Устройство для определения оптимального периода контроля технического обслуживания изделия
Сущность изобретения: устройство содержит датчик 1 времени, три блока 3-5 умножения, два ключа 2,11, сумматор 6, два компаратора 7, 15, блок 8 нелинейности, элемент 9 памяти, два одновибратора 10.19, элемент ИЛИ 12, два инвертора 13, 16, генератор 14 линейно изменяющегося напряжения, два элемента И 17, 18, интегратор 10. 1-11-3-7-8-9-6-15-17-2-2, 11- 2, 3-4-6, 5-6, 12-14-7, 10-18-11. 10-17, 15-16-18-2, 7-9. 1 ил.
C0IO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 5 G 07 С 3/08
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4837510/24 (22) 16.04.90 (46) 07.11.92. Бюл. ¹ 41 (72) В.Д.Гришин, А.Н,Тимофеев и В.В.Лысак (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 758210, кл, G 07 С 3/08, 1978, Авторское свидетельство СССР
¹ 1688266, кл. 6 07 С 3/08. 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРИОДА КОНТРОЛЯ
ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ИЗДЕЛИЯ. Жц, 1774358 А1 (57) Сущность изобретения: устройство содержит датчик 1 времени, три блока 3 — 5 умножения, два ключа 2, 11, сумматор 6, два компаратора 7. 15, блок 8 нелинейности, элемент 9 памяти, два одновибратора 10. 19, элемент ИЛИ 12, два инвертора 13, 16, генератор 14 линейно изменяющегося напряжения. два элемента И 17, 18, интегратор 10. 1-11-3-7-8-9-6-15-17-2-2, 112, 3-4-6, 5-6, 12-14-7, 10-18-11, 10-17, 15-16-18-2, 7-9. 1 ил.
1774358
Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к контрольным устройствам, и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды контроля работоспособности изделия.
Известно устройство для определения оптимального периода контроля технического обслуживания изделия, содержащее датчик времени, блок нелинейности, интегратор, блок сравнения, элемент задержки, ключ, два блока перемножения, сумматор и блок деления. Оно позволяет определять оптимальный период технического обслуживания изделия по критерию максимума среднего значения времени полезного функционирования. Однако оно рассчитано только на экспоненциальный закон распределения с постоянной интенсивностью отказов, т,е. для изделий, у которых интенсивность отказов с течением времени не меняется.
Наиболее близко к предлагаемому устройство, содержащее датчик времени, блок нелинейности, интегратор, три элемента задержки, три элемента памяти, три ключа, компаратор, четыре блока перемножения, два сумматора и два блока деления. Оно позволяет определять оптимальный период технического обслуживания иэделия по критерию максимума коэффициента готовности.
Устройство-прототип рассчитано на изделия, у которых интенсивность отказов с течением времени не меняется, Цель изобретения — расширен ие области применения устройства за счет определения периода контроля изделий, у которых плотность вероятности появления отказов подчинена закону распределения Рэлея.
Любое изделие может находиться в одном из двух состояний: в рабочем — изделие исправно и в нерабочем — изделие в отказовом состоянии. В межконтрольный период нельзя судить о состоянии изделия. Контроль обычно связан с некоторыми затратами. С другой стороны, работа изделия в неисправном состоянии приводит к ущербу.
Отсюда возникает задача выбора такого межконтрольного периода, при котором суммарные средние затраты минимальны.
Введем следующие допущения. Время контроля равно нулю, т.е. контроль осуществляется мгновенно, Затраты на проведение контроля равны С». 3а единицу времени работы изделию в неисправном состоянии наносится ущерб на величину
Ñn. Вероятность появления отказа в изделии на интервале времени между проверками.равна q.
Тогда функция суммарных затрат принимает следующий вид:
С=С» и+Со(7n"t) где n — число проверок;
5 т, — момент времени проведения и-й проверки;
1 — момент появления отказа в изделии.
Если в результате контроля окажется, что изделие находится в исправном состоя10 нии, продолжается эксплуатация изделия по назначению. Если в результате контроля обнаружится отказ. проверяют состояние изделия.
