УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА АППАРАТУРЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ

УСТРОЙСТВО для РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА АППАРАТУРЫ КОНТРОЛЯ И УНРАВЛЕНИЯ
Нолезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована для решения задачи структурного синтеза аппаратуры контроля и управления (АКУ) на основе оце1швания показателей эффективности контроля работоспособности сложных технических систем военного назначения (СТСВН).
Известны устройства для определения характеристик аппаратуры контроля (см. авторские свидетельства СССР Ж№ 238236, 332465, 407325, 516048, 1446629), использующие метод статистических испытаний при решении задачи оценки показателей эффективности контроля технических систем. Недостатками данных устройств являются их ограниченные функциональные возможности по вычислению показателей эффективности контроля работоспособности СТСВН при решении задачи структурного синтеза АКУ.
Наиболее близким по технической суш:ности к заявленной полезной модели является устройство, описанное в свидетельстве на полезную модель № 24886, содержащее блок управления, два датчика имитации нормально распределенной случайной величины (СВ), шесть блоков сложения, четыре блока вычитания, семь блоков сравнения, два блока памяти, два блока умножения, четыре блока деления, которое принято за прототип.
Однако это устройство не позволяет вычислять показатели эффективности контроля при решении задачи структурного синтеза АКУ.
Цель полезной модели - расширение функциональных возможностей устройства за счет введения новых блоков и организации связей между ними, что позволяет определять показатели эффеюивности контроля по результатам статистического моделирования процесса функционирования АКУ сложной структуры.
200 г 1 3  1 J
за счет введения дополнительно двенадцати блоков сложения, семи блоков сравнения, десяти блоков памяти, двух блоков деления и организации связей между ними, причем вход «П устройства соединен с установочным входом блока 1 управления, информационный выход блока 2 сложения соединен с информационным входом блока 3 памяти, выход которого соединен со вторым информационным входом блока 8 сравнения, выходы датчиков 4 и 5 имитации нормально распределенных случайных величин соединены соответственно со вторыми информационными входами блоков 6 и 7 умножения, выход блока 6 умножения соединен с вторым ршформационным входом блока 9 сложения, информационный выход блока 7 умножения соединен с первым информационным входом блока 11 сложения, информационные выходы блоков 8,18,19,22,23,25,27,29,31,32,42,43,48, 49 сравнения соединены с информационным входом блока 1 управления, информационный выход блока 9 сложения соединен с первым информационным входом блока 10 сложения, выход которого соединен с информационным входом блока 12 памяти, информационный выход блока 11 сложения соединен с информационным входом блока 13 памяти, информационный выход блока 12 памяти соединен с первым 1шформационным входом блока 14 деления, ршформационный выход блока 13 памяти соединен с первым информационным входом блока 15 деления, информационный выход блока. 14 деления соединен со вторыми информационными входами блоков 19,22,23,25,27,29,31,32 сравнения, информационный выход блока 15 деления соединен со входами вычитаемого блоков 20,21 вычитания, информационный выход блока 16 сложения соединен с информационным входом блока 17 памяти, информационный выход блока 17 памяти соединен со вторыми информационными входами блоков 16 сложения и 18 фавнения, информационный выход блока 20 вычитания соединен с первыми информационными входами блоков 23,27,31 сравнения, информационный выход блока 21 вычитания соединен с первыми киформационными входами блоков 25,29,32 сравнения, информационный выход блока 24 сложения соединен с информационным входом блока 33 памяти, ршформационный выход блока 26 сложения соединен с информационным входом блока 34 памяти, ршформационный выход блока 28 сложения соединен с
информационным входом блока 35 памяти, информационный выход блока 30 сложения соединен с информационным входом блока 36 памяти, информационный выход блока 33 намяти соединен со вторыми информационными входами блоков 37 и 40 сложения, информационный выход блока 34 памяти соединен с первыми информационными входами блоков 37 и 39 сложения, информационный выход блока 35 памяти соединен с первыми информационными входами блоков 38 и 40 сложения, информационный выход блока 36 памяти соединен со вторыми информационными входами блоков 38 и 39 сложения, информационный выход блока 37 сложения соединен с первым информационным входом блока 42 сравнения, информационный выход блока 38 сложения соединен со вторым информационным входом блока 42 сравнения, информационный выход блока 39 сложения соединен с первыми информационными входами блоков 43, 48 сравнения, информационный выход блока 40 сложения соединен со вторыми информационными входами блоков 43,48 сравнения, информационный выход блока 41 сложения соединен с первым информационным входом блока 49 сравнения, информационные выходы блоков 44-47 сложения соединены с информационными входами блоков 50-53 памяти соответственно, информационные выходы которых соединены с первыми информационными входами блоков 54-57 деления соответственно, их информационные выходы соединены с выходами устройства, что позволяет реализовать алгоритм расчета безусловных показателей достоверности автоматизированного контроля при решении задачи структурного синтеза аппаратуры контроля и управления.
