Устройство для проведения многофакторного эксперимента

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при испытаниях и контроле состояния систем управления. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства , повышение достоверности результатов эксперимента по оцениванию и прогнозированию характеристик испытуемого объекта. Устройство содержит блоки задания факторов 1, умножения 2, измерительный 10, вычисления коэффициентов регрессии 11, оценки 12 характеристик объекта , экстраполяции 13, регистрации 14, преобразования факторов 30 и испытуемый объект или его модель 3. Устройство обеспечивает лучший учет характеристик отклика испытуемого объекта на воздействие факторов и за счет этого выработку наилучших функциональных преобразований факторов для получения точных оценок свойств испытуемого объекта. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ юг.1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4734173/24 (22) 04.09.89 (46) 15,11.91. Бюл. ¹ 42 (72) В.А,Ведмедко и В,А.Усачев (53) 621.396(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 729554,кл. G 05 В 23/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1004980, кл, G 05 В 23/00, 1981, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ

МНОГОФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при испытаниях и контроле состояния систем управления. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства, повышение достоверности результатов эксперимента по оцениванию и прогнозированию характеристик испытуемого объекта, Устройство содержит блоки задания факторов 1, умножения 2, измерительный 10, вычисления коэффициентов регрессии 11, оценки 12 характеристик объекта, экстраполяции 13, регистрации 14, преобразования факторов 30 и испытуемый объект или его модель 3. Устройство обеспечивает лучший учет характеристик отклика испытуемого объекта на воздействие факторов и за счет этого выработку наилучших функциональных преобразований факторов для получения точных оценок свойств испытуемого объекта. 1 з.п, ф-лы, 3 ил, 1691820

50

k=1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при испытаниях и контроле состояния систем управления, в частности для оценивания и прогнозирования характеристик систем уп равления по результатам экспериментов, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства, повышение достоверности результатов эксперимента по оцениванию и прогнозированию характеристик испытуемого объекта (системы управления), На фиг.1 приведена блок-схема устройства для проведения многофакторного эксперимента; на фиг.2 — схема блока вычитания коэффициентов регрессии и блока экстраполяции; на фиг.З . — схема блока образования факторов, Устройство содержит блок 1 задания факторов, блок 2 умножения, испытуемый объект или его модель 3, которая вклк>чает блок 4 моделирования, блок 5 задания параметров, блоки 6 и 7 суммирования модели, генератор 8 дрейфа, генератор 9 шума, измерительный блок 10, блок 11 вычисления коэффициентов регрессии, блок 12 оценки характеристик объекта„блок 13 экстраполяции и блок 14 регистрации, Блок 11 состоит из первого узла 15 деления, узлов 16 и 17 умножения блока 11 и группы интеграторов 18-20.

Блок 13 содержит ячейки 21 и 22 памяти, узлы 23 — 25 умножения и сумматор 26, Блок 12 состоит из узлов 27 и 28 умножения и сумматора 29. Устройство содержит также блок

30 преобразования факторов, состоящий из генератора 31 случайных сигналов, ключа

32, узла ЗЗ компарации, дешифратора 34, группы ключей 35-37 и группы функциональных преобразователей 38 — 40.

Блок 11 также содержит ячейки 41 и 42, первый 43 и второй 44 узлы вычитания, первый 45 и второй 46 узлы возведения в квадрат, интеграторы 47 и 48, второй 49 и третий

50 узлы деления, компаратор 51, триггер 52 и группы ключей 53 — 58.

Устройство работает следующим образом.

В каждом канале блока 30 генератор 31 образует импульсы с длительностью импульса разрешения на управляющем входе потенциального клапана и с амплитудой, равной мгновенному значению амплитуды сигнала генератора 31, которые через ключ

32 беспрепятственно проходят на узел 33 компарации, реализующий функцию амплитудного селектора посредством параллельного включения компараторов, число которых выбрано равным числу L предполагаемых функциональных преобразований

