Устройство для прогнозирования надёжности

О П И С А Н И Е 264809

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 25.XI1.1967 (№ 1205977/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 03.lll.1970. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 7Х11.1970

Кл. 42m4, 7/52

МПК С 06

МПК 519.24(088,8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

В. Д. Кудрицкий

Заявитель

УП й0ИСТВ0 PJI5I ПРОИ H03HPOBAHH5I HAQBKHOCTH

Предлагаемое устройство относи ся k клас. су вычислительных устройств, решающих задачу расчета и прогнозирования надежности.

Оно позволяет на основании сведений о состоянии объекта, полученных при его контроле в некоторый момент (ряд последовательных моментов) времени, вычислить вероятность того, что данный конкретный объект проработает безотказно заданное время после последнего момента контроля. Эта вероятность и является прогнозируемой надежностью.

Известны устройства для прогнозирования среднего времени жизни одномерного случайного процесса, содержащие набор реле максимального тока, подключенных ко входам платы реализаций исследуемого случайного процесса, выполненной в виде набора проводников, жестко закрепленных на пластине из изоляционного материала, выходы платы через схему суммирования на резисторах подсоединены к суммирующему потенциометру, а подвижные контакты платы реализаций электрически соединены между собой и через резистор подключены к минусовой клемме источника питания, плюсовая клемма которого подключена к входам реле максимального тока.

Недостатком этих устройств является то, что онй позволяют решать задачу прогноза только для одномерных случайных процессов.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в нем плата реализаций раз5 делена на ряд рабочих областей по числу составляющих исследуемого процесса, в каждой из областей нанесены реализации соответствуюшей составляющей процесса, выполненные в виде проводников, начала и концы одно10 именных реализаций всех составляющих объединены и подключены соответственно к входу и выходу платы реализаций, а подвижные контакты платы реализаций механически жестко связаны между собой.

15 Указанные отличия позволяют решать задачу прогнозирования в случае векторных (MHDгомерных) случайных процессов с зависимыми составляющими.

На фиг. 1 представлена сменная плата реа20 лизаций и-мерного векторного случайного процесса; на фиг. 2 — блок-схема предлагаемого устройства.

На пластину 1 из изоляционного материала, разделенную на рабочие области для отдельных составляющих 2, нанесены в виде проводников 8 реализации составляюших исследуемого случайного процесса X(t). Начала и концы одноименных (полученных при испы30 таниях одного и того же объекта) реализаций

264809

15

25 всех составляющих соединены проводниками

4. Выходные контакты 5 служат для соединения каждой из векторных реализаций с остальной частью схемы.

Таким образом, на плате реализаций записана вся информация об исследуемом векторном случайном процессе. Существенными элементами при этом являются упорядоченность записи (все реализации, относящиеся к одному объекту, записываются под одним и тем же номером) и электрическая связь между одноименными реализациями всех составляющих, так как именно это позволяет сохранить и использовать при прогнозировании информацию о статических связях между. составляющими случайного процесса.

Плата реализаций сделана сменной, что позволяет осуществлять прогнозирование для различных случайных процессов (для различных объектов) . Технологически она может быть выполнена методом печатного монтажа.

Каждая векторная реализация процесса подключена к стабилизированному источнику питания б через реле максимального тока 7 (может быть электромеханического или электронного типа). В нормальном состоянии его рабочие контакты замкнуты и размыкаются только в том случае, если го ним протекает ток больше некоторой определенной величины. Возврат всех реле в исходное (замкнутое) состояние осушествляется только принудительно, с помощью устройства сброса 8.

Выходные контакты 5 векторных реализаций нагружены на суммирующий потенциометр 9 через ограничивающие резисторы 10.

Резисторы обеспечивают равенство токов в цепях всех векторных реализаций. В результате на выходе потенциометра 9 создается напряжение, пропорциональное общему числу включенных векторных реализаций. Для измерения и записи этого напряжения в схему включены калибровочный вольтметр 11 и записывающее устройство (самописец) 12.

Замыкаюшие пластины 18 располагаются под платой реализаций. На каждую рабочую область при прогнозе по одному известному значению приходится одна пара таких пластин. При прогнозе по большему числу значений число пар пластин соответственно увеличивается. Замыкающие пластины всех составляющих связаны жесткой механической связью 14, что позволяет перемешать их все од.новременно вдоль оси абсцисс (оси времени) для установки в нужную точку временного интервала. Каждая из пластин 18, кроме того, может перемещаться в плоскости, перпендикулярной оси времени, обеспечивая при этом надежное замыкание всех встречаюшихся реализаций на закорачивающий резистор 15.

Скользящие замыкающие контакты 1б (»o два на каждую сотавляющую) обеспечивают замыкание на резистор 15 тех реализаций, которые встречаются при движении контактов ,1б параллельно оси абсцисс. Движение контактов 1б, механически жестко связанных ме30

65 жду собой, происходит вдоль направляюших

17, которые, в свою очередь, могут перемещаться по отношению к оси абсцисс, чем обеспечивается выбор необходимой величины допускового интервала.

Задача прогноза формулируется следующим образом.

