СПОСОБ ОЦЕНКИ ДОСТОВЕРНОСТИ ДОПУСКОВОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЙ Российский патент 2005 года по МПК G05B23/00 G06F17/40 G01D21/00 

Известен способ допускового контроля параметров по результатам измерений, заключающийся в следующем:

- задают допуск на контролируемый параметр;

- измеряют физическую величину, соответствующую данному контролируемому параметру, с количественной характеристикой ее значения;

- сравнивают измеренное значение физической величины с ее допустимыми значениями (допусками на контролируемый параметр);

- принимают решения о степени соответствия результатов измерений допускам на параметр с оценкой достоверности, выраженной в вероятностной мере.

Недостатком известного способа является невозможность оценки достоверности в условиях, когда вероятностная модель объекта контроля не является адекватной вследствие недостатка статистической информации.

Технической задачей является повышение достоверности контроля параметров при отсутствии достаточной статистики.

Поставленная задача достигается тем, что в способе допускового контроля параметров по результатам измерений, заключающемся в том, что задают допуск на контролируемый параметр; измеряют физическую величину, соответствующую данному контролируемому параметру, с количественной характеристикой ее значения; сравнивают измеренное значение физической величины с ее допустимыми значениями (допусками на контролируемый параметр) и принимают решения о степени соответствия результатов измерений допускам на параметр; согласно изобретению, при определении допуска на контролируемый параметр задают функцию принадлежности высказывания “параметр по результатам измерений в допуске”, а при принятии решения оценивают достоверность высказывания, выраженную в нечеткой мере, как значение функции принадлежности, соответствующее значению измеренного параметра.

Изобретение поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 представлена вероятностная модель объекта контроля в виде законов распределения плотностей вероятности измеряемого параметра и погрешности средства измерений, верхнего Х_в и нижнего Х_н предельно допустимых значений параметра, которые может иметь работоспособный объект, а также верхнего Y_в и нижнего Y_н предельных допустимых значений результата измерений параметра, характеризующих погрешность средства измерений и контрольный допуск на параметр [1].

На фиг.2 приведен вариант функции принадлежности, заданной на поле допуска контролируемого параметра [Х_н, Х_в]. При этом стрелками показано преобразование результата измерения в соответствующее значение функции принадлежности μ(Х_{изм 2})=μ(Х_н, Х_в, Х_изм). При приближении значения измеряемого параметра к граничным значениям поля допуска степень истинности должна снижаться, а на самой границе о состоянии объекта нельзя сказать ничего определенного.

При использовании известного метода, для определения вероятностных характеристик в ряде случаев отсутствует возможность набора достаточной статистики. Как отмечается в работе [3]: “Понятие вероятности является статистическим. Статистический смысл этого понятия выясняется многократной реализацией условий, при которых осуществляется некоторое событие, и установлением частоты появления события. Характеризуя вероятность события каким-то числом, нельзя придать этому числу иного реального значения и иного практического смысла, чем относительная частота появления данного события при большом числе опытов. Вероятностные методы применяются для того, чтобы, минуя изучение отдельного явления, обратиться непосредственно к законам, управляющим массовым явлением”.

В силу этого в ряде практических приложений остро стоит вопрос реализуемости методов оценки достоверности как целесообразности расхода имеющихся вычислительных и временных ресурсов системы контроля. Рассмотрим данный тезис применительно к системе контроля технического состояния дистанционно управляемых объектов. При этом в первую очередь отметим нестационарность подобных объектов, функционирующих по отдельным режимам, каждый из которых в свою очередь состоит из совокупности отдельных алгоритмов и операций. Общее число состояний объекта значительно увеличивается, следовательно, растет и число моделей контроля. Кроме того, для таких объектов источником измерительной информации являются телеметрические измерения, характеризующиеся рядом принципиальных особенностей.

Во-первых, существенной особенностью телеметрирования является многоэтапный процесс преобразования измерительной информации, реализуемый в пространственно-распределенной системе с нестационарными компонентами, находящимися в условиях постоянно изменяющихся факторов.

Во-вторых, вектор измеряемых параметров характеризуется большой размерностью. При этом ввиду ограниченной пропускной способности радиоканала по ряду телеметрируемых параметров объем выборки не превышает 3-5 измерений.

В-третьих, обработка телеизмерений может одновременно вестись по целой группе объектов контроля, и в этом случае система обработки рассматривается как система массового обслуживания с числом заявок на входе от единиц до нескольких десятков.