Функциональная схема устройства, позволяющего решать задачу структурного синтеза аппаратуры контроля и управления, представлена на фиг. 1.
Устройство содержит блок 1 управления, датчики 4,5 имитации нормально распределенной СВ, блоки 2,9-11,16,24,26,28,30,37-41,44-47 сложения, блоки 20,21 вычитания, блоки 8,18,19,22,23,25,27,29,31,32,42,43,48,49 сравнения, блоки 3,12,13,17,33-36,50-53 памяти, блоки 6,7 умножения, блоки 14,15,54-57 деления.
лГ -Д/5/ ность получения которого состоит в следующем.
В настоящее время для характеристики эффективности контроля кроме директивно заданных терминов 1 вероятности ошибок нервого (а) и второго () рода широко используются такие термины, как: необнаруженный отказ (НО), ложный отказ (ЛО), достоверность результата «годен (Р} достоверность результата «негоден(-О). Их физический смысл раскрывается при
помощи известной схемы формирования решений контроля (фиг. 2), на которой представленные ситуации образуют полную группу событий, поэтому
-(1)
где РЯО - безусловная вероятность того, что объект контроля (ОК), признанный годным, на самом деле является неработоспособным;
РЛО - безусловная вероятность того, что ОК, отнесенный к негодным, в действительности работоспособен;
if - безусловная вероятность того, что ОК, признанный годным, на самом деле является работоспособным;
D - безусловная вероятность того, что ОК, отнесенный к негодным, действительно неработоспособен.
Использование последних обусловлено тем, что на практике достаточно сложно найти образцовые средства контроля (не вносящие погрешность в результат измерения) и нахождение величин вероятностей ошибок первого (а) и второго () рода является труднореализуемым. В связи с этим нахождение безусловных: показателей, оценивающих долю возможных исходов тех или иных событий во всей их массе, является приоритетным.
При разработке устройства для решения задачи структурного синтеза аппаратуры контроля и управления используется модель однопараметрического контроля 2, когда состояние ОК описывается одним параметром Д значение которого гоменяется случайным образом. Объеьсг контроля признается годным, если результат Z измерения параметра Худовлетаоряет условию
где 7я, ZB - соответственно, нижняя и верхняя границы контрольного допуска G) (области принятия решения).
В действительности ОК является работоспособным, если истинное значение контролируемого параметра Jf удовлетворяет условию
где АЯ, ХЕ - соответственно, нижняя и верхняя границы области Q работоспособности ОК по параметру X.
Таким образом, в канал контроля поступает случайная величина X. Результат Z измерения параметра Jf запишется в виде
где 7- случайная погрешность канала измерения.
Он сравнивается с контрольным допуском (2), на основании чего формрфуется решение контроля «годен либо «негоден.
Рассмотрим геометрическую трактовку данной задачи (фиг.З.). Для этого посгроим на плоскости  линии, уравнения котюрых описываются зависимостями
Если случайная точка системы (X,Y) попадает в область, заключенную между прямыми (5) и (6), то канал контроля (КК) выдает решение «годен. В противном случае КК выдает решение «негоден. Однако не все решения ЮС являются верными, поскольку верное заключение «годен - событие, заюпочаюш;ееся в одновременном выполнении условий (2) и (3).
С другой стороны, правильное решение негоден выдается при попадании сл5Д1айной точки (X,Y) в область (РАВ), (DEC), (GFL) и (NKM), где одновременно не выполняются условия (2) и (3).
