Устройство для определения значения параметра контроля

тельство С7,48,льство СССВ 23/02. в 0 ете ОИРЕДЕЛЕНРОЛЯосится к Я ЗЬА ычислиспольйных метра кон ляционной определепи нелинейной та ши жет быть ании случ ор роля псвя моделиро для опредконтрол 5 овано и с косвенн онтр зи параме тараметра еления значени о его корреля троцес тараме 6 и ГОСУДА- СтВЕНИЫй КОМИТЕПО ИЗОБ ЕТЕНИЯМ И ОтНРЬП.ИПРИ ГКИ 1 ССО.(54) УСТР 011 СТВО ДЛЯ 1 ЕНИЯ ПАРЛМЕТРА КОН (57) Изобретение от тельной технике и и ной связи с косвенными параметрами.Цель изобретения - повышение точностиопределения значения параметра контроля, Устройство содержит датчики 1контроля косвенных параметров, блоки2 вычитания, блоки 3 вычисления полиномов, блоки 4 задания коэффициентов,блоки 5 выбора интервала аппроксимации, блоки 6 выбора интервалов точнойаппроксимации, пульт 7 управления,блок 8 определения допустимых значений запреценного параметра, сумматор9 и элемент 10 индикации. Использова"ние устройства снижает вероятностьИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано ири исследовании случайных процессов, например ири определении значения запрещенного параметра по5 ряду косвенных параметров, имеющих нелинейную корреляционную связь с ним.Цель изобретения - повышение точносчи опрЕделения значения запрещенного параметра за счет уменьшения вероятности ошибок ири определении корреляционной связи параметров.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для определения зачения параметра контроля; на фиг,2- Ъункциональная схема блока вычисления иолиномов; 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. 25Устройство содержит датчик 1 -1 контроля косвенных параметров, блоки 2 -2 вычитания, блоки 3 -3 вычисления иолиномов, блоки 4, -4 зада- ния. коэффициентов, блоки 5 -5 выбора интервала аппроксимации, блоки б выбора интервалов точной аппроксимации, пульт 7 управления, блок 8 определения допустимых значений запрещенного параметра, сумматор 9, элемент 10 индикации, каждый блок 3 содержит узлы 11-11умножения пер-, вой группы, узлы 12-12 умножения второй группы, сумматор 13, каждый блок 5 содержит узлы 14-14 к+ уста 40 ковки порога компаратора, комиараторы 15-15 к, элементы НЕ 16-16 к, элементы И 17 -17 к, каждый блок б содержит узлы 18 -184 установки порога компаратора, комиараторы 19 -194, элементы И 20 - 20 у, элементы НК 21-21 д, блок 8 содержит узлы 22 -22 установки порога комиаратора, комиараторы 23 -23, злеглент 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 ири 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 1 Н, 1 ь, в пределахекоторых производится аппроксимация полиномами Пв, Пв с точностьюьЭ исключающей оыибки эа 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 записывают. ся 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 б и 7. Значение параметра контроля вычисляется в блоках вычитания, блоках вычисления иолииомов и в сумматоре, а затем отображается элементом индикации. В, том случае, если значение запрещенного параметра х=х"ф попадает в доверительный интервал 1 (фиг,б), где х-"е 1; х - косвенный параметр; х - измеренное значение косвенного спараметра хр У/х - корреляционная зависимость запрещенного параметраот косвенного параметра х ири фиксированных значениях остальных косвенных параметров; хр ххес нижние границы 1-го, 2-го, ,4-го интервалов аппроксимации косвенного параметра х при заданной доверительной вероятности Р; Их 3 - математическое ожидание значения косвенного параметра х, х ,х., - минимальное и максимальное значение косвенного параметра х, прй которых запрещенный параметр У находится в области допустимых значений; ИЬ/х 1 - математическое ожидание запрещенного параметра У/х, 1,1 ь - нижний и верхний доверительные интервалы точной аппроксимации полиномами П,Пр соответственно при заданной доверительной ве25 и границы, интервалов точной аппрокси-, мации для каждого косвенного парамет.ра х в соответствующие узлы 14-14 к,5 15204роятности Р; П,П,П- полиномы аппроксимации соответственно 1-го, 2-гои 3-го интервалов аппроксимации, тоустройство автоматически выбирает соответствующие значения коэффициентови вычисляет значение запрещенного параметра У по полиному П , что позволяет исключить ошибки первого и второго рода за счет погрешности аппроксимации. В случае выхода за пределыобласти допуска запрещенного параметра У блок 8 формирует сигнал, который отображается элементом индикации.В математическом плане изобретение 15сводитсярешению задачи видалУ=а. (х -х Р )О фгде У - запрещенный параметр контроля; 20х, - косвенный параметр;х - нижняя граница -го интервалаосаппроксимации косвенного параметра контроля х для доверительной вероятности Р;а - коэффициент полинома степениРдля косвенного параметра хна -м интервале аппроксимациидля доверительной вероятности Р; .30и - количество косвенных параметров;1 - максимальная степень полинома;.д - номер интервала аппроксимации;Р - доверительная вероятность;3 - текущая степень полинома.Устройство работает следующим образом.