Устройство для вычисления уровня запасного оборудования технической системы

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании случайных процессов, например , для определения оптимального уровня1 запасного оборудования технической систе LJTi JTLJTf , мы. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства путем сокращения объема вычислительных операций за счет учета свойства одноэкстремальности целевой функции задачи. Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, счетчик 2, дешифратор 3, генераторы 4 и 5 линейно изменяющегося напряжения, коммутаторы 8 и 9, группы сумматоров 10 и 11, блоков 12 и 13 деления, блоков 14 умножения, блоков 15 сравнения, элементов НЕ 16, ключей 17, элементы ИЛИ-НЕ 18 и ИЛИ 20. Сущность изобретения заключается в последовательном сравнений величины вычисленных коэффициентов готовности с их предыдущим значением до прекращения возрастания величины результата вычисления. 3 ил. ч ел о 4D О Фаг.)

(19) (11) СОЮЗ СОВРТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК;; (Я)5 G 06 F 15/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4832258/24 (22) 29.05.90 (46) 23.08.92. Бюл. N. 31 (72) Е,И.Бороденко, И,С.Подчуфаров, В,Ф.Кравцов и В.А,Казарцев (56) Авторское свидетельство СССР

N 1434450, кл. G 06 F 15/46, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1448348, кл. 6 06 F 15/46, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

УРОВНЯ ЗАПАСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании случайных процессов, например, для определения оптимального уровня запасного оборудования технической систеЛуск

2 мы. Цель изобретения — повышение быстродействия устройства путем сокращения обьема вычислительных операций за счет учета свойства одноэкстремальности целевой функции задачи. Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, счетчик

2, дешифратор 3, генераторы 4 и 5 линейно изменяющегося напряжения, коммутаторы

8 и 9, группы сумматоров 10 и 11, блоков 12 и 13 деления, блоков 14 умножения, блоков

15 сравнения, элементов НЕ 16, ключей 17. элементы ИЛИ-НЕ 18 и ИЛИ 20, Сущность изобретения заключается в последовательном сравнении величины вычисленных коэффициентов готовности с их предыдущим значенйем до прекращенйя возраСтания величины результата вычисления. 3 ил.

1756904

Изобретение относится к вычислитель- ной работы устройства, вход пуска устройной технике и может быть использовано при ства подключен ко входам пуска генератоисследованиислучайных процессов, напри- ра прямоугольных импульсов и первого и мер для оп ед.л определения оптимального уровня второго генераторов линейно изменяющезапасного оборудования технической сис- 5 гося напря>кения.

Недостатком известного устройства явтемы, Известно устройство, содержащее бло- ляется низкое быстродействие и ри вычислеки умножения, элемент ИЛИ, элементы нии оптимального уровня запасного сравнения, генератор прямоугольных им- оборудования технической системы вслед- пульсов, счетчик, дешифратор и первую 10 ствие проведения расчетов всех значений группу локов деления, б о ов . ел ния, коэффициента готовности объекта "техничеHåäîñTàTõoì данного устройства явля- ская система — ЗИП" К, соответствующих ется длительность процесса вычисления всем A уровням комплектации ЗИП, и выбоуровня запасного оборудовании. ра из всех значений наибольшего.

Наиболее близкиМ по технической сущ- 15 Цель изобретения — повышение быстроности к предлагаемому является устройст- действия устройства путемсокращенияобьво, содер>кащее генератор прямоугольных ема вычислительных операций за счет учета импульсоа, счетчик, дешифратор, два гене- свойства одноэкстремальности целевой ратора линейно-изменяющегося напря>ке- функции задачи. ни я, два коммутатора, две группы 20 В устройство для вычисления уровня засумматоров, две группы блоков деления, пасного оборудования технической систегруппу блоков умножения, группу блоков мы, содержащее генератор прямоугольных сравнения","ийдикатор, два клЮча, выхОд ге- импульсов, счетчик, дешифратор, два гененератора пря. у т ра пря.4оугольных имйульсбв соеди.— ратора линейно-изменяющегося напряженен со счетным входом счетчика и с 25 ния, два коммутатора, две группы управля|ощими входами первого и второго . сумматоров, две группы блоков деления, ключей; вь ход счетчика связан с входом де- группу блоков умножения, группу блоков шифратора, выходы первогo и второго гене- сравнения; индикатор; два ключа, выход ге-. раторов . ли т ров . линейно-измейя|ощетося нератора прямоугольных импульсов соединапряжения подкл;очены соответственно к 30 нен со счетным входом счетчика и с информациойнымвходампервЬгби второго управляющими входами первого и второго ключей, выходы которых подключены соот- ключей, выход счетчика связан с входом деветственно к информационным входам пер- шифратора, выходы первого и второго генеkoro и в;орого коммутаторов, уйравляющие раторов . линейно-изменяющегося

