Файл: Хомяков Э.Н. Вопросы статистической теории оптимальных измерительных систем. Основание для расчета и проектирования.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 27.06.2024

Просмотров: 174

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Обозначай

 

 

 

( ? m

и «водя

функцию

 

 

получим

 

 

 

Таким образом, для опенки ошибки системы

необходимо

иметь

информацию о динамических свойствах объекта,

собственных

флук-

туаниях

процесса v ( / ) относительно э т а л о н а ^ а

т а л ж е информацию

О статистических

характеристиках ошибок l(t)

сравнения мер по

р а д и о к а н а л а м .

 

 

 

 

г

7.3. К Р И Т Е Р И И

ТОЧНОСТИ М Е Т Р О Л О Г И Ч Е С К О Г О

О Б Е С П Е Ч Е Н И Я

 

И З М Е Р И Т Е Л Ь Н Ы Х С Р Е Д С Т В

 

В качестве критериев .точности метрологического обеспечения измерительных средств могут быть использованы различные функ­ ционалы от функций ошибок T(t).

Наиболее естественно использовать критерии средиекнадратн - ческою типа:

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

ы

 

 

 

 

 

 

 

3

( . t ) -

m a *

< е

 

;

k =

1 , 2 , . . . , N .

 

15)

 

 

Vs.

'

k

 

 

 

 

 

З д е с ь мерой .качества

комплекса

иэ N вторичных эталонов

и образ ­

цовых мер с л у ж и т сумма средних

квадратов отклонений от едини­

цы измерения,

формируемой первичным

эталоном, либо

'средний

к в а д р а т отклонения в наихудшем

случае.

Н а д е л я я к а ж д ы й

вторич­

ный -эталон или образцовую, меру

весом

Р к

в соответствии

с ее

уровнем значимости,

определяемым на основе

статистического

ана­

лиза предшествующих наблюдений, вместо (7.14)

можно

исполь­

зовать средневзвешенное

 

 

 

 

- I , t )

= • k : A

k

 

w e )

 

• £ i

>

 

 

 

И частном случае,

когда

=

Р а = . . . =

P N ,

имеем

ТИП



Ф у н к ц и о н а лы (1.23), (1.24),

( I 2Г>), (1.2(5), вообще говори,

зависят

от времени,

если

процесс e{t)

^«стационарный.

При этом

можно

пользоваться

их

интегральными вариантами,

например,

 

т

 

 

 

0

 

 

Гдце более

простой мерой

качества метрологического

управле­

ния может

служить

величина

максимального среднеквадратичного

уклонения

во

всей

области наблюдения:

1

 

 

11

- m a x

< е ' ^ Л •

 

В приложениях к оценке качества метрологического комплекса целесообразно применять критерии, использующие вероятностные характеристики, связанные с достижением процесса e(t) заданных границ. Например, комплекс может оцениваться максимальной вероятностью превышения функциями £ (Л) фиксированных гра­ ниц.

З е

= m a x

Л Ч(Л)

.

<Л.20

при

^

 

 

 

Симметричный критерии, напротив, фиксирует вероятность пре­ бывания процесса с(1) в некоторых границах

 

З в

= m a x

ft 4) ,

при

-

I е - I Х

-

В этом случае качество управления оценивается максимальной ве» личиной границы рассогласования при заданной вероятности не­ выхода за ее пределы.

100


Наконец, аффективно может-

попользоваться

критерий,

извест­

ный

из

теории

марковских

процессов,

когда

оценкой

 

качества

комплекса служит величина

условного

математического

о ж и д а н и я

времени первого достижения заданных' границ:

 

 

 

 

Все

перечисленные

критерии

. качества

одновременно

могут

служить

критериями

оптимальности в з а д а ч а х

синтеза

оптималь ­

ной системы управления, поскольку они

являются

ф у н к ц и о н а л а м и

от управляющих сигналов и(1).

Анализ

системы

управления сво­

дится

к

расчету

соответствующего критерия

при

фиксированном

управлении. З а д а ч а синтеза

оптимального управления заключается

в определении экстремали Тц(1) выбранного функционала и вычис­

лению

его экстремального значения.

Д л я

разомкнутой'системы по у п р а в л я ю щ е м у сигналу приведен­

ные функционалы с л у ж а т мерой качества метрологического комп­

лекса в р е ж и м е контроля автономного хранения единиц

измерения,

формируемых вторичными

эталонами

и образцовыми

мерами . В

этом случае

т а к ж е налицо

« а к задача"

анализа, так и

синтеза, но

на этот раз

в центре внимания оказывается система

обработки

информации .

7.4. О С Н О В Н Ы Е

З А Д А Ч И

С Т А Т И С Т И Ч Е С К О Й Т Е О Р И И

М Е Т Р О Л О Г И Ч Е С К О Г О О Б Е С П Е Ч Е Н И Я И З М Е Р И Т Е Л Ь Н Ы Х С Р Е Д С Т В .