Первоначально, по результатам кусочной аппроксимации корреляционной40зависимости запрещенного параметраот п косвенных параметров (количест во интервалов аппроксимации от 1до 1 О полиномами степени от .1 до 1в первый 18 и третий 18 узлы установки порога компаратора каждого бло 45ка 6 в .6 н для всех заданных доверитель"ных вероятностей Р заносятся нижниеграницы нижнего 1 и верхнего 1 инйтервалов точной аппроксимации соответственно, а в узлы 18 и 18 заносятся верхние границы интервалов точной аппроксимации 1,1 с пульта унтравления по установочным входам. Аналогично заносятся границы интервалов хо.х,х о аппроксимации Р р (кл)р 55 81 6блоков 5 -5 и соответствующие коэффициенты а и х в блоки 4, -4, в узлы 22 -2 , установки порога компаратора блока 8 заносятся соответ, ствепно нижняя мн и верхняя Ъа,.границы допустимых значений запрещенного параметра для каждой доверительной вероятности Р. В процессе работы устройства с датчиков 1 -1 на входы блоков 2-2 л и входы блоков 6-6 поступают соответствующие напряжения, величины которых зависят от значений косвенных параметров.Если значения косвенных параметров в пределах нормы и не попадаютю в интервалы точной аппроксимации 1 н, 1 ь (т.е. если значение косвенного нараметра больше верхней границы нижнее го интервала точной аппроксимации 1 , но меньше нижней границы верхнего интервала точной аппроксимации 1 ь),Р то на втором и третьем выходах блоков 6 устанавливаются сигналы логического нуля. Происходит это следующим образом, На входы компараторов 19 -19 поступает напряжение, соответствующее величине косвенного параметра, которое превышает порог срабатывания первого 19 и второго 19 компараторов, но меньше порога срабатывания третьего 19 э и четвертого 19 компараторов.На выходах первого 19 и второго 19 компараторов устанавливается сигнал логической единицы и поступает соответственно на первый вход первого элемента И 20 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 19 и четвертого 19 компараторов уста- навливаются сигналы логического нуля, которые поступают соответственно на первый вход второго элемента И 20 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 -1 через блоки 6 -6 поступают на первые входы блоков 5 -5, где в зависимости от значения косвенных параметров и заданной доверительной вероятности выбирается соответствующий интервал аппроксимации следующим образом: на 1520481пряжение от датчиков контроля косвенных параметров поступает на входыком-.параторов 15-15 на другие входыкоторых поступают напряжения, соответствующие нижним границам соответ-,5ствующих интервалов аппроксимации.Сигнал логической единицы формируется на выходах тех компараторов15 -15 к+, порог срабатывания которыхне иревыыает величины напряжения,поступающего от датчиков контролякосвенных 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 сигналлогической единицы с выхода соответствующего элемента НЕ 16, на входекоторого присутствует сигнал логического нуля с выхода следующего компаратора 17; . Таким образом, на выходе элемента И 17; устанавливаетсясигнал логической единицы, соответствующий выбранному интервалу аппроксимации. Сигнал с выходов блоков 5 -5 ипоступает на соответствующие входыблоков 4-4 г, на первые два входа которых поступают сигналы логическогонуля с второго и третьего выходовблоков бл -6, С выходов блоков 4-4напряжения, пропорциопальные коэффициентам полиномов х,Р,а.Р, поступают0 г 1на входы блоков 2-2 и 3-31,С выходов блоков 2 -2 и вычитаниянапряжения соответствующие величинам (х-х ), поступают на входыпервого узла 12 умножения второйгруппы и на входы первых узлов 11 -11- умножения первой группы.С выхода первого узла 11 умножения напряжение, пропорциональноеквадрату входного напряжения, поступает на вход узла 12 умножения второй группы и на вход второго узла 11умножения первой группы, напряжение,пропорциональное (х-х ), с второго узла 11 умножения поступает навход третьего узла 12 э умножения второй группы и на вход третьего узлаумножения первой группы 11 и т.д.На вторые входы узлов 12-12 Р. умножения второй группы поступают напряжения, пропорциональные коэффиР , Р Рциентам полинома а, ,а,а ас выходов 12 -12 Р умножения напряжения, поопорциональные членам полинома,аф ( -Р), аР Ьг-,2йг (х хО )поступают на входы сумматора 13, на последний вход которого поступает напряжение, пропорциональное свободному члену полинома аО , с выхода соответствующего блока 4. С выходов сумматоров 13 каждого блока 3-Зи вычисления полиномов напряжения, пропорциональные величинама, (х,-х,г )поступают на входы сумматора 9, с выхода которого напряжение, пропорциональное величине оценки запрещенного параметраиу=а.Р (х -х Р)9передается на вход блока 8 и на вход элемента 10 индикации, где отображается величина оценки запрещенного параметра контроля 7 и доверительная вероятность Р. В тога случае, если хотя бы один из косвенных параметров принимает значение, попадающее в верхний 1 ьРили нижнии 1 интервалы точной аппроксимации, то соответственно на втором или третьем выходе блока 6 -бустанавливается сигнал логической единицы следующим образом. В зависимости от того, в какой интервал точной аппроксимации (верхний или нижний) попало значение косвенного параметра, компаратор 19 или 19 г, устанавливается в состояние логической единицы, и сигнал с его выхода поступает на первый вход первого 20 или второго 20 а элементы И, на вторые входы которого поступает сигнал логической единицы.