"входы которых соед соединены с соответствую- 35 напряжения подключены соответственно к щими выходами дешифратора, выходы пер- информационным входам первого и второго ного коммутатора подключены Ко входам ключей, выходы которых подключены соот первых слагаемых сумматоров первой груп- ветствейно к информационным входам перпы и ко входам делимых блоков деления вого и вторбго коммутаторов, уйравляющие первой группы, входы делителей которых 40 входы которых соединены с соответствуюсоединены с выходамй соответствующих щими выходами дешифратора выходы персумматоров первой груйпы, а выходы под- вого коммутатора подключены ко входам ключены к входам первых сомно>кителей со- первых слагаемых сумматоров первой груп— ответствующих блоков умножения группы, пы и ко входам делимых блоков деления " входы сомножителей которых соединены с 45 первой группы, входы делителей которых выходами соответствующих блоков деления: соединен и с выходами соответствующих второй группы, выходы второго коммутато- сумматоров первой группы, à выходы подра подключены к входам первых слагаемых ключены к входам первых сомножителей соответствующих сумматоров второй груп- соответствующих блоков умножения группы, входы вторых слагаемых сумматоров 50 пы, входам первых сомно>кителей cooTGBTпервой группы подключены ко входу зада- ствующих блоков умножения- группы, ния времени восстановления"системы уст- входы вторых сомножителейкоторыхсоедиройства, входы вторых слагаемых нены с выходами соответствующих блоков сумматоров второй группы подключены ко деления второй группы, выходы второго входу задания времени безотказной работы 55 коммутатора поДключены к входам первых стройства, входы делителя и делимого каж- слагаемых соответствующих сумматоров дого блока деления второй группы соедине- второй группы, входы вторых слагаемых ны соответственно с выходами сумматоров первой группы подключены к соответствующего сумматора второй груп- входам первых слагаемых соответствующих

ы и со входом задания времени безотказ- сумматоров второй группы, входы вторых

ЛТоЩП= ЛС1 t

Л Tgi = Л С! 1ц Ч1, о + Toi эип

Г— — Кг1 Кг2,, То + Та То эип + Тв эип . - 5 (1) где То — среднее время безотказной работы технической системы;

Ты — среднее время восстановления технической системы при уровне запасов: 5

То эип — среднее время безотказной работы ЗИП при уровне запасов; слагаемых сумматоров первой группы подключены к входу задания времени восотановления Системы устройства, входы вторых слагаемых сумматоров второй группы подключены к входу задания времени безотказной работы устройства, входы делителя и делимого каждого блока деления второй группы соединены соответственно с выходами соответствующего сумматора второй группы и с входом задания времени безотказной работы устройства, вход пуска устройства подключен к входам пуска гене ратора прямоугольных импульсов и первого и второго генераторов линейно-изменя1ощегося напряжения, введены группа элементов НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ и группа ключей, первые входы всех блоков сравнения группы соединены с выходами соответствующих блоков умножения группы, а вторые входы всех блоков сравнения группы, кроме последнега, связаны с выхадами следуюн1их блоков умножения группы, выходы блокаB сравI! åi! Hë группы связаны с входами элемента ИЛИ-НЕ и с входами соатветству1ощих элементов HE группы, выходы блоков НF группы соединены с адресными входами индикатора и с управляющими входами соответствующих ключей группы, кроме последнего, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих блоков умножения группы, а выходы — с соответствующими информационными входами индикатора, выход последнего разряда дешифратара связан с управляющим входом последнего разряда дешифратора связан с управляющим входом паследнето ключа группы и с первым входом элемента

ИЛИ, выход элемента ИЛИ подключен к входуостановки генератора прямоугольных импул ьсов. Математическая сущность изобретения заключается в нахождении такого уровня запасов при ограничении его по стоимости, при котором коэффициент готовности объекта "техническая система — ЗИП" Gbm бы максимальным, 1а э гп — среднее время восстановления

ЗИП (o1 уровня ЗИП не зависит. заьисит толька от стратегии пополнения);

K« — коэффициент готовности техниче5 ской системы;

Кд — коэффициент готовности 3 И П.