Необнаруженный отказ возникает при попадании случайной точки (X,Y) в область (DEAB) либо (LFKM), а ложный-отказ - при попадании в область (CEFG) или (PAKN).
.(3)
,(4)
,(5)
.(6)
,(7)
.(8)
ределенному закону, можно подсчнтать количество понаданнй в каждую область плоскости, а по ним определить значение частного показателя эффективности контроля РЭ из соотношения
где Ппоп - количество попаданий случайной точки (X,Y) в область плоскости, соответствующую оцениваемому показателю эффективности;
N - общее число реализащ1Й случайной точки (X,Y) в ходе вычислительного эксперимента.
На практике для повышения эффективности контроля часто используются: способ многократного контроля с усреднением результатов измерений,
который согласно 3 уменьшает погрешность измерения в л/й раз;
способ контроля несколькими равноточными измерительными трактами 3 с обработкой результатов по принципу мажоритарной логики, который является действенным средством борьбы со сбоями.
Структурная схема устройства, реализующего данные способы повышения эффективности контроля и позволяющего решать задачи структурного синтеза АКУ, представлена на фиг.4.
Структура устройства предусматривает возможность многократных (п раз) измерений величины параметра X при помош;и измерительного устройства (ИУ), а также мажоритарной обработки результатов контроля, полученных от М отдельных измерительных трактов (ИТ) и формирование результата контроля одного полного цикла работы АКУ. При этом в блоках 7 у ,
j  1,М происходит осреднение многократных измерений параметра X, а ъ блоке R - мажоритарная обработка результатов и принятие решения о работоспособности ОК. Блок 5 обеспечивает подключение АКУ к ОК.
Использование данной структуры предполагает оценивание достигаемого при этом эффекта, характеризуемого частными показателями эффективности контроля, определяемыми с помощью устройства 4.
|f(//V/
Р (9)
N
контроля предполагает:
многократное моделирование координат случайной точки (%, Jy, i  1,п; вычисление средних значений
-у.,
п п
где п - число повторных циклов измерения;
определение местоположения точки (Хср ,1 относительно линий (5) (9) и принятие решения о результате контроля.
Реализация второго способа заключается в мажоритарной обработке результатов контроля, поступающих от т измеригельных трактов. Для этого:
результат принятого АКУ решения оценивается в соответствии с приведенной в таблице 1 системой условий, сформированных на основе схемы формирования решений контроля (фиг.2) и геометрической трактовки данной задачи (фиг.З.).
Таблица 1
выше названные процедуры повторяются необходимое количество раз, обеспечиваюш;ее заданную точность вычисления показателей эффективности.
Работа устройства осзш;ествляется в последовательности, задаваемой тактовыми импульсами блока 1 управления. Начальная установка блоков устройства происходит при подаче импульса на вход П, в результате действия которого запускается блок 1 управления. Одновременно на информационные входы устройства подаются сигналы для установки постоянных коэффициентов: 1 - на первый информационный вход блоков 2, 16 и 41 сложения; Pi и с - на первые информационные входы блоков 6 и 7 умножения соответственно; гпх - на первый информационный вход блока 9 сложения; « - на первый информационный вход блока 8 сравнения, на информационные входы делителя блоков 14 и 15 деления; М- на первый информационный вход блока 18 сравнения; JV - на первый информационный вход блока 49 сравнения и вторые информационные входы блоков 54-57 деления; Zg и Zff - на первые информационные входы блоков 20 и 21 вычитания соответственно, Х и Xff - на
первые информационные входы блоков 19 и 22 сравнения соответственно.
Первый тактовый импульс с 1-го выхода блока 1 управления инициирует работу блока 2 сложения, датчиков 4 и 5 имитации нормально распределенных случайных величин. В результате этого на информационный вход блока 3 памяти подается сигнал i  i +1 с информационного выхода блока 2 сложения. На вторые информационные входы блоков 6 и 7 умножения поступают соответственно сигналы 777/ и 772/  информационных выходов датчика 4 и 5 имитации нормально распределенных случайных величин.
