автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Фильтрация помех в измерительных каналах

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

• г« ПДи ^ -0 На правах рукописи

УРАЗБАХТИНА Юлия Олеговна

ФИЛЬТРАЦИЯ ПОМЕХ В ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛАХ (ЦИФРОВЫЕ ФИЛЬТРЫ ИМПУЛЬСНЫХ И ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПОМЕХ)

Специалы1ость-05.11.16.-информациошю-измерительные системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степепи капдидата технических наук

УФА 1 996

Работа выполнена на"кафедре "Авиационное приборостроение" Уфимского государственного авиационного технического университета.

Научный руководитель - кандидат технических наук," доцент

Л.Б. 'УРАЗБШИШ.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Г.Н. ЗВЕРЕВ, кандидат, технических наук, старший - • • научный сотрудник Ю.Ы. ЗАЯНЧКОВСКШ

Ведущее предприятие - Уфимское, научно - техническое производственное объединение "Молния", .

Защита состоится " ' "_.1996 г. в_ часов на

заседании диссертационного совета Д - 063.17-.02 при Уфимском государственном авиационном'техническом университете по адресу: 450000, г.. Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного авиационного технического университета.

- Автореферат, разослан "М-" ЙМдр) 1996 г.

Учений секретарь диссертационного советг •канд. техн. наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современный этап развития производства и эксплуатации технических.систем характеризуется высоким уровнем автоматизации решения задач контроля я управления посредством информационно-измерительных систем (ВДС), в качестве элемента которых может Сыть выделен измерительный канал (ИК).

Определение требований к точности Ж и обеспечение их выполнения на этапе проектирования связано с необходимостью учета ряда особенностей его эксплуатации и пространственного расположения. Наличие аналоговых и дискретных линий связи между функциональными модулями ИК приводит к появлению помех, носящих как нестационарный, так и периодический характер.

Основной проблемой обеспечения качества ИК, функционирующих при воздействии нестационарных импульсных и периодических помех, является разработка эффективных методов и средств защиты ИК от них.

В соответствии с современной концепцией модульного построения технических систем, ИК создаются из набора унифицированных модулей. Для таких ИК предпочтителен алгоритмический метод решения вышеуказанной проблемы, так как его применение не требует создания специальных технических средств.

Поскольку действие■помех в ИК носит случайных характер, то всегда имеется априорная неопределенность относительно характеристик зтих помех.

Так как помехи в Ж имеьот различные независимые источники возникновения, то законы распределения погрешностей, порождаемых помехами, могут носить в общем случае многомодальный характер, при действии импульсных помех - одномодальный, а при действии периодических - преимущественно двухмодальний характер.

Поэтому необходимым является создание интеллектуальных измерительных средств, способных трансформировать свою измерительную процедуру при изменении характера помех.

Вопросам оценки параметров сигналов на фоне помех посвящены работы отечественных (Новоселов О.Н., Куликов Е.И., ■ Стра-тонович Р.Л., Шахгильдян В.В., Новицкий П.В., Зограф И.А., Хар-кевич A.A.) и зарубежных (Biokel Р.J.,.Huber ?.J.f Wald, А., Widrow В., Stirnz S., Gastwirth J.L.) ученых.

Однако, существующие адаптивные алгоритмы обладают рядом недостатков, обусловленных введением допущений относительно за-

конов распределений и функций потерь при их синтезе.

Перспективным подходом к решению перечисленных проблем является создание алгоритмов, адаптивных к виду апостериорной плотности распределения вероятностей погрешности (АПРВ).

В связи с вышеизложенным, тема диссертационной работы, посвященной фильтрации помех в ИК, является актуальной.

Данная работа сделана в соответствии с договором АП-АП-16-94-ОГ, выполненным на кафедре "Авиационное приборостроение" Уфимского государственного авиационного технического университета.