С увеличением уровня комплекта запасов, т,е. от первичного элемента (резисторы, диоды и т,п.) к функциональным элементам

10 (ФЭ), от Ф3 к конструктивным блокам и так далее, уменьшается Тц1 (фиг.2), но возрастает стоимость каждого элемейта, что при ограничении на общую стоимость ЗИП приводит к уменьшению среднего времени

15 безотказной работы ЗИП Тызип (фиг„2). 8 соответствии с выражением (1) уменьшение

TQ: вызывает рост Krl, а уменьшение Тоэип — убывание К2 (фиг.3), В точке пересечения кривых К«и Kr2 лежит максимальное един20 ствен;ае значение К2 и уровень комплекта выбираегся па т,А (фиг.3). Значения То il

Твэип от уровня комплекта запасов не эаьисят, Задача решается при линейной зависимости

30 Для моделирования процесса нахождения оптимальнoro урЬвня ЗИП последовательно вычисляются дискретные значения коэффициента К, затем ега величина сравнивается с предыдущим его зйачением и, 35 если ана меньше, то процесс йродолжается, а если больше, "o прекращается, так как

-последнее вычйсленное значение Kr является максимальным.

Существенные отличия заключаются в

40 там, что введение связей блоков сравнения с выходами двух блоков умножения обеспечивает появление скачка напряжения на его выходе в случае превь шения последним результатом вычисления К предыдущего зна45 чения К(-1); введение группы ключей необходимо для начала работы индикатора и для отображения индикаторам оканчательнога значения Kr axc. Введение группы блоков НЕ обеспечивает нормальную рабо0 ту индикатора. Введение блока ИЛИ-НЕ потребовалась для того, чтобы остановить процесс вычисления йри определении

Кгмакс. Введение блока ИЛИ позволяет выделить импульс на запрещение работы гене5 ратора прямоугольных импульсов при достижении Кумаке.

На фиг,1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — диаграммы зависимости времени восстановления

1756904 технической системы (Тв) и времени безотказной работы ЗИП (Тоэип) от уровня комплектования ЗИП (однозначно связав со стоимостью элементов данного уровня

ЛСэип); на фиг.3 — диаграммы зависимости коэффициента готовности технической системы Кг . ЗИП вЂ” Ка, технической системы—

ЗИП вЂ” Кг от уровня комплектования ЗИП—

ЛСэип.

Устройство содержит генератор 1 пря5

10 вый 8 и второй 9 коммутаторы, сумматоры

10 -10п. 111-11п. первой и второй групп, блоки 121 — 12n и 13 —.13n деления первой и второй групп, блоки 14> — 14 умножения, 20 группу блоков 151 — 15П сравнения, элементы

HE 161 16,, группу ключей 171 — 17n, элемент

ИЛИ -НЕ 18, индикатор 19, элемент ИЛИ 20, ключи 21 и 22, Выход генератора 1 прямоугольных импульсов соединен со счетным входом счет- 25 чика 2 и с управляющими входами первого

21 и второго 22 ключей, выход счетчика 2 связан с входом дешифратора 3. выходы первого 4 и второго 5 генераторов линейноизменяющегося напряжения подключены 30 соответственно к информационным входам первого 21 и второго 22 ключей, выходы которых подключены соответственно к информационным входам первого 8 и второго

9 коммутаторов, управляющие входы кото- 35 рых соединены с соответствующими выходами дешифратора 3, выходы первого коммутатора 8 подключены к входам первых слагаемых сумматоров 101 — 10, первой группы и к входам делимых блоков 121-12п де- 40 ления первой группы, входы делителей

121-12, которых соединены с выходами соответствующих сумматоров 101-10п первой группы, а оыходы подключены к входам первых сомножителей соответствующих блоков 45 14> — 14, умножения группы, входы вторых сомножителей 141 — 14, которых"соединены с выходами соответствующих блоков 13t—

13 деления второй группы, выходы второго коммутатора 9 подключены к входам первых 50 слагаемых соОтветствующих сумматоров

111 — 11n второй группы, входы вторых слагаемых сумматоров 101 10п первой группы подключены к входу 6 задания времени восстановления системы устройства, входы 55 вторых слагаемых сумматоров 11> — 11 второй группы подключены к входу 7 задания времени безотказной работы устройства, входы делителя и делимого каждого блока моугольных импульсов, счетчик 2, дешифра- . тор 3, первый 4 и второй 5 генераторы . линейно-изменяющегося напряжения, вход

6 задания времени оосстановления, вход 7 задания времени безотказной работы, пер- 15

