Устройство для определения оптимального периода контроля и технического обслуживания системы

 

Изобретение относится к области вы- 4t слительной техники, в частности к устрой- ci вам контроля, и может быть использовано в кучных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальное время начала контроля работоспособности системы, среднее значение числа резервных элементе в и ресурс каждой подсистемы, необходимые для нормального функционирования системы, имеющей ограниченный запас ресурса . Целью изобретения является повышение быстродействия и информативности устройства и точности определения оптимального периода технического обслуживания системы. Устройство содержит согласующие узлы,анализатор, элемент задержки , компаратор, блок деления, датчик времени, элементы памяти, сумматоры, m ключей, блоки умножения. Преимуществом устройства является то, что оно позволяет определять оптимальный период контроля и управления техническим состоянием системы , среднее число резервных элементов каждой подсистемы, необходимых для нормального функционирования системы в течение времени эксплуатации, и средний ресурс, необходимый каждой подсистеме для нормальной эксплуатации системы с ограниченным ресурсом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СО!03 СО ВЕ1СКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК sI)s G 01 С 3/08

НОЕ ПАТЕНТНОЕ

CCP

ССР) АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СКОМУ СВИДЕТЕЛ >СТБУ

-г.. в

) 4902716/24

) 16.01.91

) 30.08,93. Бюл. И 32

) В.Д.Гришин, A,Н.Тимофеев и А.И.Бабин

) Авторское свидетельство СССР

1536415/24, кл. G 07 С 3/10, опубл; 1988.

Авторское свидетельство СССР

1636851, кл, 6 07 С 3/08, опубл. 1988. (5 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

О ТИМАЛЬНОГО ПЕРИОДА КОНТРОЛЯ И

Т ХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ СИСТ Mbl (5 ) Изобретение относится к области выч слительной техники, B частности к устройс вам контроля, и может быть использовано в аучных исследованиях и технике, где треб ется находить оптимальное время начала к нтроля работоспособности системы, с еднее значение числа резервных элемент в и ресурс каждой подсистемы, необходиИзобретение относится к области вычислительной техники, в частности к устр йствам контроля, и может быть и пользовано в научных исследованиях и т хнике, где требуется находить оптимальн е время начала контроля работоспособи сти системы, среднее значение числа р зервных элементов и ресурс каждой подс стемы, необходимые для нормального ф нкционирования системы, имеющей orр ниченный запас ресурса.

Целью изобретения является повышеH е быстродействия и инфорл атианос; и уст ойства и точности определения о тимального периода технического обслу„„ЯХ„„1837338 А (мне для нормального функционирования системы, имеющей ограниченный запас ресурса. Целью изобретения является повышение быстродействия и информативности устройства и точности определения оптимального периода технического обслуживания системы. Устройство содержит согласующие узлы, анализатор, элемент задержки, компаратор, блок деления, датчик времени, элементы памяти, сумматоры, m ключей, блоки умножения. Преимуществом устройства является то, что оно позволяет определять оптимальный период контроля и управления техническим состоянием системы, среднее:,исло резервных элементов каждой подсистемы, необходимых для нормального функционирования системы в течение времени эксплуатации, и средний ресурс, необходимый каждой подсистеме для нормальной эксплуатации системы с ограниченным ресурсом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. живания системы за счет вычисления искомых величин за один цикл работы устройства, учета затрат времени и ресурса на восстановление работоспособности системы в случае обнаружения отказа и определения среднего значения числа резервных элементов каждой подсистемы, необходимых для нормального функционирования системы с ограниченным ресурсом.

Функционирование системы г1о назначению возможно только в случае, если работоспособными являются все ее подсистемы, Поэгому целесообразно проводить Т0 всех г одсистем одновременно, Период контроля и Т0 в общем случае не будет соответство1837338 случаен, та среднее время Тф полезного 35

55 вать оптимальному для отдельных подсистем, однако, желательна, чтобы он был оптимальным для сложной системы в целом.

