Система для моделирования предсказуемости поведения устройств в условиях неадекватного функционирования элементов

Система для моделирования предсказуемости поведения устройств в условиях неадекватного функционирования элементов. Полезная модель относится к области обработки данных для специальных применений, в частности, для моделирования и исследования с использованием методов нечетких множеств предсказуемости поведения сложных электронных устройств в условиях неадекватного функционирования составляющих элементов. Требуемый технический результат, связанный с расширением функциональных возможностей, достигается в системе, содержащей блок обработки информации, блок задания информационных параметров элементов и группу блоков формирования значений функций принадлежности.

Полезная модель относится к области обработки данных для специальных применений, в частности, для моделирования и исследования с использованием методов нечетких множеств предсказуемости поведения сложных электронных устройств в условиях неадекватного функционирования составляющих элементов.

Известно устройство, содержащее блоки двух типов, локальные контроллеры, соединенные с этими устройствами, центральный контроллер и устройство выдачи карточек [Патент США №5225977, кл. G 06 F 15/30].

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является система обработки информации, содержащая устройство обработки информации, содержащее элементы идентифицирующей информации, средство вывода идентифицирующей информации, средство сравнения, средство избирательного приема, а также первое и второе средство обработки данных с соответствующими связями [RU, 2236703, С 2, G 06 F 19/00, 20.09.2004].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкие функциональные возможности, обусловленные тем, что, оно позволяет осуществлять обработку информации, но не позволяет моделировать и исследовать процесс поведения (например с целью оценки предсказуемости поведения) сложных электронных устройств в условиях неадекватного функционирования составляющих элементов.

Устройства и системы, обладающие предсказуемым поведением в условиях неадекватного функционирования элементов, относятся к различным типам (аналоговые, цифровые, смешанные и т.д.) и классам (вычислительные, информационные, телекоммуникационные).

Областями применения, для которых это понятие значимо, являются различные сферы экономики, производства, управления, связи и телекоммуникаций.

Основными сферами применения устройств и систем, в которых цена и объем последствий из-за неадекватного функционирования элементов является существенной, являются исследования и практические работы, требующие применения автоматических аппаратов и систем, автоматизированных систем контроля и управления, технологий и процессов реального времени (системы управления воздушным движением, транспорт, вычислительные центры коллективного пользования, банковские системы и т.д.), телекоммуникационных систем массового применения, систем связи и передачи данных, электронных средств массовой информации и т.д.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей.

Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее блок обработки информации, введены, блок задания информационных параметров элементов, выход которого соединен с входом блока обработки информации, и группа блоков формирования значений функций принадлежности, группа входов которого соединена с группой выходов блока обработки информации.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, группа блоков формирования значений функций принадлежности выполнена в виде n блоков формирования значений функций принадлежности, группы входов которых объединены и являются группой входов группы блоков формирования значений функций принадлежности, а

выходы блоков формирования значений функций принадлежности являются выходами устройства.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, число n блоков формирования значений функций принадлежности группы блоков формирования значений функций принадлежности равно трем.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, блок обработки информации выполнен в виде первого, второго, третьего и четвертого блоков сравнения, входы которых объединены и являются входом блока обработки информации, первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом «Больше» первого блока сравнения, а второй вход - соединен с выходом «Меньше» второго блока с равнения, второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом «Больше» второго блока сравнения, второй вход - соединен с выходом «Меньше» третьего блока с равнения, а выход - является первым выходом группы выходов блока обработки информации, третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом «Больше» третьего блока сравнения, а второй вход -соединен с выходом «Меньше» четвертого блока с равнения, первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй вход - соединен с выходом третьего элемента И, а выход - является вторым выходом группы выходов блока обработки информации, а также второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом «Меньше» первого блока сравнения, второй вход - соединен с выходом «Больше» четвертого блока сравнения, а выход - является третьим выходом группы выходов блока обработки информации.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, блок задания информационных параметров элементов выполнен в виде последовательно соединенных генератора тактовых импульсов и счетчика импульсов, выход которого является выходом блока задания информационных параметров элементов.

На чертеже представлены: на фиг.1 - структурная электрическая схема системы для моделирования предсказуемости поведения устройств в условиях неадекватного функционирования элементов, на фиг.2 - группы блоков формирования значений функций принадлежности, на фиг.3 - блока обработки информации, на фиг.4 - блока задания информационных параметров элементов.

Система для моделирования предсказуемости поведения устройств в условиях неадекватного функционирования элементов (фиг.1) содержит блок 1 обработки данных, блок 2 задания информационных параметров элементов, выход которого соединен с входом блока 1 обработки информации, и группу блоков 3 формирования значений функций принадлежности, группа входов которого соединена с группой выходов блока 1 обработки информации.