Пусть изменение во времени состояния исследуемого объекта описывается п-мерным случайным процессом X(t). Рабочая область объекта задана в виде набора допускаемых интервалов (а,, b, ), v = 1, 2,..., п. При выполнении в момент t условия а,, (Х., (t)(b,, v = 1,2 ..., n (I) объект считается исправным. Если хотя бы для одного v условие (1) не выполняется, фиксируется отказ объекта.

Пусть в результате контроля состояния объекта в момент (моменты) to установлено, что процесс X(t) принял значение (ряд значений) Х (ttt), удовлетворяющее условию а., (Л., (t,) (),, а., (a,, (,, (b,, =1,2 ..., n, (II) где,tx,, $., — текущие значения составляющих случайного процесса.

Требуется определить вероятность того, что апостериорный случайный процесс, возникающий из процесса Х(t) при учете условия (II), не выйдет за пределы рабочей области (а,,b,, ), v = 1, 2,..., и до некоторого момента t ) t .

Работа прогнозатора происходит следующим образом. В исходном состоянии источник питания б включен, нужная сменная плита (см. фиг. 1) установлена, все замыкающие пластины 18 и скользящие контакты 1б выведены за пределы своих рабочих областей.

После включения питания по всем реализациям потекут одинаковые токи (определяемые резисторами 10), в результате чего напряжение на выходе потенциометра 9 окажется пропорциональным общему числу задействованных векторных реализаций.

Пусть в результате контроля конкретного образца из данного класса объектов стало известно, что его состояние в момент времени tp описывается неравенствами (11) .

Тогда первая задача, которую нужно решить — выделение из всех записанных на пла е реализаций апостериорного случайного процесса, удовлетворяющего в момент t< условию (11). Эта задача выполняется замыкающими пластинами 18. Передвигая все пластины 18 с помошью связи 14, устанавливают их переднюю кромку в точку tо. Затем, регулируя положения каждой пластины в отдельности перемещением ее перпендикулярно оси t, устанавливают между их внутренними концами интервал (а,, 3., ) для каждой -й составляюшей.

264809

В результате все векторные реализации, для которых в момент tp не выполняется условие (II), окажутся нагруженными на закорачивающий резистор 15. Это вызовет срабатывание соответствующих реле максимального тока 7, и под током останутся только те реализации, для которых условие (II) выполняется. Таким образом, апостериорный процесс выделен.

Случай прогноза по одному известному значению процесса (с одной парой пластин 13 на 10 каждую составляющую) рассматривается здесь только для простоты изложения. Принципиально возможен прогноз и по большому числу значений путем введения нужного числа пар .пластин 13. 15

Собственно вычисление прогнозируемой надежности сводится к определению числа векторных реализаций S(t), оставшихся в пределах допуска fa,, b, ), где v =1, 2,..., п к моменту t ) tp из начального числа реализаций 20 апостериорного процесса S(tp).

Поскольку в начальный момент tp должно выполняться условие нормировки P(tp/и, ( (Х.(t) (P,,; =1,2,...,n) =1,топеред началом вычислений калибровочным потенциометром 9 устанавливают стрелку вольтмегра 11 на единицу. После этого напряжение на выходе потенциометра 9 становится пропорциональным величине, записанной уравнением (111).

Непосредственно задача вычисления прогнозируемой надежности решается с помощью скользящих контактов 1б. В начальный момент все они находятся у своих замыкающих пластин 13 на ширине границдопусков (а„,b,,), 40

v = 1, 2,, п. Для вычисления надежности все скользящие контакты 1б приводятся в дви.жение в направлении t ) tp. Синхронно с ни.чи перемещается перо самописца 12. Перемещаясь, контакты 1б последовательно пересекают реализации апостериорного процесса в момент первого их выхода за границы допусковой области (а,, b.,,),,v = 1, 2,..., n. Это приводит к отключению соответствующих векторных реализаций, и, следовательно, к соответствующему уменьшению напряжения на выходе потенциометра 9.

После окончания работы прогнозатора в стройстве 12 получают интегральную кривую условного распределения времени безотказной работы объекта при заданных начальных условиях.

Предмет изобретения

Устройство для прогнозирования надежности, содержащее набор реле максимального тока, подключенных ко входам платы реализаций исследуемого случайного процесса, выходы которой через схему суммирования на резисторах подсоединены к суммирующему потенциометру, а подвижные контакты платы реализаций электрически соединены между собой и через резистор подключены к минусовой клемме источника питания, плюсовая клемма которого подключена к входам реле максимального тока, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, плата реализаций разделена на ряд рабочих областей по числу составляющих исследуемого процесса, в каждой из областей нанесены реализации соответствующей составляющей процесса, выполненные в виде проводников, начала и концы одноименных реализаций всех составляющих объединены и подключены соответственно к входу и выходу платы реализаций, а подвижные контакты платы реализаций механически жестко связаны между собой.

Составитель И. А. Шелипова

Редактор Н. П. Белявская Текред T. П. Курилко Корректор С. А. Кузовенкова

Заказ 1770!2 Тира>к 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС1>

Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапупова, 2