Пусть в составе сложной системы имеется mподсистем,,i=l,m, каждая из которых обладает своим запасом ограничения ресурса "жизнедеятельности" Ri. В частном случае система может обладать одним ресурсом. В режиме нормального функционирования и в состоянии отказа каждая.i-я подсистема в среднем расходует в единицу времени Ci единиц ресурса. Если в результате каждого сеанса контроля работоспособности системы I-й подсистемой расходуется Rii единиц ресурса, а при восстановлении системы — Ры единиц ресурса, то уравнение баланса па ресурсу R можно записать в следующем виде;

ITI ГП

R=N Ryi=N + (CI +Rkl+Rbi(1 Pi(7))}, i =1 i =-1 где Ryi — среднее значение ресурса, расходуемого i-й подсистемой за один цикл эксплуатации, цикл эксплуатации — среднее значение времени между началами проведения сеанса контроля работоспособности системы;

7 — период контроля и Т0 системы;

N — число сеансов обслуживания системы за время эксплуатации на ограниченном ресурсе R:

В;(t) — вероятность безотказной работы

1-й подсистемы на периоде 7 обслуживания.

Поскольку момент наступления отказа функционирования i-й подсистемы на ресурсе Ri определим па формуле

7 тф;(7}=-N 7ф;=-N J Pi(t) dt, о

Ю где 7yi- среднее время полезного функционирования i-й подсистемы на периоде 7 обслуживания.

Поскольку подсистемы, составляющие сложную систему,разнонадежны, то естественно считать. что время их полезного функционирования будет разным на интервале времени "жизни" (активного функционирования) системы. Наряду с этим, время активного функционирования Т каждой подсистемы будет одинаково и равна времени Тс системы в целом. Исходя из этого, задача обоснования оптимального периода

ТО сложной системы по критерию максимума среднего времени полезного функционирования системы формируется следующим . образам: найти такой период 7, при котором

Тф(7+ )= min max Тфi(7).

1 7

При длительной эксплуатации сложных систем возможно прекращение полезного функционирования отдельных подсистем из-за нехватки потребляемого ими ресурса или из-за отказа. Поэтому необходимо знать, такой ресурс Rg потребляет i-я подсистема в течение заданного времени функционирования системы и какое число резервных элементов i-й подсистемы понадобится для безотказной работы сложной системы в целом.

Эти величины определяются по следующим формулам:

Я)=Й Ryl=N(cl 7+ Pki+ Rbi (1 — PI (7) ) )

ni -N(1-Р> (7)).

Предлагаемое устройство позволяет аппаратурно реализовать рассмотренную модель.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 приведена схема устройства, на фиг,2 приведена схема 1-ro согласующего узла, на фиг.3 приведена схема блока 9 экспоненциального преобразования.

Устройство (фиг.1) содержит m согласующих узлов 11..1m, анализатор 2, элемент 3 задержки, компаратор 4, первый ключ 5, блок 6 деления, m первых блоков умножения 71„,7п1, m вторых ключей 81...8п1, датчик

9 времени, первый элемент 10 памяти, второй сумматор 11, m вторых блоков умножения 12 ...12m, m вторых элементов памяти

131...13m, m третьих ключей 14>...14m и m третьих элементов памяти 151...15m.

Каждый согласующий узел 1 (фиг,2) содержит блок 16 экспоненциального преобразования, вычитатель 17, интегратор 18, первый блок 19 умножения, первый сумматор 20, второй блок 21 умножения и блок деления 22.

Блок 9 экспоненциального преобразования содержит управляемый элемент 23 и интегрирующий усилитель 24.

Блок экспоненциального преобразования работает следующим образом.

Управляемый элемент 23 представляет собой четырехполюсник, коэффициент передачи которого зависит от величинЫ сигнала, поступающего на ега управляющий вход.

Если на управляющий вход поступает сигнал А, то коэффициент передачи управляемого элемента 23 равен А . Блок экспоненциального преобразования формирует на выходе функциональную зависимость ехр(-A, t).

Устройство работает следующим образом.