с выхода соответствующего элемента НК 21 -21 Р, на вход которого поступает сигнал логического нуля с выхода соответствующего компаратора 19 с или 19, Сигнал логической единицы с второго или третьего выхода блока б -би поступает на второй или третий входы блоков 5 -5 г и на первый или второй вход блоков 4-4 г. По этому сигналу изменяются необходимые коэффициенты хф.,аР в блоках 4, а также пороги срабатывания компараторов 15 -15+ в блоках 5 -5 гг, далее устройство работает аналогично.В случае, если значение запрещенного параметра выходит за пределы допустимых значений, то на выходе блока 8 устанавливается сигнал логического нуля следующим образом. Если значение запрещенного параметра превысило5 максимально допустимое У )7, , 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"(У , то на выходе15 первого компаратора 23устанавливает-. 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 науправ. - ляющий вход элемента 10 индикации и отображает: "Не норма параметра".Формула изобретенияУстройство 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, и блоков вычисления полиномов, блок45 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 группами 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 которогоподключен к информационному входу блока определения допустимых значенийзапрещенного параметра, выход которого соединен с управляющим входомэлемента индикации, выходы датчиковконтроля косвенных параметров связаныс информационными входами соответствующих блоков выбора интервалов точной аппроксимации, группа выходовпульта управления соединена с установочными входами блоков задания коэффициентов, блоков выбора интервалааппроксимации, блоков выбора интервалов точной аппроксимации, блока определения допустимых значений запрещенного параметра и элемента индикации,второй и третий выходы блоков выбораинтервалов 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 узловумножения первой группы, 1 узлов умножения .второй группы и сумматор,выход которого является выходом блока, вход блока вычисления полиномовсоединен с входом первого сомножителяпервого узла умножения второй группы,с входами первых сомножителей узловумножения первой группы и с входомвторого сомножителя первого узла умножения первой группы, выходы узловумножения первой группы связаны свходами первых сомножителей второго,третьего1-го узлов умножения второй группы, входы вторых умножителей которых образуют группу входовблока, (1+1)-й вход группы подключен к входу сумматора, выходы узловумножения второй группы соединеныс остальными входами сумматора, выходкаждого 1-го узла умножения первойгруппы, за исключением (1-1)-го,связан с входом второго сомножителя (+1)-го узла умножения первойгруппы, каждый блок выбора интервала аппроксимации содержит К+1 компаратор, К+1 узел установки порогакомпаратора, К элементов НЕ, К элементов И, выходы которых являютсягруппой выходов блока, первый вход.которого соединен с первыми входами компараторов, вторые входы кото 1520481 2рых 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 перО выми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых через элементы НЕ подключены к выходам Фпоследних К компараторов, каждый блок выбора интервалов точной . аппроксимации содержит четыре компаратора, четыре узла установки порога компаратора, два элемента И и два элемента НЕ, 5 становочные входы блока соединены с входами20 узлов установки порога компаратора, выходы которых связаны с первыми входами соответствующих компараторов, вторые входы которых подключены к инФормационному входу блока, 25 связанному с первым выходом блока, выходы первого и третьего компараторов соединены соответственно спервыми входами первого и второгоэлементов И, а выходы второго и чет"вертого компараторов связаны черезэлементы НЕ с вторыми входами соответственно первого и второго элементов И, выходы первого и второго элементов И являются соответственновторым и первым выходами блока, блокопределения допустимых значений запрещенного параметра содержит двакомпаратора, два узла установки порога.компаратора, элемент НЕ, элементИ, выход которого является выходомблока, инФормационный вход блоКа соединен с первыми входами компараторов,установочные входы блока связаны свходами узлов установки порога компаратора, выходы которых соединены свторыми входами соответствующих компараторов, выход первого компаратораподключен к первому входу элемента И,выход второго компаратора через элемент НЕ соединен с вторым входом элемента И.1520481 РЮ Юс Фиг 3756/4 Тираж 788 ака диисно венного комитета.по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ВНИИПИ Госуда роиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина Иу/аЦ ов Корректор А,Обруч