Устройство для определения значения параметра контроля

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании случайных процессов для определения значения параметра контроля по его корреляционной связи с косвенными параметрами. Цель изобретения - повышение точности определения значения параметра контроля. Устройство содержит датчики контроля косвенных параметров, блоки 2 вычитания, блоки 3 вычисления полинома, блоки 4 задания коэффициентов, блоки 5 выбора интервала аппроксимации, блоки 6 выбора интервалов точной аппроксимации, пульт 7 управления, блок 8 определения допустимых значений запрещенного параметра, сумматор 9 и элемент 10 индикации. Использование устройства снижает вероятность ошибок в определении параметра контроля при нелинейной корреляционной связи параметра контроля с косвенными параметрами. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Al ((9(SU (и(1 (51) 1 G 05 В 23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 44-1 3074/24-24(27) 18.04.88 (46) 07.11.89. Вюл. Ф 41 (72) E.È.Ьороденко, И,Г.Горев, В,В,Романюк и Л.В.Демьяненко (53) 621.396(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 746591, кл. G 06 Р 7/48.

Авторское свидетельство СССР

Р 1233108, кл. G 05 В 23/02. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОИРЕДЕЛЕНИЯ ЗНАЧЕНИЯ 1IAPAMETPA КОНТРОЛЧ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании случайных процессов для определения значения параметра контроля по его корреляцион2 ной связи с косвеHHbIMH параметрами.

Цель изобретения — повышение точности определения значения параметра контроля. Устройство содержит датчики 1 контроля косвенных параметров, блоки

2 вычитания, блоки 3 вычисления полиномов, блоки 4 задания коэффициентов, блоки 5 выбора интервала аппроксимации, блоки 6 выбора интервалов точной аппроксимации, пульт 7 управления, блок 8 определения допустимых значений запреценного параметра, сумматор

9 и элемент 10 индикации. Использова» ние устройства снижает вероятность ошибок в определении параметра контроля при нелинейной корреляционной . связи параметра контроля с косвенными параметрами. 6 ил.

1520481

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании случайных процессов, например при определении значения запрещенного параметра по

5 ряду косвенных параметров, имеющих нелинейную корреляционную связь с ним.

Цель изобретения — повышение точНосТН опрЕделения значения запрещенного параметра за счет уменьшения вероятности ошибок при определении корреляционной связи параметров.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для определения з«ачения параметра контроля; на фиг.2<Ъункционапьная схема блока вычисления полиномов; на фиг. 3 — функциональная схема блока выбора интервала аппроксимации; на фиг.4 — функциональная схема блока интервалов точной аппроксимации; на фиг. 5 — функциональная схема блока допустимых значений запрещенного параметра; на фиг. 6 — диаграмма, пояс няющая работу устройства. 25

Устройство содержит датчик 1< -1« контроля косвенных параметров, блоки 2< -2<, вычитания, блоки 3< -Зд вычисления полиномов, блоки 4, -4 « зада- ния. коэффициентов, блоки 5< -5< выбора интервала аппроксимации, блоки 6»6< выбора интервалов точной аппроксимации, пульт 7 управления, блок 8 определения допустимых значений запрещенного параметра, сумматор 9, элемент 10 индикации, каждый блок 3 содержит узлы 11<-11< < умножения пер-, вой группы, узлы 12<-12 умножения второй группы, сумматор 13, каждый блок 5 содержит узлы 14<- t4«+< уста40 ковки порога компаратора, компараторы 15» -151<+<, элементы НЕ 16<-16 «, элементы И 17< -17к, каждый блок 6 содержит узлы 18< -184 установки порога компаратора, компараторы 19» -194, элементы И 20< - 20у, элементы НК 21<-21q, блок 8 содержит узлы 22< -22у установки порога компаратора, компараторы

23» -23, элемент И 24, элемент НЕ 25.