131 — 13n деления второй группы соединены соответственно с выходами соответствующего сумматора 111-11 второй группы и с входом 7 задания времени безотказной работы устройства, Вход пуска устройства подключен к входам пуска генератора 1 и рямоугольных импульсов и первого 4 и второго

5 генераторов линейно-изменяющегося напряжения, первые входы всех блоков 15115п сравнения группы соединены с выходами соответствующих блоков 141-14п умножения группы, а вторые входы всех блоков 15 -15п сравнения группы, кроме последнего 15П, связаны с выходами следующих блоков 14> — 14n умножения группы, выходы блоков 15>-15> сравнения группы связаны с входами элемента ИЛИ-НЕ 18 и с входами соответствующих элементов НЕ.

161 — 16n группы, выходы блоков НЕ 16 -16п группы соединены с адресными входами индикатора 19 и с управляющими входами соответствующих ключей 171-17>-1 группы, кроме последнего 17п. информационные входы которых соединены с выходами соответствующих блоков 14>-14п умножения группы, а выходы — с соответствующими информационными входами индикатора 19, выход последнего разряда дешифратора 3 связан с управляющим входом последнего ключа 17П группы и с первым входом элемейта ИЛИ 20. выход элемента ИЛИ 20 подключен к входу остановки гейератора 1 прямоугольных импульсов.

Устройство работает следующим обра- . зом;

В исходном состоянии устанавливаются частоты следования импульсов генератора 1

Е. - — = tg p ИТоэип = tg V/Л Тв, 1

Тп значение напряжений и углы на выходах генераторов 4 и 5, напряжения, пропорциональные Твэип и Тп на входах 6 и 7. На оба входа блока 15 сравнения подается "0", на его выходе формируется сигнал "1", который элементом ИЛИ-НЕ 18 инвертируется в

"0", и работа устройства не запрещается, С приходом сигнала пуска на выходе генератора 1 появляется импульс. который поступает на счетчик 2, с выхода которого кодовая комбинация поступает на вход дешифратора 3. На выходе дешифратора 3 появляется потенциал, который подается на управляющие входы коммутаторов 8 и 9, разрешая тем самым коммутацию напряжения с выходов генераторов 4 и 5 на выходы коммутаторов 8 и 9, так как на длительность импульса с генератора 1 открыты элементы

1756904

21 и 22. Напряжение с выхода генератора 4 (в момент t<. фиг.2), пропорциональное значению Т зип для самого низкого уровня комплектов, поступает нэ вход первогО сум- матора 101 и вход первого блока 121; на 5 другой вход первого сумматора 10t подается постоянное напряжение с входа 6, пропорциональное Твэип. С выхода первого сумматора 101 напряжение поступает на вход первого блока 121 деления, а с его 10 выхода - на первый вход первого блока 141 умножения. Напряжение с выхода генератора 5 (0 момент to), пропорциональное значению Тщ для самого низкого уровня комплектов, поступает на вход первого сум- 15 маторэ 111, на другой вход которого подается постоянное напряжение, пропорциональное То, С выиода сумматора 111 напряжение поступает в первый блок 13 . нэ другой вход 20 которого подается напряжение, пропорциональное Т . Напряжение с выхода блока 131 поступает на второй вход первого блока 14t умножения, где и происходит вычисление

Кг для самого низкого уровня комплектов. 25

В момент времени ti (фиг.2) с выхода генератора 1 на вход счетчика 2 поступает второй импульс, а следовательно, с второго выхода дешифратора 3 открываются вторые выходы коммутаторов 8 и 9, на информаци- 30 онные входы которых подается напряжение с выходов генераторов 4 и 5 для второго уровня запасов (стоимость элементов дан- ного уровня 2 Л С). Аналогичным образом происходит вычисление Kð, 35

Напряжение с выхода блока 141, про- порциональное Кг, подается на первые вхоI ды ключа 17t и блока 15t, подготавливая их открытие, а с выхода блока напряжение 14, пропорциональное Кг — на первые входы 40 я ключа 17 и блока 152 сравнения, а кроме того, на второй вход блока 151. На обоих входах блока 151 сравнения сигналы сохра-. няются до момента выполнения им операции, благодаря применению блоков 14 — 14П 45 умножения с задержкой во времени сигнала на выходе, Если К, > К,, то нэ выходе блока 15< и возникает единичный импульс напряжения.