Полагаем, что правило проверок изде15 лия является вероятностным, т.е. вероятность появления отказа в изделии на интервале времени между ()-1)-й и J-й проверками P(t - Тогда ., -о, J=1,2,3...„ 1 — Р (т — ) F(0)=0. Для времени первой проверки tt: 25 Р(4 1)=-q: F(tn)-1-P", где P=1-q. Математическое ожидание числа проверок N, за которое будет обнаружен отказ в 30 изделии %%=в 1 ч Если переход из исправного состояния в неисправное произошел в момент с, à проверкой был обнаружен во время tn, то в интервале времени tn-t изделие находилось в неисправном состоянии. Среднее время, в течение которого изделие находилось в отказном состоянии, 40 tn т = Х,((Ь-с) J(t)dt. n=O tn — 1 45 После несложных математических преобразований получим; 00 гЬ = Х tnPn q М(Т), 50 п=О где М(Т)= f tt(t)dt — математическое ожидао ние времени перехода в отказовое состоя55 ние. Общие средние затраты на проведение проверок и затраты из-за потери полезной информации при работе неисправного иэделия: 1774358 С1 M(C)= +{ Z tnP q M(t)) Сг п=О Отсюда можно выбрать такое q, при котором средние потери М(С) минимальны. Значение q, минимизирующее значение функции M(C), можно определить из соотноmeH s д М(С)/до=о, Для многих иэделий по мере их эксплуатации со временем интенсивность изделия растет, и плотность распределения вероятности появления отказов имеет вид распределения Рэлея: г 1 г ,с>0 f(t)= е Мг Подставив это значение в формулу для определения q*, получим: 20 — (1-q) ln + дц СгM 2 Р + q-2(1-q) l n — =О. Р Решим уравнение. 25 . После некоторых преобразований получим: exp(tt2l2M2)-tr tM -Catt t Сгмг=1 Определив т1 — оптимальное время проведения первой проверки, очередные 30 сроки проверок получим из соотношения t> = Vn т1 . На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит датчик 1 времени, первый ключ 2, первый блок 3 умножения, второй блок 4 умножения, третий блок 5 умножения, сумматор 6, первый компаратор 7, блок 8 нелинейности, элемент 9 пал|я- 40 ти, первый одновибратор 10, второй ключ 11, элемент ИЛИ 12, первый инвертор 13, генератор 14 линейно изменяющегося напряжения, второй компаратор 15, второй инвертор 16, первый и второй элементы И 45 17 и 18. Датчик 1 времени содержит одновибратор 19 и интегратор 20. Устройство работает следующим образом. При поступлении сигнала "Пуск" с 50 третьего входа устройства через элемент ИЛИ 12 запускаются в работу датчик 1 времени и генератор 14 линейно изменяющегося напряжения. Датчик 1 времени задает в порядке нарастания с шагом Ь7 последовательность возможных значений времени контроля изделия т1 = Tj — 1 + b tt = 1, г, з. то=0. Величина Ьт определяется длительностью импульса, генерируемого одновибратором 19. ДлительноСть импульса на выходе одновибратора 10 больше длительности импульса на выходе одновибратора 19. Значение t с выхода датчика времени через открытый второй ключ 11 поступает на второй вход третьего блока 5 умножения, на инфоомационный вход первого ключа 2 и на оба вхоуа первого блока 3 умножения. Значение г1 с выхода первого блока 3 умножения поступает на второй вход второго блока 4 умножения и на второй вход первого компаратора 7. С первого входа устройства на первый вход третьего блока 5 умножения поступает С1 значение параметра, с второго вхоС Мг да устройства на первый вход второго блока 4 умножения поступает значение параметра -1/л1 . Значение т / М с выхода второго блока 4 умножения поступает на второй вход сумматора б. Значение С1 т /Сгм с выхода третьего блока 5 умножения поступает на первый вход сумматора 6. С выхода генератора 14 линейно изменяющегося напряжения на первый вход первого компаратора 7 поступает значение сигнала t. В первом компараторе 7 сравниваются между собой два значения т и с. Пока т больше т, на выходе первого компаратора 7 — управляющий сигнал. Как только 7 значение т) становится меньше либо равно t, на выходе первого компаратора 7 появляется нулевой сигнал (отсутствие управляющего сигнала), Блок 9 нелинейности запускается по фронту управляющего сигнала с выхода первого компаратора 7, т.е, в момент запуска генератора 14 линейно изменяющегося напряжения (генератор 14 запускается по спаду управляющего сигнала с элемента ИЛИ 12, а второй одновибратор 19 по фронту управляющего сигнала с элемента ИЛИ 12). Блек 8 нелинейности формирует на выходе функцию exp(t /2m) По спаду управляющего сигнала с выхода первого компаратора 7 в момент времени т= т(в элементе 9 памяти запоминается значение, которое оказывается на его входе в этот момент времени, т.