Сущность изобретения состоит в том, что для определения значения параметра контроля по ряду косвенных параметров исходная корреляционная зависимость аппроксимируется несколькими полиномами. Степень полинома на каждом интервале аппроксимации, количество интервалов выбирается так, чтобы при их минимальных значениях обеспечить заданную точность.

Для уменьшения вероятности ошибок первого н второго рода на границах области допустимых значений косвенного параметра за счет погрешности аппроксимации определяются доверительные интервалы Iн, I, в пределах е которых производится аппроксимация полиномами Пв„, Ие с точностью ь l исключающей ошибки эа счет аппроксимации. Необходимые значения коэффициентов полиномов с пульта -управления записываются в блоки задания коэффициентов, границы интервалов аппроксимации и интервалов точной а«проксимации, границы области допустимых значений запрещенного параI метра с пульта управления записываются соответственно в блоки выбора интервалов аппроксимации, в блоки задания интервалов точной аппроксимации и блок определения допустимых значений запрещенного параметра.

Косвенные параметры контроля преобразуются в соответствующие величины напряжений с помощью датчиков контроля косвенных параметров. Интервалы аппроксимации выбираются бпоками 6 и 7. Значение параметра контроля вычисляется в блоках вычитания, блоках вычисления полиномов и в сумматоре, а затем отображается элементом индикации.

В, том случае, если значение запрещенного параметра х<=х" попадает в доверительный интервал I (фиг.6), где х"EI» х — косвенный параметр; х* — измеренное значение косвенного с параметра х+, Y/õ — корреляционная зависимость запрещенного параметра Y от косвенного параметра х< при фиксированных значениях остальных косвенных параметров; хр„,х,...,х <— нижние границы 1-ro, 2-ro, ...,4-го интервалов анпроксимации косвенного параметра х при заданной доверительной вероятности Р; H(x<.J — математическое ожидание значения косвенного параметра х, х,х „, — минимальное и максимальное значение косвенного параметра х<., прй которых запрещенный параметр Y находится в области допустимых значений; H(Y/х 1 — математическое ожидание запрещенного параметра Y/x, I„,It, — нижний и верхний доверительные интервалы точной аппроксимации полиномами И „,H<; соответственно при заданной доверительной ве25 и границы, интервалов точной аппрокси-, мации для каждого косвенного парамет.ра х в соответствующие узлы 141-14,»

5 15204 роятности Р; П»,П,If y — полиномы аппроксимации соответственно 1-ro, 2-ro и 3-го интервалов аппроксимации, то устройство автоматически выбирает соответствующие значения коэффициентов и выч1исляет значение запрещенного параметра 1 по полиному П, что позволяет исключить ошибки первого и второго рода за счет погрешности аппрок- 10 симации. В случае выхода за пределы области допуска запрещенного параметра Y блок 8 формирует сигнал, который отображается элементом индикации.

В математическом плане изобретение 15 сводится к решению задачи вида л

Y g а. (х х )

30 jt с .04 э где Y — запрещенный параметр контроля; 20 х, — косвенный параметр; х » - нижняя граница »-го интервала ос аппроксимации косвенного параметра контроля х+ для доверительной вероятности Р; а — коэффициент полинома степени P .

it.

j для косвенного параметра х на i-м интервале аппроксимации для доверительной вероятности Р; .

n — количество косвенных параметров;

1 — максимальная степень полинома;. — номер интервала аппроксимации;

P — - доверительная вероятность;

- текущая степень полинома.

Устройство работает следующим образом.