40 соответствующего фактора, а уровни пороговых напряжений на одном из входов подобраны таким образом, что делят динамический диапазон генератора 31 íà L равных участков. В зависимости от комбинации нулей и единиц на входе дешифратора 34, на одном из его выходов случайно от одного цикла работы устройства к другому появляется сигнал, замыкающий тот или иной ключ 35 — 37. С блока задания факторов непосредственно на вход исследуемого объекта 3 или блок 4 моделирования его модели, а через замкнутые ключи в каждом канале блока 30 на входы соответствующих функциональных преобразователей 38 — 40 подаются сигналы, пропорциональные учитываемым в эксперименте факторам, При этом в измерительном блоке измеряются значения выходных характеристик системы или ее модели, соответствующие реализовавшейся комбинации факторов, С выхода измерительного блока сигналы, соответствующие выходной характеристике системы, измеренной при различных комбинациях факторов, поступают на один вход блока 11 (вход узла 15 и ячеек 41 и 42 памяти), С выходов функциональных преобразователей (частным случаем которого является линейное с нулевым свободным членом и единичным масштабирующим коэффициентом) сигналы, соответствующие преобразо-: ванным факторам fl(xlk), где 16 L, поступают на входы блока 2 умножения, на выходе которого формируются как преобразованные факторы fi (xik), так и их взаимодействия

fr(Xlk) fs(Xjk), Гдв r, S

P,= g у /N, k=1 л N

Plj —, . fr (xik) fs (xjk) у /N:

k=1

pl = 1 fi(kjk) МN.

Сигналы, соответствующие значениям коэффициентов Д, Д; через ключи 53 и 55 поступают на узлы 27 и 28 умножения блока

12, умножаются в них с сигналами, соответствующими значениям функционально преобразованных факторов и их взаимодействии, а результат умножения поступает на сумматор 29, в который через ключ 57 непос1691820

Х (— Л)2

2 к

Иост

S) = Х (yk -Pî) k =1 редственно поступает сигнал, соответствующий значению коэффициента j3„, На выходе сумматора имеется предсказанная данной функцией регрессии оценка выходной характеристики системы для заданных планом экспериментов комбинаций факторов по соотношению л

Po+ / 1 (x)+ л 1=1

+ g Pij r (xl) s (xJ) +... + r, (2) ! Фj где общее число членов управления Q определяется формулой

Q = (n+2)(n+1)/2.

Полученное по формуле (2) значение регистрируется в блоке 14 и поступает на один вход узла 43 вычитания, на другой вход которого подается запомненное в ячейке 41 памяти на время формирования сигнала ф< измеренное значение выходной характеристики системы у, соответствующее той же комбинации факторов. Формируемая при этом разность у - )k возводится в квадрат в узле 45 и подается на вход узла 49 деления и уменьшается в нем в N-Q раз, в результате чего на выходе интегратора 47 в результате проведения N измерений образуется сигчал, пропорциональный величине остаточной дисперсии который поступает на один вход узла 50 деления. На его второй вход поступает сигнал, пропорциональный величине общей л дисперсии прогнозируемой оценки у :

Для этого сигналы ур, запомненные в ячейке 42 памяти на время формирования сигнала Д, поступают на вход узла 44 вычитания, в котором формируется разность у -ро, которая после обработки во втором узле возведения в квадрат 46 накапливается в интеграторе 48 в течение проведения N измерений. На выходе узла 50 деления образуется величина у = Sg /Вост, харак2 2 теризующая степень адекватности регрессионной оценки. Компаратор позволяет сравнить сигнал у с пороговым значением Яо, соответствующим приемлемому качеству искомой регрессионной зависимо5

55 сти выходной характеристики от учитываемых факторов. При ", <)о с генераторов случайных сигналов 31 считываются новые уровни случайных сигналов, описанный цикл работы повторяется. При у)у> триггер 52 меняет свое состояние, меняет состояние ключей 32, 53, 55, 57, 54, 56 и 58, в результате чего оценки коэффициентов регрессии с выхода блока 11 поступают в блок

13 экстраполяции, в котором осуществляется экстраполяция значений коэффициентов

Д,/3ьД (аналогично тому, ках это происходит в устройстве-прототипе с коэффициентами Д,P,Ä ). На выходе блока 12 формируется более точное прогнозируемое значение выходной характеристики упр, Этот сигнал поступает в блок 14 регистрации и в блок 11, Так как триггер 52 сохраняет устойчивое состояние после первого выполненного условия у ) ) то любой полученный результат обработки на выходе компаратора 51 не изменяет состояния триггера 52, а следовательно, и оптимальную коммутацию ключей 35 — 37. Следовательно, при заданном плане факторных экспериментов в обработке участвует оптимальная комбинация функциональных преобразователей 38-40. На выходе устройства формируются более точные оценки прогнозируемых значений вероятностной характеристики исследуемой системы.

