evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024281), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Если требуется найти значения нескольких величин х„хз„..., х, которые входит в систему уравнений вида 1г1(хо хю -. х„,. Уо Уз -' Ун) 0 рз(хд,хт,...,хм Умуз-У ) =О' (5.52) г' (х,, хю .. х„„у,, уз, ..., у ) = О, то измерение величин у7, ую ..., У„в сочетании с решением системы уравнений называют совокупным или совместным измерением.
Первый термин относится к случаю, когда х,, х„..., х — одноименные величины, второй — когда зги величины разнонменны. Примером косвенною измерения может служить определение сопротивления резистора с помощью амперметра и вольтметра по формуле Я = О/Х Примером совместных измерений является определение электрического сопротивления при 20 С (Азе) и температурного коэффициента терморезистора по данным прямых измерений его сопротивления при температурах с~ и ст, отличных от 20 'С.
Для этого необходимо решить систему уравнений Вр Кто[1 + а(дь — 20)1; А Ва = Лье[1+в (Вз — гОН. Решение подобных задач может потребовать выполнения громоздких вычислений, которые под силу лишь сложному устройству обработки информации нлн универсальной ЭВМ. Вычисление интегральных значений расходов материальных продуктов или энергии. В технике весьма распространена задача измерения выработки или потребления разнообразных материальных продуктов и энергии, в особенности электрической. При этом для одних целей интеРес представляет измерение расхода продукта или энергии в едииш1у времени (применительно к энергии зто означает мгновенную 237 и Е (г) = и(г) + э (г). Один из видов такой обработки — зто вычисление текущего среднего по формуле и, (Г) = — ( нЕ(г)д(г). Т Г вЂ” Т (5.53) При этом обязательно выполнение следующего условия: период верхней частотной составляющей спектра сигнала и(г) должен в несколько раз превышать Т.
Если одновременно оказывается, что период нижней частотной составлякацей спектра помехи а (Г) в несколько раз меньше Т, то результат интегрирования достаточно точно повторяет форму сигнала и(г). Если соблюдается первое условие, а второе не соблюдается, то помеха подавлиется частично. Интегрирование по (553) означает, что в момент г вместо ординаты иЕ(г) выдается среднее значение иЕ, найденное по интервалу шириной Т, от à — Т до Г, т. е. площадь заштрихованного участка на рис. 5.23,а, деленны на Т.
С течением времени Г интервал усреднения непрерывно скользит вправо, сохраняя ту же ширину Т (см. пунктирные границы на той же диаграмме для нового момента времени Е1). 2ЭВ мощность), а для других целей — суммарная выработка (потребление) эа фиксированный интервал времени. Имея приборы, измеряющие мгновенный расход нли мощность, можно определить суммарные выработки, интегрируя по времени выходные сигналы этих приборов. Существуют приборы со встроенными индивидуальными интеграторами, но в ряде систем операция интегрирования выполняется общим устройством обработки информации. Сглаживание данных.
На сигнал датчика и(г), соответствующий функции х(Г), может быть наложена помеха в внпе случайной функции времени э(г). Действие ее мохсно исключить или ослабить сглаживанием суммарного сигнала, поступающего на вход ИИС. Сглаживание следует выполнять так, чтобы результат достаточно точно повторял функцию х(г). Если частотные спектры перекрываются частично, то такой фильтр ослабляет часть помехи.
Физическая реализация схемы фильтра с применением реактивных элементов — конденсаторов, дросселей, трансформаторов — может оказаться затруднительной, особенно когда требуется получить сравнительно малое значение верхней граничной частоты, например сотые доли герца. Действие фильтра может быль заменено определенной математической обработкой функции времени, выражаемой входным суммарным сигналом: При вычислении интеграла (553) на ЭВМ непрерывная функция иВ(г) заменяется последовательностью дискретных ординат, взятых через интервал 6 (рис.
5.23,б). Обозначим и,. ординату, соответствующую текущему значению времени г. Тогда ближайшая предшествующая орды;ма обозначается и, ей предшествует иа э и т. д. Предположим, в интервал Т умещается и интервалов В. Тогда интеграл (5 53) заменяется суммой 1 я не Х и, (5.54) +1 В=о Со сдвигом на очередной шаг О в сумму вовлекается следующая ордината функции и~(г), но исключаегся орднната, которая в (554) обозначена и,. Зля выполнения этих действий ЭВМ должна содержать в своей оперативной памяти наряду с очередным результатом усреднения и~ еще и значения л + 3 ординат.
При большом числе обрабатываемых величин становится важной задача экономного использования памати ЭВМ. Известен и широко применяется другой вариант сглаживания, требующий меньшего объема памяти. Сущность его состоит в том, что при получении очередной ордннаты сглаживаемой функции и,. выполняется операщш (5.55) це у е (1 д)и, где и у — результат сглаживания на очередном шаге; и,".' à — резуль! тат сглаживания на предыдущем шаге; 4 — коэффициент, меньший 1.
289 Это означает усреднение, при котором вес кажцой ординаты функции иБ(г) уменьшается по мере ее удаления в прошлое от текущего момента г. При этом быстрота уменьшения веса прошлых ординат задается значением и . Рекуррентное соотношение (555) преобразуется в выражение иу = (1 — п)(и.