При запуске устройства одновременно включаются в работу датчик 9 и блок 16

1837338

10 l5

55 кспоненциального преобразования в кажом согласующем узле. На выходе датчика фОРМИРУЕтСЯ СИГНаЛ 0б«ДХииt, КОтОРЫй ПОтупает на информационный вход первого лемента 10 памяти и через I-ый согласуюий узел 1« )на вход блока 14 умножения. аботу согласующего узла рассмотрим на римере i-ro согласующего узла 1«. С входа стройства через первый вход i-ro согласущего узла 1i на первый вход блока 12 ул««ожения поступает значение параметра

bj, с 2« входа устройства через второй вход

-ro согласующего узла 11 на второй вход ервого сумматора 1 t поступает значение араметра й«1, С 3« входа устройства через ретий вход согласующего узла 1 на вход лока 16 экспоненциального преобразова«ия поступает значение параметра Л«. С 4; хода устройства через пятый вход согласущего узла 1« на второй вход блока 21 уможения поступает значение параметра Cj

1а выходе блока 16 экспоненциального реобразования формируется функциоальная зависимость Pj(t)=exp(— A;t). Значеие Pj(t) с выхода блока 16 кспоненциального преобразования постуает на вход вычитаемого вычитателя 17 и ереэ интегратор 18 на вход делимого блока

2 деления. На вход уменьшаемого вычитаеля 17 поступает единичный аналоговый игнал. Значение 1-Pj(t) с выхода вычитатея 17 поступает на первый выход i-ro согла сующего узла 11 и на вход блока 19 множения, с выхода которого значение ь«(1-Pj(t)) поступает на первый вход суммаора 20, на второй вход которого с выхода лока 21 умножения поступает значение игнала с«1. Значение сигнала

yj(t)=Cj«+Rj«j+Rbj(1-P;(t)j с выхода сумматора

0 поступает на вход делителя блока 22 деения и на второй выход!-го согласую<его узла. Значение сигнала tyj/Ryj(t)=

t-Ëõ

f е бх Ryj(t) с выхода блока 22 деления о оступает на третий выход f-ro согласующео узла 1. Значение сигнала Ryj(t) с выходов

cex m согласующих узлов поступает на сответствующие входы второго сумматора 11 на вторые входы m первых блоков умноения 71...7m, Энананиа сигнала, Rtijt) с выхода ! j =1 торого сумматора 11 поступает ««а вход деителя блока 6 деления,,на вход делимого оторого с четвертого входа устройстве потупает значение параметра R. Значение игнала Njt)R/ g Rtijt) с выхода блока б

I 1 деленис«поступает на первьlå ««xèäj.-« IT) вых блоков ул«ножения 71...7п и m четвертых блоков умножения 121...12«),, Значение сигнала 1 — P;(t) с третьего выхода всех m согласующих узлов поступает на вторые входы соответственно m блоков умножения

121...12)R. Значения сигналов N(t) (1-Pj(t)) с выходов m первых блоков умножения 71...7п) поступает j«a информационные входы m третьих элементов памяти 151...15m. Значение сигналов N(t) (1 — Pj(t)) с выходов m блоков умножения 121...12П) поступает на информационные входы m вторых элементов памяти

131 ...13m. Значение сигнала 1ф! Ryj(t) с первого выхода всех гп согласующих узлов 1 поступает на соответствующие входы анализатора 2, Значение сигнала

S(t)=min(tyj/Ryj(t)) с выхода анализатора 2 поступает на первый вход компаратора 4 и через элемент 3 задержки на второй вход компаратора 4. Элемент 3 задержки имеет время задержки At, от величины которой зависит тонность определения искомых величин. В компараторе 4 сравниваются междусобой два сигнала S(t) и S(t — At). Как только в момент времени tt) значение S(t>) станет меньше либо равно S(to — At) на выходе компаратора 4 появляется единичный дискретный управляющий сигнал. Сигнал с выхода компаратора 4 поступает на управляющие входы первого элемента 10 памяти, первого ключа 5,,m вторых ключей 81...8п, m третьих ключей 141„,14п), rn вторых элементов памяти 131...13m и m третьих элементов памяти

