Моделирование средств измерения параметров контролируемого объекта

Модель измерителей, обеспечивающих определение характеристик измерения, является логическим продолжением модели объекта, а значит элементом в составе общей модели системы. Сами измерители являются наиболее сложной и, как следствие, дорогостоящей частью системы. Эта сложность отражается и на рассматриваемой модели. Чаще всего причина сложности модели заключается в том, что в составе устройства формирования используются дистанционные измерители, реализующие достаточно сложные по техническому осуществлению физические принципы с вытекающими отсюда последствиями их математического описания. Кроме того, работа измерителей сопровождается ошибками измерений и отказами, что в свою очередь обусловливает усложнение физико-математического описания и алгоритма.

С точки зрения построения всей модели измерителя получение параметров ошибок измерения частоты (M _f, s _f ²) или плотности распределения вероятностей в рамках модели самого измерителя не является необходимым. Рассмотренную операцию можно провести отдельно. Выполняется это либо аналитически, либо с использованием метода Монте-Карло. Причем компьютерные реализации и того и другого подходов представляют собой частные модели ошибок. А результаты их работы дают возможность включить в модель измерителя частоты упрощенный субблок ошибок. Последний может представлять собой датчик случайных чисел, построенный на основе реализации плотности распределения вероятностей ошибок определения частоты или нормальной аппроксимации плотности с числовыми характеристиками, определенными на упомянутых частных моделях.

Составными частями модели измерителей характеристик объектов контроля должны быть:

– модули каждого из средств, отличающихся по физическим принципам, алгоритмы измерений которых имеют свое специфическое математическое описание;

– модули датчиков случайных чисел, реализующие случайные добавки к измерениям каждого средства в соответствии с заданными плотностями распределения вероятностей ошибок.

Измерители определяют характеристики объекта на некотором временном интервале наблюдения, то есть по совокупности сигналов. Обязательное наличие в составе модели измерителя модуля накопления информации об объекте на некотором интервале времени. Длительность его определяется необходимой точностью получаемых оценок и зависит от типа измерителя, его возможностей обнаружения и устойчивого измерения соответствующего параметра, допустимого временного баланса на решение задачи контроля.

Если измеритель вышел из строя или его отказ привел к снижению точности определения параметра измерения, то это приведет к падению качества и эффективности классификации объектов. Следовательно, при моделировании такие ситуации должны быть предусмотрены, для чего задается вероятность безотказной работы средства как паспортной характеристикой. В соответствии с рассмотренным нами методом моделирования случайных событий (метод Монте-Карло) достаточно организовать датчик таких случайных событий, как отказ, и при условии выхода из строя запрещать модели измерителя выдавать на выход данные по распознаваемому объекту. Если же отказ приводит только к снижению точности, то в задачи такого модуля должно входить соответствующее изменение характеристик измеренных параметров по сравнению с паспортными.

Проведенное рассмотрение типового состава модели измерителя дает основания считать, что реальные объекты, явления, процессы, подлежащие измерению, а соответственно и измерители их характеристик, могут обладать широким спектром особенностей. Именно они отражаются на принципах построения модели измерителя. Поэтому реально рассматриваемые модели могут быть и значительно проще и существенно сложнее. Изложенные принципы позволяют сформулировать методологию устройства формирования, которая базируется на тщательном анализе объектов, явлений, процессов и задач измерения их характеристик.

Дата добавления: 2014-01-05