Целью диссертационной работы является создание адаптивных цифровых фильтров, обеспечивающих требуемой качество оценки параметров физических процессов при воздействии на ИК импульсных и периодических помех.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

1).разработка метода синтеза цифровых фильтров, адаптивных к параметрам масштаба и формы апостериорной плотности распределения погрешности;

2) разработка рекомендаций по выбору алгоритмов фильтрации сбоев (АФС) и алгоритмов обработки информации (АО) при проектировании помехозащшценных ИК;

3) разработка программных средств для анализа системотехнических характеристик алгоритмов обработки информации;

4) исследование качества функционирования МК, построенных с использованием адаптивных цифровых фильтров. •

Методы исследования. Поставленные в диссертационной работе задачи решены с использованием результатов теории измерений и оптимального оценивания, математической статистики и теории вероятностей, теории робастного и адаптивного оценивания. Проверка предлагаемых гипотез и качества синтезированных решавдих правил проведена методом математического моделирования с привлечением теории планирования эксперимента. ■

Научная новизна результатов заключается в-следующем:

1) впервые обосновано правило выбора функции потерь (ФП) для получения байесовских оценок параметров физического процес-

, са по конечной выборке, что позволило обеспечить требуемое качество оценок;

2) впервые введена обобщенная ФП и предложено её аналитическое выражение, что обеспечило возможность изменения ФП в за-

висдаости от масштаба и формы распределения;

3) впервые получен адаптивный робастный алгоритм оценки среднего значения физического процесса, новизна которого заключается в адаптации к форме и параметрам распределения;

4) впервые получены алгоритмы оценки параметров формы и масштаба АПРВ по текущей выборке, что позволило произвести параметрическую настройку коэффициентов адаптивного фильтра;

5) впервые получены коэффициенты сглаживания и определены области устойчивости при действии импульсных аномальных помех для фильтров, адаптивных к масштабу и форме АПРВ;

6) в разработке оригинальных технических решений (свидетельство Я 1757 на полезную модель).

Практическая ценность полученных результатов заключается:

ГГв разработанных алгоритмах для фильтрации сбоев и оценки среднего значения физического процесса и их. программной реализации (свидетельство об офицальной регистрации программы для ЭВМ № 950118);

2) в разработанных программных средствах для анализа сис- „ темотехнических характеристик АФС и АО и оценки качества функционирования ИК при использовании данных алгоритмов в его составе (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 940427);

3) в'экспериментально полученных зависимостях апостериорного риска от системотехнических характеристик измерительных преобразователей и параметров помех, действующих в ЙН;

4) в разработанных рекомендациях по выбору структуры ИК и параметров АФС, АО и алгоритмов контроля (АН), что позволило с вероятностью 0.985 получить оценки среднего значения параметров ТВД на установившихся режимах с . требуемой точностью.

Реализация результатов работы. Результаты работы в виде синтезированных алгоритмов I соответствующего программного обеспечения внедрены на предприятии, осуществляющем стендовые испытания авиационных двигателей.

На защиту выносятся:

1) Метод выбора функции потерь для получения оценки параметра физического процесса с заданным качеством.

2) Метод синтеза адаптивного алгоритма обработки информации по выборке, "имеющей симметричное распределение с переменной модальностью.

3) Рекомендации по выбору АФС, АО, АК при проектировании

помехозащищенных ИК.

4) Результаты исследований системотехнических характеристик адаптивных алгоритмов фильтрации сбоев и оценки среднего.

Апробация работы: Основные положения и результаты докладывались и обсуждались на Международной конференции, посвященной 75-летию со дня рождения А.Д.Макарова (Уфа, 19Э4 г.), VII Всероссийской научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов "Датчик-95" (Крым 1995 г.), Всероссийской молодежной научно-технической конференции (Уфа, 1995 г.), уш Научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов "Датчик-96" (Гурзуф,.1996 г.). •

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 8 печатных работах, из них одна статья, 4 тезиса докладов, свидетельство на полезную модель, 2 свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 149 листах машинописного текста, 36 страниц иллюстративно-табличного материала, списка использованных источников из 123 наименований и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрены вопросы выбора перспективного направления, обеспечивающего точность и помехозащищенность ИК.