Второй тактовый импульс с выхода 2 блока 1 управления инициирует работу блоков 6 и 7 умножения, обнуляет второй информационный вход блока 2 сложения, а также информационные входы блоков 10, 11 сложения, передает сигнал i  i + l с выхода блока 3 памяти на второй информационный вход блока 8 сравнения. Вследствие этого полученная СВ yj  772/  сг v с выхода 7 умножения поступает на первый информационный вход блока 11 сложения Полученный сигнал Tjjj  (J с информационного выхода блока 6 умножения поступает на второй информационный вход блока 9 сложения.
Третий тактовый импульс с выхода 3 блока 1 управления иницирфует работу блоков 9 сложения, 12ДЗ памяти и обнуляет информационный вход блока 3 памяти. В результате, с выхода блока 9 сложения СВ jc,  /м. + т/у  сГу. поступает на первый информационный вход блока 10 сложения, а также величины z и У 2: с выходов блоков 12 и 13 памяти на вторые информационные входы блоков 10 и 11 сложения соответственно. В случае /  1 величины j;    0.
Четвертый тактовый импульс с выхода 4 блока 1 управления обнуляет вторые информационные входы блоков 6,7 умножения, 8 сравнения, 9 сложения, а также информационные входы блоков 12 и 13 памяти.
Пятый тактовый импульс с выхода 5 блока 1 управления инициирует работу блоков 10 и 11 сложения и приводит в действие блок 8 сравнения.
Вследствие этого полученная величина У. -z  с выхода блока 10 сложения поступает на информационный вход блока 12 памяти. Аналогично величина  - уj + у с выхода блока 11 сложения поступает на информационный вход блока 13 памяти. Если в блоке 8 сравнения подтверждается условие i  n, работа устройства продолжается последовательно, в противном случае работа устройства продолжается с первого тактового импульса.
Шестой тактовый импульс с выхода 6 блока 1 управления инициирует работу блоков 12 и 13 памяти, вследствие чего величины У. и yj с выходов блоков 12 и 13 памяти постзшают на информационные входы делимого блоков 14 и 15 деления соответственно.
Седьмой тактовый импульс с выхода 7 блока 1 управления инициирует работу блоков 14 и 15 деления, блока 16 сложения, а также блоков 33-36 памяти. в результате этого величина   V с информационного выхода блока 14 деления поступает на информационные входы блоков 19,22, 23,25,27,29,31,32 сравнения, величина   с информационного выхода блока 15 деления - на информационные входы блоков 20 и 21 вычитания, величина j  j + 1 с ииформационного выхода блока 16 сложения поступает на информационные входы блоков 17 памяти и 18 сравнения, а величины nijjQ С выхода блока 33 памяти, ти с выхода блока 34 памяти, mjjQ с выхода
блока 36 памяти, сигнал т с выхода блока 35 памяти поступают на первые информационные входы блоков 24, 26, 28, 30 сложения соответственно.
формационные входы блоков 33-36 памяти. В результате их работы на выходе блока 20 вычитания формируется сигнал Z - , который подается на первые информационные входы блоков 23,27,31 сравнения,; на выходе блока 21 вычитания - сигнал Z - , который подается на первые информационные входы блоков 25,29,32 сравнения. Если в блоке 19 сравнения выполняется условие Х(р  Хд, работа продолжается последовательно, в противоположном
случае работа устройства продолжается с двенадцатого тактового импульса.
Девятый тактовый импульс с выхода 9 блока 1 управления инициирует работу блока 22 сравнения. В результате если в блоке 22 сравнения выполняется условие   X JJ, работа продолжается последовательно, в противоположном
случае работа устройства продолжается с четырнадцатого тактового импульса.
Десятый тактовый импульс с выхода 10 блока 1 управления инициирует работу блока 23 сравнения. В результате, если в блоке 23 сравнения выполняется условие Х(р Zg - У(р, работа продолжается последовательно, в противном случае на второй информационный вход блока 24 сложения подается «1, а на вторые информационные входы блоков 26, 28, 30 сложения подается «О, и работа устройства продолжается с шестнадцатого тактового импульса.
