Устройство для определения значения параметра контроля Советский патент 1989 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь- зооано при исследовании случайных процессов, например при определении значения запрещенного параметра по ряду косвенных параметров, имеющих нелинейную корреляционную связь с ним.

Цель изобретения - повышение точности определения значения запрещенного параметра за счет уменьшения вероятности ошибок при определении корреляционной связи параметров.

На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства для определения значения параметра контроля; на фиг.2 функциональная 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 з-начений запрещенного параметра; на фиг. 6 - диаграмма, HOHC-- няющая работу устройства.

Устройство содержит датчик контроля косвенных параметров, блоки 2, -2п вычитания, блоки вычисления полиномов, блоки задания, коэффициентов, блоки выбора интервала аппроксимации, блоки бц выбора интервалов точной аппроксимации, пульт 7 управления, блок 8 определения допустимых значений запрещенного параметра, сумматор 9, элемент 10 индикации, каждый блок 3 содержит узлы 11f-11t- умножения пер-, вой группы, узлы умножения второй группы, сумматор 13, каждый блок 5 содержит узлы 14{-14к+( установки порога.компаратора, компараторы 15«-15к-к , элементы НЕ 16(-16к, элементы И , каждый блок 6 содержит узлы установки порога компаратора, компараторы 19i-19/i, элементы Н 20( - 20, элементы НЕ (2 блок 8 содержит узлы установки порога компаратора, компараторы 23,-23, элемент И 24, элемент НЕ 25. CiTUHocTb 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.

0

5

0

5

0

5

0

5

Для 5 ме1гы11ения вероятности ошибок первого и второго рода на границах области допустимых значений косвенного параметра за счет погрешности аппроксимации определяются доверительные интервалы 1, 1, в пределах которых производится аппроксимация полиномами Ил , Ilg. с точностью, исключающей ошибки за счет аппроксимации. Необходимые значения коэффициентов полиномов с пульта управления записываются в блоки задания коэффициентов, границы интервалов аппроксимации и интервалов точной аппроксимации, границы области допустимых значений запрещенного параметра 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 соответствз юище величины напряжений с помощью датчиков контроля косвенных параметров. Интервалы аппроксимации выбираются блоками 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 попадает в доверительный интервал f (фиг,6),

0

р , н

х - косвенный параметр;

5

где

X - измеренное значение косвенного параметра щ; Y/x - корреляционная зависимость запрещенного параметра Y от косвенного параметра х при фиксированных значениях остальных кос-ifP ЛЛл о

венных параметров; х ,х ,.. . х нижние границы 1-го, 2-го, ...,4-го интервалов аппроксимации косвенного параметра Xj. при заданной доверительной вероятности Р; математическое ожидание значения косвенного параметра х,х - минимальное и максимальное значение косвенного параметра х, при которых запрещенный параметр Y находится в области допустимых значений; MiY/xtl - математическое ожидание запрещенного параметра 1н,1й нижний и верхний доверительные интервалы точной аппроксимации полиномами 11,116 соответственно при заданной доверительной вероятности Р; 11|,И(2,11з полиномы аппроксимации соответственно 1-го, 2-го и 3-го интервалов аппроксимации, то устройство автоматически выбирает соответствующие значения коэффициентов и выч 1сляет значение запрещенного параметра Y по полиному П(у, что позволяет исключить ошибки первого и второго рода за счет погрешности аппроксимации. В случае выхода за пределы области допуска запрещенного параметра Y блок 8 формирует сигнал, который отображается элементом индикации.

В математическом плане изобретение сводится к решению задачи вида

Y m-i xt-xif)

ot

X

it

30

- J - о

где Y - запрещенный параметр контроля ;20 Xf - косвенный параметр;

нижняя граница i-го интервала аппроксимации косвенного параметра контроля х для доверительной вероятности Р; 25 коэффициент полинома степени j для косвенного параметра Ha i-м интервале аппроксимации для доверительной вероятности Р; .

п - количество косвенных параметров;

1 - максимальная степень полинома; i - номер интервала аппроксимации; Р - доверительная вероятность; j - текущая степень полинома. Устройство работает следующим обраом.

Первоначально, по результатам ку- очной аппроксимации корреляционной зависимости запрещенного параметра от п косвенных параметров (количество интервалов аппроксимации от 1 о К) полиномами степени от t до 1 в первый 18д и третий 18, узлы установки порога компаратора каждого блока 6«-г6ц для всех заданных доверитель35

40

45

ных вероятностей Р заносятся нижние границы нижнего 1 и верхнего 1 интервалов точной аппроксимации соответственно, а в узлы 18«i и 18 заносятся верхние границы интервалов точной аппроксимации 1,1 пульта управления по установочным входам. Аналогично заносятся границы интервалов ot ot аппроксимации и границы .интервалов точной аппроксимации для каждого косвенного парамет- . ра х в соответствующие узлы 14(-lAK./

блоков 5(-5п и соответствующие коэффициенты ajP и Хр в блоки 4,-4„, в узлы установки порога компаратора блока 8 заносятся соответственно нижняя YHMH и верхняя Y

границы допустимых значений запрещенного параметра для каждой доверительной вероятности Р. В процессе работы устройства с датчиков на входы блоков 2i-2ti и входы блоков 6(-6 л поступают соответствующие напряжения, величины которых зависят от значений косвенных параметров.

