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
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 (Л4) , |
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