок вычисления частных производных отклонений, второй блок дифференцирования, блок формирования матрицы частных производных, блок обращения матрицы, шестой блок умножения, второй блок сравнения и третий формирователь импульсов, выход которого соединен с входом обнуления блока памяти рассчитанного значения прогноза и входом управления записью регистра хранения прогноза, вход третьего формирователя импульсов связан с выходом второго блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу задатчика точности прогноза. а второй вход — к выходу блока вычисления частных производных от35 частных производных, группа входов которого подключена к группе выходов второго