Первоначально, по результатам ку сочной аппроксимации корреляционной

40 зависимости запрещенного параметра от п косвенных параметров (количест во интервалов аппроксимации от 1 до К) полиномами степени от 1 до 1 в первый 18» и третий 18 узлы установки порога компаратора каждого бло45 ка 6» †.6н для всех заданных доверительных вероятностей P заносятся нижние границы нижнего I и верхнего I ин«

Р тервалов точной аппроксимации соответственно, а в узлы 18 и 184 заносятся верхние границы интервалов точной аппроксимации I„,I с пульта унР равления по установочным входам. Аналогично заносятся границы интервалов хо ° ° ° ° .X аппроксимации

»Р ЯР (нл»1р 55

81 6 блоков 5» -5л и соответствующие коэффициенты а и х в блоки 4,-4„, в узлы 22» -2 установки порога компаратора блока 8 заносятся соответг,а ственно нижняя Yz»»q и верхняя Y aÄ,. границы допустимых значений запрещенного параметра для каждой доверительной вероятности P. В процессе работы устройства с датчиков 1» -1л на входы блоков 2»-2н и входы блоков 6»-6л поступают соответствующие напряжения, величины которых зависят от значений косвенных параметров.

Если значения косвенных параметров в пределах нормы и не попадают

Р в интервалы точной аппроксимации Ii», Ть (т.е. если значение косвенного нараметра больше верхней границы нижне» го интервала точной аппроксимации 1 н, но меньше нижней границы верхнего интервала точной аппроксимации Ть), P то на втором и третьем выходах блоков 6 устанавливаются сигналы логического нуля. Происходит это следующим образом. На входы компараторов

19» -194 поступает напряжение, соответствующее величине косвенного параметра, которое превышает порог срабатывания первого 19» и второго 19 компараторов, но меньше порога срабатывания третьего 19 и четвертого

194 компараторов.

На выходах первого 19» и второго

19 компараторов устанавливается сигнал логической единицы и поступает соответственно на первый вход первого элемента И 20i и через первый элемент НЕ 21, на второй вход первого элемента И 20», на выходе которого устанавливается сигнал логического нуля, который поступает на второй выход блока 6. На выходах третьего 19з и четвертого 194 компараторов уста- . навливаются сигналы логического нуля, которые поступают соответственно на первый вход второго элемента И 20{1 и через второй элемент НЕ 21 на второй вход второго элемента И 20, .на выходе которого устанавливается сигнал логического нуля, который поступает на третий выход блока 6.

Напряжения от датчиков 1< -1л через блоки 6» -6л поступают на первые входы блоков 5» -5л, где в зависимости от значения косвенных параметров и заданной доверительной вероятности выбирается соответствующий интервал аппроксимации следующим образом: на1520481 пряжение от датчиков контроля косвенных параметров поступает на входы компараторов 15 -15,i, на другие входы которых поступают напряжения, соответствующие нижним границам соответ- °

5 ствующих интервалов аппроксимации.

Сигнал логической единицы формируется на выходах тех компараторов

15 -15к+, порог срабатывания которых не превыыает величины напряжения, поступающего от датчиков контроля косвенных параметров. Сигнал логической единицы с выхода компаратора 15;, имеющего максимальный порог срабатывания, не превыщающий входного. напряжения, поступает на первый вход соответствующего элемента И 17<, на второй вход которого поступает сигнал логической единицы с выхода соответствующего элемента НЕ 16< на входе которого присутствует сигнал логического нуля с выхода следующего компаратора 17;+, . Таким образом, на выходе элемента И 17; устанавливается сигнал логической единицы, соответствующий выбранному интервалу аппроксимации. Сигнал с выходов блоков 5< -5п поступает на соответствующие входы . блоков 4i-4я, на первые два входа которых поступают сигналы-логического нуля с второго и третьего выходов блоков бл -6 . С выходов блоков 4 -4„ напряжения, пропорциональные коэффициентам полиномов х,,а ., поступают о )ь на входы блоков 2 -2 и 3 -3 .

С выходов блоков 2 -2n вычитания напряжения соответствующие величинам (х -х ), поступают на входы

;/ первого узла 12 умножения второй группы и на входы первых узлов ti —

11 -q умножения первой группы.