Если Kr с Кг, то на его выходе присутствует 50

И логический 0". В первом случае единичный импульс с выхода блока 15t не проходит на выход блока 18, он инвертируется блоком

НЕ 1.6t в "0" и поэтому нэ ключ 17t индикатор 19 не срабатывает. Вычисление значе- 55 ний Kr и сравнение их по величине друг с другом продолжается подобным образом следующими по порядку блоками 14;-15. до тех пор, пока не появится К " < К (. В этом случае процесс вычисления прекращается, на индикаторе высвечивается его значение, так как на выходе блока 15ь1 "0", а нэ выходе соответствующего ему блока HE 16ь1 появляется "1", срабатывает ключ 17ь1, устанавливая индикацию значения Kr aKc. на выходе блока ИЛИ-НЕ 18 — ".1". Поступая на вход блока ИЛИ 20, она вызывает появление сигнала на останов на его выходе .

Генератор 1 останавливается. на выходе дешифратора исчезает сигнал. В случае, когда Кгмакс = Kfп, тогда с йоследнего и-го выхода дешифратора 3 подается импульс нэ управляющий вход ключа 17П и на индикатор 19. Происходит высвечивание последнего.значения коэффициейта К. Кроме того, этот импульс с последнего выхода дешифратора 3 проходит через блок ИЛИ 20 на оста нов генератора 1 и прекращается работа устройства. На индикаторе 19 остается отображение значеййя Кгмакс в цифровом виде.

Таким образом, последовательное сравнение величины вычислейных коэффициентов готовности К с их предыдущим значением дает возможнос гь сократить число вычислений, так как согласно предлагаемому алгоритму не требуется производить вычисление всех значений Кг, что повышает быстродействие устройства практически в два раза.

Формула изобретения

Устройство для вычисления уровня за-. пасного оборудования технической системы, содержащее генератор прямоугольных импульсов, счетчик; дешифратор. два генератора линейно измейяющегося напряжения, два коммутатора, две группы сумматоров, две группы блоков деления, группу блоков умножения, группу блоков сравнения, индикатор, два ключа, выход генератора прямоугольных импульсов соеди- . нен со счетным входом счетчика и с управляющими входами первого и второго ключей, выход счетчика связан с входом дешифраторэ. выходы первого и второго генераторов линейно изменяющегося напряжения подключены соответственно к информационным входам первого и второго ключей, выходы которых подключены соответственно к информационным входам первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, выходы первого коммутатора подключены к входам первых слагаемых сумматоров первой группы и к входам делимых блоков деления первой группы, входы делителей которых соединены с выходами соответствующих сумматоров первой групйы, а выходы под1756904 ключены к входам первых сомножителей. одноэкстремальности целевой функции засоответствующих блоков умножения груп- дачи. в устройство дополнительно введены пы, входы вторых сомножителей которых группа элементов НЕ, элемент ИЛИ-HE., соединены с выходами соответствующих элемент ИЛИ и группа ключей, первые вхоблоков деления второй группы, выходы вто- 5 ды всех блоков сравнения группы соединерого коммутатора подключены к входам ны с выходами соответствующих блоков первыхслагаемыхсоответствующих сумма- умножения группы. а вторые входы всех торов второй группы, входы вторых слагае- блоков сравнения группы, кроме последне- мых сумматоров первой группы го, связаны с выходами следующих блоков подключены к входу задания времени вос- 10 умножения группы, выходы блоков сравнестановления системы устройства, входы ния группы связаны с входами элемента вторых слагаемых сумма оров второй груп- ИЛИ-НЕ и входами соответствующих элепы подключены к входу задания времени ментов HE группы, выходы блоков НЕ групбезотказной работы устройства, входы де- пы соединены с адресными входами лителя и делимого каждого блока деления 15 индикатора и с управляющими входами совторой группы соединены соответственно с ответствующих ключей группы, кроме повыходамй соответствующего сумматора следнего, информационные входы которых второй группы и с входом задания времени соединены с выходами соответствующих безотказной работыустройства, вход пуска блоков умножения группы, а выходы — с устройства подключен к входам пуска гене- 20 соответствующими информационными вхоратора прямоугольных импульсов и первого дами индикат6ра, выход последнего разряи второго генераторов линейно изменяюще- да дешифратора связан с управляющим гося напряжения,отличаю щееся тем, "входом последнего ключа группы и с перчто, с цЕльЮ повышения быстродействия ус- вым входом элемента ИЛИ, выход элемента тройства путем сокращения обьема вычис- 25 ИЛИ подключен к входу остановки генералительных операций путем учета свойства тора прямоугольных импульсов, ть т