Группа 3 блоков формирования значений функций принадлежности (фиг.2) в частном случае при n=3 выполнена в виде n блоков 3-1, 3-2...3-3 формирования значений функций принадлежности, группы входов которых объединены и являются группой входов группы 3 блоков формирования значений функций принадлежности, а выходы блоков 3-1, 3-2...3-3 формирования значений функций принадлежности являются выходами устройства.

Блок 1 обработки информации (фиг.3) выполнен в виде первого 4, второго 5, третьего 6 и четвертого 7 блоков сравнения, входы которых объединены и являются входом блока 1 обработки информации, первого элемента И 8, первый вход которого соединен с выходом «Больше» первого блока 4 сравнения, а второй вход - соединен с выходом «Меньше» второго блока 5 с равнения, второго элемента И 9, первый вход которого соединен с выходом «Больше» второго блока 5 сравнения, второй вход - соединен с выходом «Меньше» третьего 6 блока с равнения, а выход - является первым выходом группы выходов блока 1 обработки информации, третьего элемента И 10, первый вход которого соединен с выходом «Больше»

третьего блока 6 сравнения, а второй вход - соединен с выходом «Меньше» четвертого блока 7 сравнения, первого элемента ИЛИ 11, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И 8, второй вход - соединен с выходом третьего элемента И 10, а выход - является вторым выходом группы выходов блока 1 обработки информации, а также второго элемента ИЛИ 12, первый вход которого соединен с выходом «Меньше» первого блока 4 сравнения, второй вход - соединен с выходом «Больше» четвертого блока 7 сравнения, а выход - является третьим выходом группы выходов блока 1 обработки информации.

Блок 2 задания информационных параметров элементов (фиг.4) выполнен в виде последовательно соединенных генератора 13 тактовых импульсов (ГТИ) и счетчика 14 импульсов, выход которого является выходом блока 2 задания информационных параметров элементов.

Блоки 4, 5, 6, 7 сравнения, элементы И 8, 9, 10 и элементы ИЛИ 11 и 12, а также ГТИ 13 и счетчик 14 импульсов являются стандартными элементами вычислительной техники.

Блоки 3-1, 3-2...3-n формирования значений функций принадлежности могут быть выполнены в виде специализированных устройств вычислительной техники, а в частном случае - в виде программируемых постоянных запоминающих устройств (ПЗУ), в которых каждому из заданных кодов на входе соответствуют требуемые коды на выходе. Приведенный ниже пример работы устройства достаточен для их технической реализации (изготовления, программирования).

Работает система для моделирования предсказуемости поведения устройств в условиях неадекватного функционирования элементов следующим образом.

Предварительно проведем теоретическое обоснование алгоритма работы системы.

Для элементов сложных электронных устройств, работающих в условиях неадекватного функционирования составляющих элементов.

Введем множество M(i), элементы которого являются интервалами качественной шкалы и соответствуют возможным режимам работы i-ых элементов сложных электронных устройств, подвергающихся внешним и внутренним воздействиям:

M(i)={«нормальный режим», «критический режим», «аварийный режим (отказ)»},

где i - индекс элемента сложного устройства.

Множество M(i) служит основой для принятия решений в процессе анализа на предсказуемость поведения сложных электронных устройств в условиях неадекватного функционирования составляющих элементов.

Основным признаком функционирования элемента устройства в «нормальном режиме» будет выполнение им своих основных функций при нахождении значения Х некоторого информационного параметра, например, физического параметра (ФП), характеризующего выполнение основной функции элемента устройства, в диапазоне: [Х мин.норм. - Х макс.норм.], который определяется разработчиком исходя из схемотехнических и надежностных характеристик.

Нахождение значения ФП в диапазонах [Х мин.крит. - Х мин.норм.] и [Х мин.норм. - Х макс.крит.] соответствует «критическому режиму», а в случае Х<Х мин.крит. и Х>Х макс.крит. соответствует «аварийному режиму».

Влияние последствий внутренних и внешних воздействий на элементы сложных электронных устройств, в результате которых физические параметры будут принимать те или иные значения, могут быть охарактеризованы количественно значениями (в интервале 0...1) функций принадлежности FP соотвествующим режимам.

В качестве примера в таблице приведены значения функции принадлежности для исходных значений ФП.

Рассмотренный подход реализуется в предложенной системе для моделирования предсказуемости поведения устройств в условиях неадекватного функционирования элементов следующим образом.

Работа устройства начинается с установки счетчика 14 импульсов в исходное состояние например, по цепям питания, которые являются несущественными признаками в рамках данной заявки и на чертеже не показаны, и с запуска ГТИ 13. Счетчик 14 импульсов может работать в режимах суммирования и вычитания, в зависимости от моделируемых изменений ФП во времени. Выход одного из его разрядов, например, младшего или старшего, может быть соединен с входом останова ГТИ 13, что при активизации соответствующего разряда приводит к останову работы системы в целом.

