Инструментальная погрешность
Для оценки инструментальной погрешности выбираем разрядность АЛУ микроконтроллера на 4 разряда больше, чем в АЦП, и рассчитываем величину младшего разряда. (В) Теперь для оценки инструментальной погрешности, которая обусловлена ограниченной длиной разрядной сетки вычислителя, необходимо подсчитать количество округлений в алгоритмах проверки на достоверность, сглаживание и ПИ-закона управления: Полная инструментальная погрешность определяется как , где дисперсия единичного округления в АЛУ с учётом равномерного закона распределения определяется в виде: Итак, имеем: (В) Находим методические погрешности интегрирования и дифференцирования на интервале с помощью моделирования в пакете Simulink замкнутой системы: В Среднеквадратическое значение ошибки управляющего воздействия составляет: (В2) Из выполненных расчётов видно, что обеспечить заданную допустимую погрешность вычислений В можно, выбрав коэффициент ослабления помех равный , АЦП и ЦАП 8-ми разрядными, а количество разрядов АЛУ не менее 12-ти.
ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА При измерении технологических параметров информация от датчиков поступает в аппаратуру ввода/вывода в виде унифицированных сигналов (0-10В или 4-20 мА), т.е. реальной физической величине соответствует напряжение или сила тока. В устройствах связи с объектом эти сигналы преобразуются в двоичные коды длиной от 8 до 16 разрядов. Чтобы провести анализ получаемой информации, необходимо преобразовать коды АЦП в масштаб реальных физических величин: % RH, м3/час. К тому же датчики могут иметь статические ошибки, нелинейные характеристики или зашумленный выходной сигнал. Для получения корректных значений результатов мониторинга из двоичных кодов применяют алгоритмы первичной обработки такие, как нормализация, пересчет в технические единицы, проверка на достоверность, сглаживание, проверка на технологические границы. В данной работе исследуются такие алгоритмы первичной обработки, как - проверка на достоверность, - сглаживание. Проверка на достоверность. Благодаря её выполнению, обнаруживаются и устраняются импульсные помехи, выявляется обрыв или короткое замыкание в канале связи и формируется сообщение о нарушениях оператору-технологу. В данной работе в качестве измерительной погрешности учитывается только погрешность датчика. Если выбран датчик с погрешностью , то максимально допустимое значение погрешности измерения определяется как: Это выражение следует из нормального закона распределения погрешностей измерения, в соответствии с которым максимальное значение случайного сигнала ymax = 3σy (σy – среднеквадратическое значение). При этом условие проверки на достоверность имеет вид: . Проверка сигналов на достоверность заключается в следующем: если условие не выполняется, то содержимое счетчика нарушений увеличивается на 1, неверное значение показаний датчика заменяется последним достоверным, и проверяется следующее показание датчика. При этом осуществляется переход к меньшему шагу опроса датчика: ( - новое значение шага опроса датчика после обнаружения первого неправильного отсчета). Процедура проверки повторяется. Если трижды подряд с шагом не выполняется условие проверки на достоверность, то по знаку разности ( ) принимается решение об обрыве или неисправности датчика i-го канала. Фиксируется время нарушения, его причина и включается резервный канал или резервный датчик. Сглаживание. Обычно по ходу технологических процессов возникают помехи с частотами, близкими или равными частотам полезного сигнала. Примером такой помехи могут быть погрешности измерения. Устранить их аппаратными фильтрами не удается, но можно ослабить, и весьма существенно, программным путем, реализуя алгоритм скользящего или экспоненциального сглаживания. Алгоритм скользящего среднего или скользящего окна имеет вид: Mi – параметр сглаживания, величина которого определяет количество отсчетов , взятых для вычисления одного сглаженного значения . Принцип скользящего: для вычисления очередного сглаженного значения записанная в М i ячейках памяти информация сдвигается влево, и в освободившуюся ячейку заносится новый отсчет датчика. После чего выполняются процедуры суммирования М i отсчетов и умножения на коэффициент . Из анализа алгоритма ясно, что для его реализации потребуется Mi+2 ячейки памяти, а время готовности алгоритма выдать с заданной точностью 1-е сглаженное значение составит . Величина параметра сглаживания вычисляется по заданному значению коэффициента ослабления помех , который, в свою очередь, представляет собой отношение , где - среднеквадратическое значение помех в отсчетах датчиков xik; - среднеквадратическое значение помех в сглаженных, вычисленных в соответствии по алгоритму значений xcik. Значение параметра сглаживания для i–го датчика: . Экспоненциальное сглаживание. Его алгоритм имеет вид: при начальном значении и диапазоне изменения параметра сглаживания: 0<ai<1. Величина параметра a определяет длительность переходных процессов и качество сглаживания. Чем меньше a, тем лучше сглаживание, но тем большее время потребуется для получения сглаженного значения с заданным ослаблением помехи . Выражение расчёта параметра для алгоритма экспоненциального сглаживания, если задан коэффициент ослабления помех : Первое сглаженное значение будет получено с заданной точностью в соответствии с алгоритмом спустя время: . Это время будет возрастать с увеличением точности вычислений δ. Достоинством алгоритма экспоненциального сглаживания, по сравнению со скользящим окном, является малый объем памяти, хотя он значительно дольше входит в установившийся режим. Рис.14 .Результаты работы алгоритмов проверки на достоверность, сглаживания скользящим средним с коэффициентом ослабления помех , экспоненциального сглаживания со степенью приближения δ = 10-5 для сигнала с датчика влажности.
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (220)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |