Устройство для определения требо-ваний k параметрам техническихустройств

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик н>798641

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 060279 (21) 2725763/18-24 с присоединением заявки HP (23) Приоритет

Опубликовано 2301.81. Бюллетень Но 3 . Дата опубликования описания 230181 (51) М. К..

G 01 R 31/02

G R 31/28

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 326 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.A,Êðèâåíêoâ, О,С,Богомолов, A,A, Бурба, Г,Н,Воробьев, Б,В.Кромский-и В,М.Укроженко (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ

К IIAPANETPAN ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано при разработке и построении систем повышения надежности.

Известно устройство, содержащее анализатор случайного процесса, коррелятор, блок возведения в степень, блок дифференцирования, сумматор, блок управления, вычислительный блок, блок произведения и регистрирующий блок (1), Недостатком известного устройства является узкая область его применения в силу того, что устройство позволяет прогнозировать только надежность технических устройств (ТУ), т,е. решать прямую задачу теории надежности, Алгоритм, положенный в основу работы устройства, используют для решения обратной задачи теории надежности — синтеза свойств

ТУ с учетом заданных требований к

его надежности, Известно также устройство, позволяющее прогнозировать надежность, ТУ и синтезировать требования к их свойствам, содержащее коррелятор, анализатор случайного процесса, вычислительный блок, блок возведения в степень, блок управления, блок произведения, блок памяти, блок диф ференцирования, сумматор, регистрирующий блок, блок транспонирования матриц и дополнительный вычислительный блок (2), Недостатком. этого устройства" являются большие ошибки в определении синтезируемых свойств Ту, Задача синтеза требований к свойствам ТУ, исходя из требований к надежности

ТУ, является некорректной и решение ее методом квадратных корней или методом Гаусса приводит к получению

15 результата, имеющего большие погрешности, Цель изобретения — повышение точности устройства.

Поставлечная цель достигается

20 тем, что в устройство для определения требований к параметрам технических устройств, содержащее последовательно соединенные коррелятор, анализатор случайного процесса, вычислительный блок, блок возведения в степень и блок транспонирования матриц, блок управления, первый сумматор, блок памяти, блок произведения, блок обращения матриц,и ре30 гистратор, введены три элемента И, 798641 дна элемента ИЛИ, блок формирования ( матриц, второй сумматор и блок срав- нения„четыре входа блока памяти соединены с соотьетствующими выходами блока управления, пятый вход с входом устройства, шестой вход—

:с первым выходом второго сумматора„, седьмой вход через первый элемент

И - с выходом блока произведения, три выхода через первый элемент

ИЛИ - с первым входом блока произ- @ ведения, а четвертый выход - с первым входом второго сумматора, второй вход которого через второй . элемент И ссединен с выходом блока произведения,.соединенным через 35 третий элем нт И с первым входом блска формирования матриц, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, а второй выход - через блок обращения матриц с четвертым входом перво о 20 элемента ИЛИ, третий вход второго сумматора соединен с выходсм блока сравнения, выходы блока управлении соединены с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И и со 2Э

"" òîðûì и третьим входами блока формирования матриц, а вход — с выходом блока сравнения, вход которого соединен через первый сумматор с первые выходом второго сумматора, второй ;щ выход которого соединен с регистратором, вход блока транспоииронаиия t матриц соединен с пятым входои первого элемента ИЛИ, а выход — co вторым входом второго элемента ИЛИ, подключенного выходом ко второму входу блока произведения.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит коррелятор

1, анализатор 2 случайного процесса, вычислительный блок 3, блок 4 возведения в степень, блок 5 транспо=

:нирования матриц, первый элемент

ИЛИ 6, блок 7 произведения, блок

8 управления, первый элемент И 9, 4$ блок 10 формирования матриц, блок 11 памяти, блок 12 обращения матриц, второй 13 и первый 14 сумматоры, блок

15 сравнения, регистратор 16, вто-. рой элемент ЙЛИ 17 и второй 18 Я и третий 19 элементы И, Устройство аппаратурно,реализует выражение

R (n} = . (F (х) ) -dF (x), (1)

И где Rg (n) — функция надежности или вероятность того, что за время t=n ь|; ни разу внешнее по отношению к ,эксплуатируемому устройству воздействие не пре- 46 вышает допустимого;