Одиннадцатый тактовый импульс с выхода 11 блока 1 управления инициирует работу блока 25 сравнения. В результате, если в блоке 25 сравнения выполняется условие   Z - , на второй информационный вход блока 24 сложения подается «1, а на вторые информационные входы блоков 26, 28, 30 сложения подается «О, и работа устройства продолжается с шестнадцатого тактового импульса. В противном случае на второй информационный вход блока 26 сложения подается «1, а на вторые информационные входы блоков 24, 28, 30 сложения подается «О, и работа устройства продолжается с шестнадцатого тактового импульса.
Двенадцатый тактовый импульс с выхода 12 блока 1 управления инициирует работу блока 27 сравнения. В результате, если в блоке 27 сравнения выполняется условие Х(-.р ZQ , работа продолжается последовательно, в проoiCfl/3/ 6
тивном случае на второй информационный вход блока 28 сложения нодается «1, а на вторые информационные входы блоков 24, 26, 30 сложения подается «О, и работа устройства продолжается с шестнадцатого тактового импульса.
Тринадцатый тактовый импульс с выхода 13 блока 1 управления инициирует работу блока 29 сравнения. В результате, если в блоке 29 сравнения выполняется условие л:,  Z - , на второй информационный вход блока 28 сложения подается «1, а на вторые информационные входы блоков 24, 26, 30 сложения подается «О, и работа устройства продолжается с шестнадцатого тактового импульса. В противном случае на второй информационный вход блока 30 сложения подается «1, а на вторые информационные входы блоков 24, 26, 28 сложения подается «О, и работа устройства продолжается с шестнадцатого тактового импульса.
Четырнадцатый тактовый импульс с выхода 14 блока 1 управления инициирует работу блока 31 сравнения. В результате, если в блоке 31 сравнения выполняется условие  Zg - , работа продолжается последовательно, в
противном случае на второй информационный вход блока 28 сложения подается «1, а на вторые информационные входы блоков 24, 26, 30 сложения подается «О, и работа устройства продолжается с шестпадцатого тактового импульса.
Пятнадцатый тактовый импульс с выхода 15 блока 1 управления инициирует работу блока 32 сравнения. В результате, если в блоке 32 сравнения выполняется условие  Zfj- У(р, на второй информационный вход блока 28 сложения подается «1, а на вторые информационные входы блоков 24, 26, 30 сложения подается «О. В противном случае на второй информационный вход блока 30 сложения подается «1, а на вторые информационные входы блоков 24,26,28 сложения подается «О.
Шестнадцатый тактовый импульс с выхода 16 блока 1 управления инициирует работу блоков 24, 26, 28, 30 сложения и 18 сравнения. В результате их работы с выхода блока 24 сложения на информационный вход блока 33 памяти поступает сигнал nijjQ mjjQ + 1 или mjjQ   с выхода блока 26 сложения
.,
на информационный вход блока 34 намята ностунает сигнал т тр +1 или т,  т.; с выхода блока 28 сложения на информационный вход блока 35 намята ностунает сигнал w нг +  ™ нг - нг   выхода блока 30 сложения на информационный вход блока 36 памяти поступает сигнал nifff) injjQ +1 или  но- Если в блоке 18 сравнения подтверждается условие j  М, работа устройства продолжается последовательно, в противном случае работа устройства продолжается с первого тактового импульса.
Семнадцатый тактовый импульс с выхода 17 блока 1 управления инициирует работу блоков 33 - 36 памяти. В результате этого сигнал mjjQ с выхода блока 33 памяти поступает на вторые информационные входы блоков
37и 40 сложения, сигнал т. с выхода блока 34 памяти поступает на первые
информационные входы блоков 37 и 39 сложения, сигнал т с выхода блока 36 памяти поступает на вторые информационные входы блоков 38 и 39 сложения, сигнал  с выхода блока 35 памяти постзшает на первые информационные входы блоков 38 и 40 сложения.