е. ехр(т /2M ). Блок 8 нелинейности по спаду управляющего сигнала с выхода первого компаратора 7 приводится в исходное нулевое состояние и ждет появления следующего управляющего сигнала. Значение ехр(Q /2M ) с выхода элемента 9 памяти поступает на третий вход сумматора 6. Значение exp(P /2M }- F>г /M-Ci т1 /Сгм с выхода сумматора 6 поступает на вход второго компаратора 15, в котором это значение сравнивается с единицей (ус1774350 Составитель Н. >аганава Техред Ь1,Марген1ал Корректор И. Шмакова Редактор Заказ 3928 Тираж Подписное ВНИИПИ Гасударственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушскал наб„4/5 Произоодственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тавка компаратора). По спаду импульса с выхода первого компаратора 7 запускается одновибратор 10, сигнал с которого поступает на вторые входы элементов И 17 и 18. Если значение на входе второго кампаратора 15 меньше единицы, на его выходе появляется управляющий сигнал, который с выхода первого элемента И 17 поступает через элемент ИЛИ 12 на управляющий вход генератора 14 линейно изменл ощегосл напряжения, на вход датчика 1 времени и через первый иноертор — íà управллюгций вход второго ключа 11, По фронту этого сигнала запускается одновибратар 19, и на выходе датчика 1 времени формируется значение т1+1, которое поступает на информационный вход второго ключа 11. По спаду управляющего сигнала с выхода злеманта ИЛИ 12 открывается отарой ключ 11 и запускается генератор 14 линейно изменяющегося напря>кения, и весь процесс вычислений искомой величины повторяется, но уже с новым значением x)+f периода контроля изделия, Если значение на входе второго компаратара 15 больше либо равно единице, на выходе второго кампаратора— нулевой сигнал, который через второй инвертор 16 и второй элемент И 18 поступает на управляющий вход первого ключа 2. В результате на выходе устройства оказывается значение оптимальнага времени t<* первого контроля изделия. На этом работа устройства заканчиваетсл, Положительный эффект, который дает предлагаемое изобретение, состоит в там, что оно позволяет определить оптимальный срок проведения контроля изделия, у которого плотность вероятности появления oT ааоп подчинена закону распределения Рэлея. Формула изобретения Устройство длл определения Оптимального периода контроля технического обслуживанил изделия. содержащее датчик времени, первый, второй и третий блоки умножения, первые входы третьего и второго 45 из которых лолл атсл соответственно первым и вторым входами устройства, а выходы третьего и второго блоков умножения соединены с входами гуммотора, первый компаратор, блок нелинейности, первый и второй ключи, выход первого из которых явллетсл выходом устройства, и элемент памлти, о т л и ч а l0 LL) å å с л тем, чта, с целью расширения области применения устрайстUH, о котором вероятность появления отказов подчинена закону распределения Рэлея, в него введены первый и отарой инвертары, генератор линейно изменяющегося напряжения, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, второй компаратор и одновибратор, выход датчика оремени соединен с первым входом второго ключа, выход каТсрого подключен к первым входам первого ключа и первого блока умножения и вторым входам первого и третьего блоков умножения, выход первого из которых соединен с вторым входом второго блока умножения и первым входом первого компаратора, выход которого падкл ачен к входу одновибратора, к первому входу элемента памяти и к входу блока нелинейности, выход которого соединен с вторым входом элемента памяти, выход которого подключен к третьим входам сумматора, выход которого подключен к входу первого кампаратара, выход которого соединен с первым входом первого элемента И ll с входом второго иноертара, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с вторым входам первого ключа, выход адновибратара подключен к вторым входам эломеи гав, И, выход первого из которы>; соединен с первым входам элемента ИЛИ, отара I охад которога лвллетсл третьим входом устройства, выход элемента ИЛИ подключен к входу датчика времени, через иноертар к второму входу второго ключа и входу генератора линейно изменяющегося напряжения, F:èóoä KoTopofo соединен с вторым входам первого компаратара, 