Если значения косвенных параметров в пределах нормы и не попадают в интервалы точной аппроксимации 1н, 1 (т.е. если значение косвенного параметра больше верхней границы нижнего интервала точной аппроксимации 1

но меньше нижней границы верхнего интервала точной аппроксимации Ig,), то на втором и третьем выходах блоков 6 устанавливаются сигналы логического нуля. Происходит это следующим образом. На входы компараторов 19«-19 поступает на1гряжение, соответствующее величине косвенного параметра, которое превьшает порог срабатывания первого 19 и второго 19g компараторов, но меньше порога срабатывания третьего 19 и четвертого 19(1 компараторов.

На выходах первого 19 и второго

19t компараторов устанавливается сигнал логической единицы и поступает соответственно на первый вход первого элемента И 20i и через первый элемент НЕ 21, на второй вход перво-

го элемента И , на выходе которого устанавливается сигнал логического нуля, который поступает на второй выход блока 6. На выходах третьего 19 и четвертого 19 компараторов уста-:.

навливаются сигналы логического нуля, которые поступают соответственно на первый вход второго элемента И 20g и через второй элемент НЕ 2 Ц на второй вход второго элемента Н 20, на

выходе которого устанавливается сигнал логического нуля, который поступает на третий выход блока 6.

Напряжения от датчиков Ь-1п через блоки п поступают на первые вхоДЫ блоков , где в зависимости от значения косвенных параметров и заданной доверительной вероятности выбирается соответств тощий интервал аппроксимации следующим образом: напряжение от датчиков контроля косвенных параметров поступает на входы ком г- параторов ( на другие входы которых поступают напряжения, соответствующие нижним границам соответ-, ствующих интервалов аппроксимации.

Сигнал логической единицы формируется на выходах тех компараторов 15i-15Kt( , порог срабатывания которых не превышает величины напряжения, поступающего от датчиков контроля косвенных параметров. Сигнал логической единицы с выхода компаратора 15{, имеющего максимальный порог срабатывания, .не превьпиающий входного напряжения, поступает на первый вход соответствующего элемента Н 17; , на второй вход которого постз пает сигнал логической единицы с выхода соответ- ствующего элемента НЕ 16i, на входе которого присутствз ет сигнал логического нуля с выхода следующего компаратора 17j.( , 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 блочков 4(-4п, на первые два входа которых поступают сигнальг логического нуля с второго и третьего выходов блоков бх-6t. с выходов блоков 4i-4fi напряжения, пропорциопальные коэффициентам полиномов Xflfjaj, поступают на входы блоков и ,.

С выходов блоков вычитания напряжения, соответствующие величинам (), поступают на входы первого узла 12т 5 множения второй группы и на входы первых узлов lly- 11tH умножения первой группы.

С выхода первого узла 11f умножения напряжение, пропорциональное квадрату входного напряжения, поступает на вход узла 12i умножения второй группы и на вход второго узла 11 умножения первой группы, напряжение, пропорциональное (x.j.-xjj )з , с второго узла 11(j 5 множения поступает, на

15204818

oip Cv -v P iiiP (м -v 12

. t vx ,..., ip

., ip (y n t

-X Z

ot

10

поступают на входы сумматора 13, на последний вход- которого постз пает напряжение, пропорциональное свободно- f-ry члену полинома а Д , с выхода соответствующего блока 4. С выходов сумматоров 13 каждого блока 3(-3ц вычисления полиномов напряжения, пропорциональные величинам

,(х,-х ),

5 постз пают на входы сумматора 9, с выхода которого напряжение, пропорциональное величине оценки запрещенного параметра .

Y-ГL-i(Xiпередается на вход блока 8 и на вход элемента 10 индикации, где отображается величина оценки запрещенного параметра контроля Y и доверительная ве- 25 роятность Р.