Формула изобретения

1. Устройство для проведения многофакторного эксперимента, содержащее блок задания факторов, блок умножения, измерительный блок, блок вычисления коэффициентов регрессии, блок экстраполяции, блок оценки характеристик объекта и. блок регистрации, вход которого соединен с выходом блока оценки характеристик обьекта, первый вход которого связан с выходом блока экстраполяции, вход которого подключен к первому выходу блока вычисления коэффициентов регрессии, группа входов которого и первая группа входов измерительного блока соединены с группой выходов блока умножения, выход измерительного блока подключен к первому входу блока вычисления коэффициентов регрессии, вторая группа входов измерительного блока связана с группой входов устройства для подключения испытуемого обьекта, группа выходов блока задания факторов служит для соединения с входами испытуемого объекта, причем блок вычисления ко-, эффициентов регрессии содержит первый узел деления, группу узлов умножения и группу интеграторов, информационный

1691820 вход последнего из которых и входы первых сомножителей узлов умно>кения группы соединены с выходом первого узла деления, вход числителя которогс связан с первым входом блока, а вход знаменателя подключен к шине постоянного сигнала, входы вторых сомножителей узлов умножения группы соединены с группой входов блока, а выходы — с информационными входами всех интеграторов группы, кроме последнего, о т— личающееся тем,что,сцелью расширения функциональных возможностей устройства за счет проведения экспериментов с нелинейным воздействием факторов и повышения достоверности результатов эксперимента по оцениванию и прогнозированию характеристик испытуемого обьекта, в устройство введен блок преобразования факторов, группа входов которого соединена с группой выходов блока задания факторов, вход которого связан с вторым выходом блока вычисления коэффицийнтов регрессии, а группа выходов — с группой входов сомножителей блока умножения, группа выходов которого подключена к группе входов блока оценки характеристик обьекта, выход которого соединен с вторым входом блока вычисления коэффициентов регрессии, третий выход которого связан с вторым входом блока оценки характеристики объекта, причем блок вычисления коэффициентов регрессии дополнительно содержит два элемента памяти, два узла вычитания, два узла возведения в квадрат, два интегратора, второй и третий узлы деления, компаратор, триггер и две группы ключей, выходы первой и второй

t pynn ключей образуют соот ветственно третий и первый выходы блока, информационные входы всех ключей связаны с выходами соответствующих интеграторов группы, а информационные входы v второй выход блока подключены к прямому выходу триггера, установочный вход которого соединен с выходом компаратора, вход которого связан с выходом третьего узла деления, входы

5 знаменателя и числителя которого подключены соответственно к выходам первого и второго интеграторов, вход первого интег ратора соединен с выходом второго узла деления, вход знаменателя которого под10 ключен к шине постоянного сигнала, а вход числителя связан с выходом первого узла возведения в квадрат, вход которого подключен к выходу первого узла вычитания, вход уменьшаемого которого соединен с

15 вторым входом блока, а вход вычитаемого и вход вычитаемого второго узла вычитания связаны соответственно с выходами первого и второго элементов памяти, информационные входы которых соединены с первым

20 входом блока, вход второго интегратора подключен к выходу второго узла возведения в квадрат, вход которого соединен с выходом второго узла вычитания, вход уменьшаемого которого связан с выходом

25 последнего из интеграторов группы.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок преобразования факторов состоит из группы каналов, каждый иэ которых содер>кит генератор случайных сигна30 лов, ключ, узел компарации, дешифратор, группу ключей и группу функциональных преобразователей, выходы которых образуют группу выходов блока, а входы соединены с выходами ключей группы, информационные

35 входы которых являются группой входов блока, а управляющие входы связаны с выходами дешифратора, входы которого подключены к выходам узла компарации, вход которого соединен с выходом ключа, инфор40 мационный вход которого связан с выходом генератора случайных сигналов, а управляющий вход соединен с входом блока.

1691820

Составитель B.Âoðîíêoâ

Редактор Л.Пчолинская Техред M Mоргентал Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 3928 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101