Статистическая

метрология,

опираясь на статнстико-дпнами-

цескую модель метрологического

комплекса, решает задачи, кото­

рые хорошо известны в теории

связи и

управления .

Перечислим

основные из них.

.

 

 

 

1) Идентификация

метрологического

комплекса,

построение

математической модели его на основе использования априорных и

^апостериорных

данных. Д и н а м и ч е с к а я идентификация есть

з а д а ч а

оценки, главным образом, свойств объекта

управления,

 

которая

часто сводится

к нахождению

передаточной

функции

объекта

или

коэффициентов

дифференциальных

 

уравнений

д л я

п а р а м е т р о в

состояния. Статистическая

идентификация

предполагает

 

оценки

основных

характеристик

случайных

процессов

в т р а к т а х

метроло­

гического

комплекса,

прежде

всего,

аддитивных

и

мультиплика ­

тивных помех

па

трассах

распространения

 

радиоволн,

 

ошибок

сравнения мер но р а д и о к а н а л а м , собственных флуктуации

единиц

измерения

от эталонных

значений. З а д а ч и идентификации,

решае­

мые в статистической

метрологии,

отличаются

от

аналоговых

за­

дач теории связи и управления, главным образом,

повышенными

требованиями

к оценке

достоверности

полученных

при

этом

ре­

зультатов,

п том

числе

при

анализе

качества

комплекса

в

целом.

Это супит I пенное отличие н а к л а д ы в а е т отпечаток и на терми­

н у


но.к 11 и к >: и м е е т статистический идентификации говорят о стати* стичеехой яггесгации . о статистическом контроле качества образ ­

цовых

мер,

радиотрактов,

комплекса

в

целом,

 

 

 

 

 

 

2)

-Ста I истическии

синтез

оптимальной

обработки информации,

Заключенной

п принимаемых

колебаниях. Д а н н а я

задача

отличает­

ся

in

итвостных тем.

ч iо

п

большинстве

случаев

производится

с о м м е п н а и

опенка

энергетических

и

пе-шергетическнх

парамет­

ром

п режиме плантационного наблюдении, когда

новая

информа­

ц и и

пП отппх

n a p a M c i p a x

используется

для

улучшения

опенок

Д Р \ 1 И \

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

'Л)

 

Количественная

оценки

потенциальных

во (можностей

сис­

темы

оптимальной о б р я б о 1 к н

информации. Вопросы оценки точно­

сти

измерения » метрологии

яптнютсЯ наиболее значимыми, поэто­

му

1 ait

j ,

им уДеляек-я ' наибольшее

внимание.

Метрологическая

аппаратура

должна

содержать

усrpoi'ic гва.

которые,

ш я п о л я ю т

i m i e p m i .

текущую

точность

оценки тех иди иных параметров на­

блюдаемых

колебаний

с нелыо

регне

i ранни

и

мл тьненшего

доку-

м е н I а л ь н о г о

контроля

 

 

 

 

ne-niepiе iнчеекпх

 

 

 

 

•\)

Определение

систем

оценки

и эиергетнче

ских параметров, близких к онгнмч.тьиым, оценка их качественных показателей и выявление эффективное i и оптимальной обработки информации . Эти задачи наиболее важны при рассмотрении нопро сов обработки ллектромагншп-ых полей сложными литейными сис­

темами при наличии пространственно временных

мультиплнг.пп»-

'пых

флуктуации .

 

 

 

 

 

 

 

 

5)

Статистический

синтез

многомерных следящих

измеритель­

ных систем (систем

управления

безынерционным

объектом)

как

наиболее

рациональных,

для

использования

ц

метрологическом

комплексе . Основная

задачи

здесь

сводится к

нахождению

опти­

мального

дискриминатора

и

сглаживающего

фильтра

и расчету

минимальных флуктупционных и динамических

ошибок

слежения .

6) Статистический синтез многомерных систем автоматического управления инерционными объектами, анализ предельной точности и устойчивости метрологического регулирования. Учет динамиче­

ских

свойств

объекта

приводит

к необходимости в

корректирую­

щем

фильтре,

характеристика

которого и

определяется

в задаче

синтеза оптимального

управления.

 

 

 

Кроме

названных

задач

статистической

метрологии,

имеющих

достаточно

общий характер,

имеются т а к ж е

весьма

специфические

'в о п р о с ы , требующие специального исследования. Среди специаль­ ных проблем статистической метрологии следует назвать, прежде

всего, проблему эталонирования единиц физических величин. Мет­ рологический комплекс располагает множеством вторичных этало ­ нов и образцовых мер, которые по своим статистическим показа­ телям качества близки между собой. Возникает в связи с этим з а д а ч а выбора, наиболее' предпочтительного эталона, который бы формировал наиболее стабильную во времени единицу измере-

192