+ ци 1 + цзи,. 2 +... + д"и,. „+ ...). (556) Легко убедиться, что если иБ в течение длительного времени равно ирстоянной величине Уе, то Выражение в скобках справа представляет собой сумму членов убывающей геометрической прогрессии, стремяшуюся при возрастании числа членов к значешпо 1/(1 — д). Следовательно, результат сглаживания в этом случае будет стремиться к Уе. Если максимальная скорость изменения и(Г) такова, по изменение и за несколько шагов с не превышает допустимой погрешности измерения, то рассматриваемое сглаживание не исказит существенно функцию и(г). В то же время более быстрые помехи а(Г), входящие в состав суммарного сигнала иВ(г), будут в значительной мере сглажены, поскольку от каждого приращения иВ эа один шаг 0 в выходной сигнал и!' входит относительно малая часть, определяемая коэффициентом 1 — и.
Для закона убывания коэффициентов с, цз, ц~ ... при членах ряда (5.56) всегда можно подобрать экспоненциальную функцию е из условия, что эа время, равное шагу дискретизации д, она должна уменьшиться до значения йт Отсюда а = (1/8)1п(1/с). Благодаря убыванию значений коэффициентов ряда по экспоненциальиому закону рассматриваемому методу обработки информации присвоено название экспоненциального сглазшвания. Ои экономичен в отношении требуемого объема оперативной памати ЭВМ: в ней нужно хранить только послелиее значение результата сглаживания. Масштабирование.
Этот термин получил применение по отношению к операции приведения диапазона значений чисел /т, подаваемых на устройство цифрового воспроизведения, к диапазону значений воспроизводимой величины х в принятых для нее единицах измерения. В многоканальной системе сигналы от разных источников приводятся к од- 290 ному диапазону на входе общего АЦП. Поэтому числа АГе на его выходе пропорциональны соответствуняцим значениям х, цо не равны нм, Их требуется умножать на индивидуальные масштабные коэффициенты. Масштабирование выполняется в ИИС либо специализированным блоком, либо общим устройством обработки информации.
Если в данном информационном канапе присутствуют измерительные преобразователи с нелинейной функцией преобразования, операции масштабирования должна предшествовать операция линеаризапин. Масштабирование часто приходится совмещать с операцией смещения диапазона шкальп Например, х представляет собой температуру, диапазон значений которой от 250 до 1000 С, а этому диапазону соответствуют сигналы от 0 до 10 В на входе А11П и числа Фе от 0 до 1000 на его выходе.
Тогда масштабирование заключается в вычислении Ф по формуле Ф = 250 + 0,75%р. Сравнение с уставкамн. Одной нз основных функций системы автоматического контроля, являющейся разновидностью ИИС, служит обнаружение выхода параметров технологического процесса за пределы нормальных значений. Для этого каждое очередное значение параметра, введенное черю входной коммутатор системы, подвергается сравнсшпе с запанными границами зоны нормальных значений, т. е. с уставкамн. Обнаружение выхода эа эти границы сигнализируется оператору, регистрируется печатающим устройством, а в ряде случаев вызывает срабатывание тех или нных средств автоматики. Уставки бывают юшивнлуальные илн групповые (для группы однотипных параметров). Сравнение с уставками выпогшяется в ИИС либо специализированными блоками, либо общим устройством обработки информации. Логическая обработка информации. Эта функпия характерна для многих внцов ИИС, и в особенности для систем технической диагностики и систем опознания образов.
В них наряду с вычислительной обработкой приходится формировать разнообразные логические суждения. Ответ на вопрос о том,соответствует ли данный образ одному из известных ранее, может формироваться как результат решения сложных логических функций большого числа дискретных переменных Аналогично может решаться задача определения номера отказавшего элемента в контролируемой технической системе. Для решения каждой логической функции можно составить схему из набора простейших логических элементов типа И, ИЛИ, НЕ и т. п,, но если в системе число таких логических задач велико н они сравнительно сложны, то выполнение их возлагают на общее устройство обработки информапии.
Прогнозирование аварийных ситуаций. Система автоматического контроля в некоторых случаях должна не только обнаруживать от- 291 клонеиия от норм в объекте, после того как они произошли, ио и предсказывать заблаговременно наступление таких событий, в особенности аварийных ситуаций. Предсказание вьшолняезся устройством обработки информации на основе накопленных в его памяти сведений о ходе технологического процесса (о состоянии объекта) в течение определенного интервала времени, непосредственно предшествующего данному моменту. В математические формулы, по которым ведется прогнозирование, входят помимо этих данных двнамические характеристики обьекта. Программа выполнения этой обработки, а также константы, входящие в решаемые уравнения и определяемые конкретными динамическими характеристиками данного обьекта, хранятся в памяти устройства обработки.
Результаты прогнозирования помогают заблаговременно ликвидировать опасность аварии путета оперативного воздействия на объект. Задачи такого типа решают, например, распространенные в энергетике системы лротивоавари йной автоматики, Стативгвческая обработка результатов измерений с целью повьплення точности. Погрешность измерений представляет собой обычно случайную величину.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