Fg(х) - функция распределения сопротивляемости, обоснонанная и исчерпывающая характеристика допусти- 65 мого предела величин внешнего воздействия, приводящего устройство

-6 к отказу; наибольшее случайное воздействие на интервале времени, равном периоду корреляции;

F (U) — функция распределения (у наибольших значений внешнего воздействия; п число периодов корреляции внешнего воздействия

n = t/üÃ; ьГ - период корреляции исследуемого сигнала;

F (x) — условная функция распределения внешнего воздействия относительно гипотезы о том, что предельное (допустимое) значение воздействия принадлежит элементарному отреэк х с x + x + Дх)

d F„(õ) — вероятность элементарной

Х гипотезы, При синтезе свойств ТУ устройство. определяет из выражения (1) диакретные значения д Г (х) функции распределения сопротивляемости. Исходной информацией в этом случае для работы устройства являются заданные значения функции надежности R (n) и функции

Fg(U) распределения наибольших значений внешнего воздействия U„

При этом УСтройстно .реализует алгоритм, вытекающий из следующих преобразований, В уравнении

B.Ч = r> (2) представляющем компактную матричную форму записи уравнения (1), вектор

Ч = Рф(Х) характеризчет требования к синтезируемому Ту, Эффективным методом решения системы линейных алгебраических уравнений вида (2) является метод Зейделя.

Для обеспечения положительной определенности матрицы задачи умножим левую и правую часть уравнения (2) на матрицу В . В результате вместо уравнения (2) решают уравнение

В -В 5=a r (3)

° где  — транспониронания матрица Вь(Г (Х) )";

rmRg (n) - нектор правой части уран нения (2) — функция надежности, Введем обозначения

Вт g (4)

Вт r=C (5)

Перепишем уравнения (3) с учетом введенных обозначений

Ф- = с (6)

В векторно-матричной форме алгоритм решения системы (6) методом

798641

Зейделя на (и+1} -ом шаге итерации

@+1 Р1 A Уи + П- С где Ч "+" — искомый вектор приближения решения на текущем (и+1) -ом шаге итерации;

Ч вЂ” то же, на предыдущем шаге итерации, 1

e„O 0...0

Фя,!gee р t0

° t t Ф t ° ° Ю 4 1 ФФ 2 ви Фм

ОФ1 Ф„Ъ е Ф1

0 0 4gqt е а Ф

-нижняя треугольная матрица (8) -верхняя треу-. гольная матэttttttt

0 0 0...0 рица (9) которые получаются из исходной мат" рицы @ .

Устройство работает следующим образом, Информация о нагрузках на исследуемое ТУ, представленная B ниде сигнала U(t) поступает на вход. коррелятора 1 и на вход анализатора

2, В корреляторе 1 определяется автокорреляционная функция исследуемого сигнала и rro ней вычисляется период его корреляции Ь Г. Период 25 корреляции задается анализатору

2, в котором исследуемый сигнал разбивается на промежутки 4Ги затем н каждом из полученных промежутков определяется наибольшее Я значение. По выбранным значениям максимумов из интервалов разбиения исследуемого сигнала блоком 3 определяется условная вероятность

Fg (X ),. которая поступает н блоЫ 4, где возводится в степень и, Информация с выхода блока 4. представляет собой матрицу В уравнения (3), которая в блоке 5 преобразуется н матрицу В . С выхода блоков 4 и 5 через элементы. б .и 17 матрицы В -и В поступают в блок 7, Полученная в результате перемножения матрица Ф по сигналу Кl блока через элемент И 19 засылается в блок 10, где преобразуется н две треугольные матрицы 45

А и D, Блоки 5 и 10 практически идентичны и выполнены но единой схеме, Они состоят из двух счетчиков (целочисленных сумматоров) для форми- 50 ронания текущих номеров строки и столбца матрицы, блока пересылки чисел для выбора чисел из матрицы и записи этих чисел в матрицу по заданным номерам 1 и 1 и блока (бло- $5 ков) памяти для хранения исходной и сформированных матриц, Отличие состоит лишь н том что в блоке 5 достаточно одного блока памяти для матрицы В, так как транспониронание. матрицы сводится к тому, что блок пересылки меняет местами симметричные относительно главной диагонали элементы матрицы В, т.е. Ь.;..- Ь „., В блоке 10 требуется два блока памяти, н одном из которых хранится исходная матрица Ф, преобразованная в результате работы блока пересылки в нижнюю треугольную матрицу, а в другом — сформированная с помощью блока пересылки нерхняя треугольная матрица A., По команде К2 блока 8 из блока 11 вектор r через элемент ИЛИ 6 пересылается в блок 7, где перемножается с хранимым там значением В . При этом вычисляется вектор С.