Восемнадцатый тактовый импульс с выхода 18 блока 1 управления инициирует работу блоков 37-41 сложения и 50-53 памяти. В результате этого сигнал  с выхода блока 37 сложения поступает на первый информационный вход блока 42 сравнения, сигнал   выхода блока
38сложения поступает на второй информационный вход блока 42 сравнения, сигнал mf +nifjQ с выхода блока 39 сложения поступает на первый информационный вход блока 43 сравнения, сигнал mjjp+mjjQ с выхода блока 40 сложения поступает на второй информационный вход блока 43 сравнения, сигнал  поступает с выхода блока 41 сложения на второй информационный вход блока 49 сравнения. Сигналы:  - с выхода блока 50 памяти; PJJQ - С выхода блока 51 памяти; pjjQ - с выхода блока 52 памяти; p. - с
Девятнадцатый тактовый импульс с выхода 19 блока 1 управления инициирует работу блока 42 сравнения и обнуляет информационные входы блоков 50-53 памяти. В результате, если в блоке 42 сравнения выполняется условие fnf.+mjjQ mfjp+mffQ, работа продолжается последовательно, в противоположном случае работа устройства продолжается с двадцать первого тактового импульса.
Двадцатый тактовый импульс с выхода 20 блока 1 управления инициирует работу блока 43 сравнения. В результате, ecjm в блоке 43 сравнения выполняется условие 7w.., на второй информационный вход блока 44 сложения подается «1, а на вторые информационные входы блоков 45,46,47 сложения подается «О. В противном случае на второй информационный вход блока 45 сложения подается «1, а на вторые информационные входы блоков 44,46,47 сложения подается «О.
Двадцать первый тактовый импульс с выхода 21 блока 1 управления инициирует работу блока 48 сравнения. В результате, если в блоке 48 сравнения выполняется условие mp- -mfjQ mfjj +mjjQ, на второй информационный вход блока 46 сложения подается «1, а на вторые информационные входы блоков 44,45,47 сложения подается «О. В противном случае на второй информационный вход блока 47 сложения подается «1, а на вторые информационные входы блоков 44,45,46 сложения подается «О.
Двадцать второй тактовый импульс с выхода 22 блока 1 управления иницирфует работу блоков 44,45,46,47 сложения и 49 сравнения. В результате их работы на информационный вход блока 50 памяти с выхода блока 44 сложения поступает сигнал р  Рр + 1 или /7.   на информационный вход блока 51 памяти с выхода блока 45 сложения поступает сигнал Pjj  pjjQ + 1 или   PJJQ ; на информационный вход блока 52 памяти с выхода блока 46 сложения поступает сигнал pjjQ  pjjQ + 1 или р  pjjQ; на информационный вход блока 53 памяти с выхода блока 47 сложения поступает сигнал Рнг - Рнг +  или PJJJ,  Pfjp. Если в блоке 49 сравнения подтверждается
условие k  N, работа устройства продолжается последовательно, в противном случае работа устройства продолжается с первого тактового импульса.
Двадцать третий тактовый импульс с выхода 23 блока 1 управления инициирует работу блоков 54,55,56,57 деления, в результате чего с выходов этих блоков на выходы устройства нодаются сигналы
Рнг
D  / // о ФИЛЮСТИН А.Е. г(. /.оТУКЕЕВ Д.Л. ФИЛАТОВ И.Н. 21. {.02 СКРЫЛЬНИКОВ Е.С. 2/. и, 02, .ff.ie РОССОШАНСКИЙ
ЛИТЕРАТУРА
1.ГОСТ 19919-74. Контроль автоматизированный технического состояния изделий авиационной техники. Термины и определения. - М.: Издательство стандартов, 1975. - 24 с.
2.Тукеев Д.Л. Методика параметрического синтеза автоматизированных каналов контроля систем управления ракет Сухопутных войск. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - СПб.: ВАА, 1997. - 204 с.
3.Проектирование внешних средств автоматизированного контроля радиоэлектронного оборудования. Под ред. Пономарева П.П. - М.: Радио и связь, 1984.- 296с.
4.Филюстин А.Е. , Тукеев Д.Л., Филатов И.П. и др. Устройство для решения задачи оценки эффективности контроля ракетно-артиллерийского вооружения. - М.: Российское агентство по патентам и товарным знакам. Свидетельство на полезную модель № 24886, 27.08.01.
ООЛ /g/
п РнО.р  РЛО
N  N АВ ТОРЫ СЛЕСАРЕИКО А.В. 2-/.. КОЛЕСИИЧЕИКО СБ. / БАЛАШОВ А.Л.   // СОТИИКОВ А.В.  -    СКАЗКРШВ.П. . /ФОРМУЛА