Реферат: Ютерна обробка результатів вимірювань

КОМП’ЮТЕРНА ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ
Невмира І.В. ст.гр. АТП-27д
Наукові керівники: к.т.н., доц. Горбатюк А.Ф., к.т.н., доц. Горбатюк С.А.

Технологічний інститут СНУ ім. В. Даля (м. Сєвєродонецьк)

Мета роботи - мотивація доцільності попередньої обробки результатів вимірювань в комп’ютерно – інтегрованих системах управління (КІСУ) безпосередньо датчиками.

Важливе місце в програмному забезпеченні КІСУ займає комп’ютерна обробка результатів вимірювань [1]. З’ясуємо це докладніше на прикладі обробки результатів вимірювань при наявності вірогідних перешкод. Результат вимірювань, при наявності вірогідної складової, можна представити наступним чином: y= y* + , де y – результат вимірювань, y* – фактичне значення,  – вірогідна перешкода.

Відомо, що для обробки результатів вимірювань доцільно використовувати наступні рекурентні рівняння [2]:

.

(1)

y[i] = y[i-1] - (1/i) (y[i-1] - y[i]).

(2)

Ці рівняння дозволяють зробити такі висновки:

- зі зростанням кількості вимірювань (i) в кожному обрахунковому циклі вплив збурень зменшується, оскільки при i  ,  0, а результат вимірювань наближається до фактичного значення y[i]  y*;

- зі зростанням кількості вимірювань в кожному обрахунковому циклі вплив нової інформації y[i] зменшується, оскільки її вага, що дорівнює 1/i, зворотно пропорційна кількості вимірювань, як наслідок, y[i]  y[i-1].

Поширимо представлені висновки на структуру та технічні пристрої КІСУ. Для того, щоб отримати y* в межах прийнятної похибки, потрібно до обробляючої частини КІСУ передавати від датчика досить часто інформацію про результати вимірювань. Припустимо, що i = М, де М>1 – та кількість вимірювань, яка забезпечує прийнятну похибку, при котрій y[М]  y*. Цілком зрозуміло, що велика кількість датчиків може настільки “завантажити” канали зв’язку, що КІСУ не буде в змозі виконувати свої функції в реальному часі.

Усунення цієї вади можливо двома шляхами: організацією КІСУ на підставі комп’ютерних систем; використання в складі КІСУ так званих інтелектуальних датчиків. Перша можливість є досить універсальною, в повній мірі спроможна забезпечити потрібну продуктивність при обробці значної кількості вимірювальної інформації в реальному часі, але вимагає використання значних технічних і програмних ресурсів.

Використання інтелектуальних датчиків, тобто датчиків, які безпосередньо в своєму складі мають вбудований комп’ютерний чип, також є корисним напрямком, бо виконує попередню обробку результатів вимірювань в реальному часі та визволяє від цієї роботи обробляючу частину КІСУ і знімає навантаження з каналів зв’язку [3]. Дослідження моделі попередньої обробки результатів вимірювання в КІСУ було виконано засобами алгоструктурної технології [4]. З цього приводу розроблено та складено відповідну алгоструктуру (рис.1).

Сучасні комп’ютерні можливості забезпечують широке використання однокришталевих комп’ютерних чипів в вимірювальній техніці. Серед них є сенс в першу чергу назвати такі, які мають можливість обробляти та вести обмін інформацією, що представлена як в цифровій формі, так і в аналоговій.

Але не зважаючи на те, що з економічних міркувань використання інтелектуальних датчиків поки що є більш привабливим, ніж побудова комп’ютерної системи, напевно в майбутньому доцільними будуть КІСУ, що поєднують зазначені два підходи в організації обробки результатів вимірювань. Про це свідчать також результати моделювання, які зроблено на підставі алгоструктурної технології (рис.2).



Рисунок 1. Модель для дослідження процесу попередньої обробку результатів вимірювань в КІСУ



Рисунок 2. Моделювання процесу попередньої обробку результатів вимірювань в КІСУ


ДЖЕРЕЛА:

1. Нестеров А. Л. Проектирование АСУТП. Книга 2. / Нестеров А. Л. – СПб.: ДЕАН. – 2009. - 944 с.

2. Цыпкин Я. З. Адаптация и обучение в автоматических системах / Цыпкин Я.З. – М.: Наука, 1968. – 400с.

3. Минтчелл, Гэри A. (Gary A. Mintchell). Средства и системы компьютерной автоматизации. Пришла пора интеллектуальных датчиков / Гэри А. Минтчелл // Control Engineering. - 2002. - №1. - 56-59.

4. Горбатюк А.Ф. Структурно-алгоритмічне проектування обчислювальних процесів (Технологія, методи, моделі). / Горбатюк А.Ф, Горбатюк С.А. ; под ред. проф. О.Г. Руденко - Луганск: СНУ ім. В.Даля, 2010. - 224 с.