В-четвертых, требование оперативности контроля приводит к необходимости его автоматизации, что в свою очередь затрагивает проблему интерпретации результатов контроля, перевода количественных оценок в качественные, выраженные на естественном языке. В конечном итоге возникает проблема сохранения семантической достоверности.

Вследствие этого возникает проблема реализуемости вероятностных показателей достоверности при решении задач оперативного контроля, так как задача накопления статистики и ее последующей обработки может перейти в разряд трансвычислительной. Альтернативным вариантом является использование нечеткой меры достоверности. При этом степень истинности сведений будет задаваться соответствующей функцией принадлежности.

Описываемый способ реализуется следующим образом. Вид функции принадлежности выбирается из известного набора (см., напр., [2]) по результатам обработки заключений экспертов - специалистов в данной области. При этом увеличение объема информации о решаемой задаче позволяет уменьшить степень субъективизма и предложить ряд рекомендаций по выбору функций принадлежности.

Пусть при проведении измерений в распоряжении исследователя имеется информация о контрольном поле допуска и области работоспособности контролируемого параметра. В этом случае функция принадлежности может быть построена на основании известного ряда путем задания значений μ(Х_н), μ(Х_в), а также μ(Y_н), μ(Y_в). Например, для симметричной функции принадлежности μ(Х_н)=μ(Х_в), μ(Y_н)=μ(Y_в)=А, где А∈[0.5, 1], уровень доверия к результатам измерений на границе контрольного поля допуска. Рассмотрим факторы, влияющие на задание значения параметра А. Анализ показывает, что при решении задач контроля наиболее существенными из них являются следующие: доверительная вероятность Р_д, с которой определен среднестатистический (доверительный) интервал [Y_н, Y_в] и погрешность измерений γ [4].

При этом доверительная вероятность выступает показателем методической достоверности, а для оценки инструментальной составляющей возможно использование вероятности ложного отказа Р_ло. В этом случае истинность высказывания “параметр по результатам измерений в допуске” будет уменьшаться с ростом ошибки первого рода, являющейся функцией Р_ло{f(х), γ, Х_н, Х_в, Х_изм}. Прочие факторы учитываются коэффициентом влияния k≤1. Тогда на основании приведенных априорных данных параметр А может быть задан в следующем виде: А=k•Р_д(1-Р_ло).

Литература

1. Савин С.К., Никитин А.А., Кравченко В.И. Достоверность контроля сложных радиоэлектронных систем летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1984.

2. Надежность и эффективность в технике: Справ. Т.3 / Под ред. Уткина В.Ф., Крючкова Ю. В. - М.: Машиностроение, 1990.

3. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. - М.: Сов. Радио, 1969.

4. Потюпкин А.Ю. Применение нечеткой меры в задачах контроля технического состояния летательных аппаратов. // Измерительная техника, №7, 2002.

Изобретение относится к способам обработки данных по результатам измерений, а именно к способам оценки достоверности допускового контроля параметров по результатам измерений. Техническим результатом является повышение достоверности контроля параметров при отсутствии достаточной статистики. Для этого задают допуск на контролируемый параметр, измеряют физическую величину, соответствующую данному контролируемому параметру, с количественной характеристикой ее значения, затем сравнивают измеренное значение физической величины с ее допустимыми значениями (допусками на контролируемый параметр) и принимают решения о степени соответствия результатов измерений допускам на параметр, при определении допуска на контролируемый параметр задают функцию принадлежности высказывания “параметр по результатам измерений в допуске”, а при принятии решения оценивают достоверность высказывания, выраженную в нечеткой мере, как значение функции принадлежности, соответствующее значению измеренного параметра. 2 ил.

Способ оценки достоверности допускового контроля параметров по результатам измерений, заключающийся в том, что задают допуск на контролируемый параметр, измеряют физическую величину, соответствующую данному контролируемому параметру, с количественной характеристикой ее значения, сравнивают измеренное значение физической величины с ее допустимыми значениями (допусками на контролируемый параметр) и принимают решения о степени соответствия результатов измерений допускам на параметр, отличающийся тем, что при определении допуска на контролируемый параметр задают функцию принадлежности высказывания “параметр по результатам измерений в допуске”, а при принятии решения оценивают достоверность высказывания, выраженную в нечеткой мере, как значение функции принадлежности, соответствующее значению измеренного параметра.