В том случае, если хотя бы один

20

30

из косвенных параметров принимает

значение, попадающее в верхний 1

.или нижний IH интервалы точной аппроксимации, то соответственно на втором или третьем выходе блока устанавливается сигнал логической едини11;ы следующим образом. В зависимости от того, в какой интервал точ- 35 ной аппроксимации (верхний или нижний) попало значение косвенного параметра, компаратор 19i или 19j устанавливается в состояние логической единицы, и сигнал с -его выхода поступает на первый вход первого 20 или второго 20.4. элементы И, на вторые входы которого поступает сигнал логической единицы, с выхода соответствукидего элемента НЕ 2If-2IE, на вход которого поступает сигнал логического нуля с выхода соответствующего компаратора 19й или 194. Сигнал логической единицы с второго или третьего выхода блока 6f-би поступает на второй или

40

45

вход третьего узЛа 12 умножения вто- 50 третий входы блоков 5«-5п и на первый

. t ot/ ip

., ip (y n t

-X Z

ot

поступают на входы сумматора 13, на последний вход- которого постз пает напряжение, пропорциональное свободно- f-ry члену полинома а Д , с выхода соответствующего блока 4. С выходов сумматоров 13 каждого блока 3(-3ц вычисления полиномов напряжения, пропорциональные величинам

,(х,-х ),

постз пают на входы сумматора 9, с выхода которого напряжение, пропорциональное величине оценки запрещенного параметра .

Y-ГL-i(Xiпередается на вход блока 8 и на вход элемента 10 индикации, где отображается величина оценки запрещенного параметра контроля Y и доверительная ве- роятность Р.

В том случае, если хотя бы один

из косвенных параметров принимает

значение, попадающее в верхний 1

или нижний IH интервалы точной аппроксимации, то соответственно на втором или третьем выходе блока устанавливается сигнал логической едини11;ы следующим образом. В зависимости от того, в какой интервал точ- ной аппроксимации (верхний или нижний) попало значение косвенного параметра, компаратор 19i или 19j устанавливается в состояние логической единицы, и сигнал с -его выхода поступает на первый вход первого 20 или второго 20.4. элементы И, на вторые входы которого поступает сигнал логической единицы, с выхода соответствукидего элемента НЕ 2If-2IE, на вход которого поступает сигнал логического нуля с выхода соответствующего компаратора 19й или 194. Сигнал логической единицы с второго или третьего выхода блока 6f-би поступает на второй или

третий входы блоков 5«-5п и на первый

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.

рой группы и на вход третьего узла умножения первой группы 11 и т.д.

На вторые входы узлов умножения второй группы постз пают напряжения , пропорциональные коэффициентам полинома а gt с выходов I2|-12e умножения напряжений, пропорциональные членам полинома

или второй вход блоков 44-4 ft, По этому сигналу изменяются необходимые ко- э ициенты Xo tjaj в блоках 4, а также пороги срабатывания компараторов 15|-15к.+( в блоках 5i-5rj, далее устройство работает аналогично.

В случае, если значение запрещенного параметра выходит за пределы до

пустимых значений, то на выходе блока 8 устанавливается сигнал логического нуля следующим образом. Если знача- ние запрещенного параметра превысило

максимально допустимое то

1

на выходе компаратора 23-2 устанавливается сигнал логической единицы, который поступает на вход элемента НЕ 25, с выхода которого сигнал логичес- кого нуля поступает на второй вход элемента И 24; если же значение запрещенного параметра стало меньше минимального Y« ;,„„:, то на выходе

О З

первого компаратора 2 J 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 управляющий вход элемента 10 индикации и отображает: Не норма параметра.

Формула изобретения

Устройство для определения значения параметра контроля, содержащее п датчиков контроля косвенных параметров, п блоков задания коэффициентов, п блоков вычитания, элемент индикации и сумматор, выход которого соединен с информационнь м 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, отличающееся тем, что, с целью по

вьшения 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 определения допустимых значений запрещенного параметра, п блоков выбора интервала аппроксимации, п 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 которых подключены к группам входов соответствующих блоков вычисления полиномов, выходы блоков вычитания

0

0

5

5

,. 5

0

0

5

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 зад-ания 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-го узлов умножения второй группы входы . вторых умножите- лей которых образуют группу входов блока, ()-й вход группы подключен к входу сумматора, выходы узлов умножения второй группы соединены с остальными входами сумматора, выход каждого i-ro узла 5 множения первой группы, за исключением (1-1)-го, связан с входом второго сомножителя (i+1)-ro 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 которых 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 пер- выми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых через

элементы НЕ подключены к выходам /

последних К компараторов, каждый блок выбора интервалов точной аппроксимации содержит четыре компаратора, четыре узла установки порога компаратора, два элемента Н и два элемента НЕ, установочные входа блока соединены с входами З злов установки порога компаратора, выходы которых связаны с первьми входами соответствующих компараторов, вторые входы которых подключены к информационному входу блока, 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 НЕ 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 содерясит 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 эле- НЕ соединен с вторым входом элемента И.

От от 61 от 61

от 7 от li

Фиг.З