151...15m. В результате на первом выходе устройства будет значение оптимального периода г =to технического обслуживания системы. На 2«выходе устройства будет среднее значение ресурса Rj *, необходимого для функционирования i-й подсистемы в течение времени эксплуатации системы, имеющей запас ограниченного ресурса R, если систему обслуживать оптимальным периодом t." . На 3 выходе устройства будет среднее значение числа резервных элементов nt* i-й подсистемы, необходимое для нормального функционирования системы в течение времени эксплуатации, пока не израсходуется ограниченный ресурс R, если систему обслуживать этим периодом тд

На этом работа устройства заканчивается, Положитель««ый эффект, который дает предлагаемое техническое решение, состоит в том, что оно позволяет определить среднее значение числа резервных элеменТоВ каждой подсистемы, нео" ходимых для нормального функционирования системы в тенецие времени эксплуатации. Также предлагаемое техническое решение позволяет

1837338 повысить быстродействие базового обьекта, точность определения оптимального периода технического обслуживания системы и позволяет определить среднее значение ресурса, необходимого каждой подсистеме для нормальной эксплуатации системы с ограниченным ресурсом. Все это позволяет повысить эффективность эксплуатации системы, Формула изобретения

1, Устройство для определения оптимального периода контроля и технического обслуживания системы, содержащее m согласующих узлов, первый, второй и третий входы которых являются входами устройства, датчик времени„выход которого соединен с четвертыми входами согласующих узлов, первый выход каждого из которых подключен к соответствующим входам анализатора„выход которого непосредственно и через элемент задержки соединен с входами компаратора, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, выход которого является первым выходом устройства, и блок деления, первый вход которого является четвертым входом устройства, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и информативности устройства и его точности, в него введены сумматор, первый элемент памяти, первый ключ, сумматор, по числу согласующих узлов m вторых и m òðåòüèõ элементов памяти,m первых и m вторых блоков умножения, m втооых и m третьих ключей, вторые входы всех согласующих узлов соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого подключен к второму входу блока деления, выход которого соединен с первыми входами первых и вторых блоков умножения, вторые входы первых блоков умножения подключены к вторым выходам соответствующего согласующего узла, третий выход каждого из которых соединен с вторым входом соответствующего второго блока умножения, выход датчика времени подключен к информационному входу первого элемента

45 памяти. выход которого соединен с информационным входом первого ключа, выход компаратора подкл»очен к управляющим входам всех элементов памяти и управляющим входам вторых и третьих ключей, выходы которых являются соответственно вторыми и третьими выходами устройства, выходы первых блоков умножения соединены с информационными входами соответствующих третьих элементов памяти, выходы которых подключены к информационным входам соответствующих BTopblx ключей, выходы вторых блоков умножения соединены с информационными входами соответствующих вторых элементов памяти, выходы которых подключены к информационным входам соответствующих третьих ключей, пятые входы согласующих узлов являются пятыми входами устройства, 2. Устройство поп.1. о тл ич а ю ще ес я тем, что согласующий узел содержит сумматор, первый и второй блоки умножения и блок экспоненциального преобразования, выход которого соединен с интегратором и вычислителем, выход которого является первым выходом согласующего узла и подключен к первому входу первого блока умножения, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго блока умножения, а выход сумматора является вторым выходом согласующего узла и соединен с первым входом блока деления, второй вход которого подключен к выходу второго блока умножения, а выход сумматора является вторым выходом согласующего узла и соединен с первым входом блока деления, второй вход которого под- . ключен к выходу интегратора, выход блока деления является третьим выходом согласующего узла, второй вход первого блока умножения, третий вход сумматора, вход блока экспоненциального преобразования, первый и второй входы второго блока умножения являются соответственно первым, вторым, третьь»м, четвертым и пятым входами.согласующего узла.

1837338

1837338 (Составитель H. Баганова

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор В. Петраш

Заказ 2868 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113036, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1(И.