Счетчик 14 производит подсчет импульсов, что приводит к формированию на его выходе условных значений физического параметра.

Формируемый на выходе блока 2 сигнал, соответствующий текущему значению физического параметра элемента сложного электронного устройства, поступает на входы первого 4, второго 5, третьего 6 и четвертого 7 блоков сравнения блока 1 обработки информации. На опорный вход первого блока 4 сравнения подается сигнал, соответствующий левой границе левого интервала критического режима Х мин.кр., на опорный вход второго блока 5 сравнения - левой границы интервала нормального режима Х мин.норм., на опорный вход третьего блока 6 сравнения - правой границы интервала нормального режима, а на опорный вход четвертого блока 7 сравнения - правой границы левого интервала критического режима. Поэтому при нахождении текущего значения физического параметра элемента в интервале, соответствующему нормальному режиму, сигнал логической единицы формируется на выходе второго элемента И 9, соответствующему первому выходу 1-1 блока 1 обработки информации, при уровнях логического нуля на втором 1-2 и третьем 1-3 выходах. При нахождении текущего значения физического параметра элемента в левом или в правом интервалах, соответствующих критическому режиму, сигнал логической единицы формируется на выходе первого элемента ИЛИ 11, соответствующему второму выходу 1-2 блока 1 обработки информации, при уровнях логического нуля на первом 1-1 и третьем 1-3 выходах. И, наконец, при нахождении текущего значения физического параметра элемента в левом или в правом интервалах, соответствующих аварийному режиму, сигнал логической единицы формируется на выходе второго элемента ИЛИ 12, соответствующему третьему выходу 1-3 блока 1 обработки информации, при уровнях логического нуля на первом 1-1 и втором 1-2 выходах.

Первый 1-1, второй 1-2 и третий 1-3 выходы блока 1 образуют единую группу выходов блок 1 обработки информации, сигнал от которых подается на группу входов блока 3 формирования значений функций принадлежности. При использовании трех блоков (первого 3-1, второго 3-2 и третьего 3-3 блоков) формирования функций принадлежности, рассматриваемом в качестве примера, на выходе первого блока 3-1 формируется значение функции принадлежности текущего значений физического параметра нормальному режиму, на выходе второго блока 3-2 -критическому режиму, а на выходе третьего блока 3-3 - аварийному режиму. Для программирования блоков 3-1, 3-2 и 3-3 при их изготовлении в виде ПЗУ может быть использована приведенная выше таблица. Она является таблицей соответствия выходных кодов ПЗУ входным.

Меняя частоту формирования импульсов ГТИ 13, начальное состояние счетчика 14 импульсов, его объем и режимы счета (прямое и инверсное) может быть проведено моделирование неадекватного поведения элементов сложных электронных устройств с получением нечетких оценок их состояния в различных режимах.

Таким, образом, в предложенном устройстве достигается требуемый технический результат, связанный с расширением функциональных возможностей, поскольку устройство позволяет моделировать и исследовать процесс поведения (например с целью оценки предсказуемости поведения) сложных электронных устройств в условиях неадекватного функционирования составляющих элементов.

1. Система для моделирования предсказуемости поведения устройств в условиях неадекватного функционирования элементов, содержащее блок обработки информации, отличающаяся тем, что введены блок задания информационных параметров элементов, выход которого соединен с входом блока обработки информации, и группа блоков формирования значений функций принадлежности, группа входов которого соединена с группой выходов блока обработки информации.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что группа блоков формирования значений функций принадлежности выполнена в виде n блоков формирования значений функций принадлежности, группы входов которых объединены и являются группой входов группы блоков формирования значений функций принадлежности, а выходы блоков формирования значений функций принадлежности являются выходами устройства.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок обработки информации выполнен в виде первого, второго, третьего и четвертого блоков сравнения, входы которых объединены и являются входом блока обработки информации, первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом "Больше" первого блока сравнения, а второй вход соединен с выходом "Меньше" второго блока с равнения, второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом "Больше" второго блока сравнения, второй вход соединен с выходом "Меньше" третьего блока сравнения, а выход является первым выходом группы выходов блока обработки информации, третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом "Больше" третьего блока сравнения, а второй вход соединен с выходом "Меньше" четвертого блока сравнения, первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй вход соединен с выходом третьего элемента И, а выход является вторым выходом группы выходов блока обработки информации, а также второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом "Меньше" первого блока сравнения, второй вход соединен с выходом "Больше" четвертого блока сравнения, а выход является третьим выходом группы выходов блока обработки информации.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок задания информационных параметров элементов выполнен в виде последовательно соединенных генератора тактовых импульсов и счетчика импульсов, выход которого является выходом блока задания информационных параметров элементов.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что число n блоков формирования значений функций принадлежности группы блоков формирования значений функций принадлежности равно трем.