С выхода первого узла 11 умножения напряжение, пропорциональное квадрату входного напряжения, поступает на вход узла 12 умножения второй группы и на вход второго узла 11 умножения первой группы, напряжение, пропорциональное (х -х ), с второго узла 11 умножения поступает на вход третьего узла 12э умножения вто- 50 рой группы и на вход третьего узла умножения первой группы 11 и т.д.

На вторые входы узлов 12 -12 умножения второй группы поступают напряжения, пропорциональные коэффи- 55 . е . р, iv tp циентам полинома а,,а,а,...,а „,, с выходов 12» -12e умножения напряжения. поопорциональные членам полинома. а, (х -х „+), а (х -х, ",),..., 2 а (х хо ) э поступают на входы сумматора 13, на последний вход которого поступает напряжение, пропорциональное свободному члену полинома а, с выхода соответствующего блока 4. С выходов сумматоров 13 каждого блока 3,-3и вычисления полиномов напряжения, пропорциональные величинам

E а ;Р (х -х, ) =0 поступают на входы сумматора 9, с выхода которого напряжение, пропорциональное величине оценки запрещенного параметра и

7*= а. (х -х ) ь . щ 9 передается на вход блока 8 и на вход элемента 10 индикации, где отображается величина оценки запрещенного параметра контроля Y* и доверительная вероятность Р.

В том случае, если хотя бы один из косвенных параметров принимает

Р значение, попадающее в верхний Ie, P или нижнии Х„ интервалы точной аппроксимации, то соответственно на втором или третьем выходе блока 6 -б устанавливается сигнал логической единицы следующим образом. В зависимости от того, в какой интервал точной аппроксимации (верхний или нижний) попало значение косвенного параметра, компаратор 19 или 19л устанавливается в состояние логической единицы, и сигнал с -его выхода поступает на первый вход первого 20ф или второго

20с. элементы И, на вторые входы которого поступает сигнал логической единицы.с выхода соответствующего элемента НК 21q -21 на вход которого поступает сигнал логического нуля с выхода соответствующего компаратора

19q, или 194, Сигнал логической единицы с второго или третьего выхода блока б -бя поступает на второй или третий входы блоков 5 -5п и на первый или второй вход блоков 4 -4я. По этому сигналу изменяются необходимые коэффициенты х .,а B блоках 4, а такJÜ же пороги срабатывания компараторов

15 -15 +< в блоках 5t -5п, далее устройство работает аналогично.

В случае, если значение запрещенного параметра выходит за пределы до1520481 пустимых значений, "î на выходе блока

8 устанавливается сигнал логического нуля следующим образом. Если значение запрещенного параметра превысило

Р 5 максимально допустимое У*)Y», то на выходе компаратора 23 устанавливается сигнал логической единицы, который поступает на вход элемента НЕ

25, с выхода которого сигнал логичес- !О кого нуля поступает на второй вход элемента И 24; если же значение запрещенного параметра стало меньше минимального У

15 первого компаратора 23 устанавливает-. ся сигнал логического .нуля, который поступает на первый вход элемента

И 24. В обоих случаях на выходе блока 8 устанавливается сигнал логического нуля, который поступает на управ.— ляющий вход элемента 1-0 индикации и отображает: "Не норма параметра .

Формула из обре те ния

Устройство для определения значения параметра контроля, содержащее и датчиков контроля косвенных параметров, и блоков задания коэффициентов, и блоков вычитания, элемент индикации и сумматор, выход которого соединен с информационным входом элемента индикации, выходы датчиков контроля косвенных параметров связаны с входами уменьшаемого соответствующих блоков вычитания, входы вычитаемого которых соединены с выходами соответствующих .блоков задания коэффициентов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения значения запрещенного параметра за счет уменьшения вероятности ошибок при определении корреляционной связи параметров, в устройство введены пульт управления, п блоков вычисления полиномов, блок