На следующем этапе работы устройства по управляющему сигналу КЗ блока 8 матрица D через блок 12 и элемент ИЛИ 6 подается в блок 7, где значение D перемножается со значением С вЂ” результатом предыдущей операции, Результатом перемножения янляется вектор g, который по команде К4 блока 8 через элемент И 9 засылается н блок 11.

В блок 7 по команде К5 блока 8 через элемент ИЛИ б засылается матрица А, где она перемножается с матрицей D ", Полученная .в результате перемножения матрицы Н по команде

Кб блока 8 через элемент И 9 пересыГлается в блок 11. На этом подготови тельные операции по вычислению неизвестной функции Ч методом Зейделя заканчиваются.

По команде К7 блока 8 с блока 11 через элемент ИЛИ 6 в блок 7 засылается значение Н, а по команде К8 через элемент ИЛИ б в блок 7 — приближенное Ч значение искомой функции с(Если информация о приближенном значении отсутствует, то в качестве первого приближения в блоке 7 запио сывается значение Ч = 1, В блоке 7 матрица Н и вектор Ч перемножаются и произведение по команде К9 через элемент И 18 направляется н сумматор 13, куда по команде К8 блока 8 из блока 11 поступает вектор g. С выхода сумматора

13 искомое значение первого шага итерации (в дальнейшем n+1 шага) подается на сумматор 14, где определяется разность Ь„= Ч н — Я „ и на блок 11, где оно записывается вместо Ч . С сумматора 14 значение

Ьн поступает в блок 15, где значение аи сопоставляется с заданной ошибкой вычислений А . В дальнейшем в этом блоке ошибка (п+1)-го шага итерации сравнивается с 6, Если в результате сравнения оказывается, что h „ Ь, то итерационный процесс определения функции Ч по команде блока 15 в блок 8 прекращается и значение искомой функции сумматора

13 по этой же команде выдается н регистр 16, а блок 8 приводит" ÿ н исходное состояние, В противном случае итерационный процесс вычислений функции Чс требуемой точностью

798641 продолжается, что достигается повторной подачей команд К7-К9 с блока 8.

Применение предлагаемого устрой= ства позволяет значительно повысить точность определения требований и параметров технических устройств.

Формула изобретения устройство для определения требований к параметрам технических устройств, содержащее последовательно соединенные коррелятор,анализатор случайного процесса, вычислительный блок, блок возведения в степень и блок транспортирования матриц, блок управления, первый сумматор, блок памяти, блок произведения, блок обращения матриц и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены три элемента И, два элемента ИЛИ, блок формирования матриц, второй сумматор и блок сравнения, четыре входа блока памяти соединены соответственно с соответствующими выходами блока управления, пятый вход — с входом устройства, шестой вход с первым выходом второго сумматора, седьмой вход через первый элемент

И - с выходом блока произведения, три выхода через первый элемент ИЛИ » с первым входом блока произведения, а четвертый выход — с первым входом второго сумматора, второй вход которого через второй элемент И соединен с выходом блока произведения, соединенным через третий элемент

И с первым входом блока Формирования матриц, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, а второй выход — через блок обращения матриц с четвертым входом первого элемента ИЛИ, третий вход второго сумматора соединен с выходом блока сравнения, выходы блока управления соединены с вторыми входами первого, второго и третьеro элементов И и со вторым и третьим входами блока формирования матриц, а вход - с выходом блока сравнения, вход которого соединен через первый сумматор с первым входом второго сумматора, второй выход которого соединен с регистратором, вход блока транспонирования матриц соединен с Пятый входом первого элемента ИЛИ, а выход - со вторым входом второго

$$ элемента ИЛИ, подключенного выходом ко второму входу блока произведения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР рр Р 559198, кл, G 01 R 31/28, 197б, 2, Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2535977/18-24, кл, G 01 R 31/02, 1977.

798641

Составитель В. Максимов

Редактор Н. Рогулич Техред И. Граб Корректор О. Билак

«е «й««

Заказ 10019/56 Тираж 741 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул; Проектная, 4