45 определения допустимых значений запреценного параметра, и блоков выбора интервала аппроксимации, и блоков выбора интервалов точной аппроксимации, первые выходы которых соединены с первыми входами соответствующих блоков выбора интервала аппроксимации, .группы выходов которых связаны с груп-пами информационных входов блоков задания коэффициентов, группы выходов 55 которых подключены к группам входов соответствующих блоков вычисления полиномов, выходы блоков вычитания соединены с входами блоков вычисления полиномов, выходы которых связаны с входами сумматора, выход которого подключен к информационному входу блока определения допустимых значений запрещенного параметра, выход которого соединен с управляющим входом элемента индикации, выходы датчиков контроля косвенных параметров связаны с информационными входами соответствующих блоков выбора интервалов точной аппроксимации, группа выходов пульта управления соединена с установочными входами блоков задания коэффициентов, блоков выбора интервала аппроксимации, блоков выбора интервалов точной аппроксимации, блока определения допустимых значений запрещенного параметра и элемента индикации, второй и третий выходы блоков выбора интервалов точной аппроксимации связаны с вторыми и третьими входами соответствующих блоков выбора интервала аппроксимации и с первыми и вторыми входами соответствующих блоков задания коэффициентов, каждый блок вычисления полиномов содержит 1-1 узлов умножения первой группы, 1 узлов умножения .второй группы и сумматор, выход которого является выходом блока, вход блока вычисления полиномов соединен с входом первого сомножителя первого узла умножения второй группы, с входами первых сомножителей узлов умножения первой группы и с входом второго сомножителя первого узла умножения первой группы, выходы узлов умножения первой группы связаны с входами первых сомножителей второго, третьего,...,1-ro узлов умножения второй группы, входы вторых умножителей которых образуют группу входов блока, {1+1)-й вход группы подключен к входу сумматора, выходы узлов умножения второй группы соединены с остальными входами сумматора, выход каждого i-го узла умножения первой группы, за исключением (1-1)-го, связан с входом второго сомножителя (1.+1)-го узла умножения первой группы, каждый блок выбора интервала аппроксимации содержит К+1 компаратор, К+1 узел установки порога компаратора, К элементов НЕ, К элементов И, выходы которых являются группой выходов блока, первый вход .которого соединен с первыми входами компараторов, вторые входы кото1520481

l2 рых связаны с выходами соответствующих узлов установки порога компаратора, первые и вторые входы которых подключены соответственно к вторым и третьим входам блока, установочные входы блока соединены с установочными входами узлов установки порога компаратора, выходы первых К компараторов связаны с пер0 выми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых через элементы НЕ подключены к выходам

Ф последних К компараторов, каждый блок выбора интервалов точной . аппроксимации содержит четыре компаратора, четыре узла установки порога компаратора, два элемента И и два элемента НК, установочные входы блока соединены с входами

20 узлов установки порога компаратора, выходы которых связаны с первыми входами соответствующих компараторов, вторые входы которых подключены к информационному входу блока, 1 связанному с первым выходом блока, выходы первого и третьего компараторов соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И, а выходы второго и четвертого компараторов связаны через элементы ИЕ с вторыми входами соответственно первого и второго элементов И, выходы первого и второго элементов И являются соответственно вторым и первым выходами блока, блок определения допустимых значений запрещенного параметра содержит два компаратора, два узла установки порога.компаратора, элемент НЕ, элемент

И, выход которого является выходом блока, информационный вход блоКа соединен с первыми входами компараторов, установочные входы блока связаны с входами узлов установки порога компаратора, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих компараторов, выход первого компаратора подключен к первому входу элемента И, выход второго компаратора через элемент НЕ соединен с вторым входом элемента И.

1520481

Om7 ОВбй юабс

Фиг 3 к5с

pm4

Фиг. Ф

1520481

У/х

И у/аЦ

Составитель В,Воронков

Редактор В.Данко Техред Л.Олийнык Корректор А.Обручар

Закаэ 6756/48 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета.по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101