Измерительный канал представляет собой важнейшую подсистему ИИС, основной целью функционирования которой является получение оценки измеряемого параметра объекта с заданным качеством.

Показано, что качество функционирования ИК целесообразно устанавливать по точностному критерию, который учитывает роль различных случайных и неслучайных факторов, в условиях которых функционирует МК и является обобщенным показателем качества

Р<е 5 едоп> * \оп с1>

где е - погрешность измерения; едсш - допустимое значение пог-

" решности измерения для данного ИК; Рр - допустимое значение

доп

вероятности метрологического отказа ИК.

Обеспечение данного условия сопряжено с рядом .трудностей,

обусловленных специфическими особенностями ИК: наличием большого количества функциональных узлов и связей между ними, влиянием изменяющихся в широком диапазоне внешних и внутренних случайных факторов, разнообразием составляющих погрешностей ИК, имеющих различные источники и причины возникновения, действием в ИК аномальных помех, отсутствием априорной информации о помехах и погрешностях Ш.

Анализ помеховой обстановки показал, что Ж подвержен воздействию аномальных помех, возникающих в случайные моменты времени в виде одиночных выбросов, либо "пачек" импульсов, а также периодических помех, что ведет к метрологическим отказам ИК и вносит априорную неопределенность относительно законов распределения погрешности ИК.

В силу того, что помехи обусловливают случайный характер результатов наблюдений, оценку параметров получают методами математической статистики, применение которых требует установления аналитической модели закона распределения погрешности ИК.

Как правило, за модель принимается функция плотности распределения вероятностей симметричная, усеченная, одномодальная, чем не учитывается тот факт, что погреиность измерения, присущая всему измерительному каналу в целом, складывается из отдельных погрешностей измерительных преобразований, выполняемых техническими и программными средствами, а также действием помех. При этом закон распределения погрешности может принимать как одномодальную, так и полимодальную формы, так как он является композицией законов распределения независимых помеховых составляющих.

Поэтому, предлагается синтезировать решающее правило на основании математической модели погрешности, учитывающей возможность трансформации закона распределения погрешности, имеющей вид:

где 6 - масштабный параметр; р - параметр формы.

Наличие нормальных (не выходящих из области сигнального пика апостериорного распределения) и аномальных (выходящих из области сигнального гожа апостериорного распределения) помех в Ж и априорная неопределенность относительно их параметров,

ставит задачу алгоритмического повышения помехозащищенности ИК, причем алгоритмы обработки должны быть устойчивы к появлению аномальных помех'.

Анализ созданных до, настоящего момента нелинейных робастных алгоритмов обработки показал, что для преодоления априорной неопределенности и обеспечения требований по точности и помехозащищенности необходимо создание, алгоритмов, способных трансформировать свою измерительную процедуру в зависимости от изменяющейся помеховой обстановки в ИК,' то есть интеллектуальных измерительных средств.

Рассмотрены существующие подходы к решению задачи адаптивной фильтрации и предложено синтезировать цифровые фильтры, адаптивные к форме апостериорной плотности' распределения погрешности.

Выбран вероятностный подход к решению задачи синтеза адаптивных фильтров, основанный на теории статистических решений, обоснована необходимость введения обобщенной функции потерь.

В заключении определен круг решаемых задач, сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена синтезу нелинейных фильтров, построенных на основе адаптации к апостериорной плотности распределения погрешности оценки.

Показано, что для обеспечения необходимого качества функционирования ик, устанавливаемого критерием (1) и для получения байесовской оценки необходимо придание апостериорному риску смысла вероятности события выхода погрешности оценки параметра за заданный допуск:

К(т) = 1-Р(т+ен < т < пн-ев) (3)

где ев, ен - верхняя и нижняя границы допуска на погрешность оценки; к - оценка параметра; т - истинное значение параметра.

функциональная зависимость апостериорного риска от допустимых границ ошибки оценки имеет вид:

К (п. а) = 3(ен)+1-3(ев), . ' (4)

где $(ен), $(ев) ~ функции распределения вероятностей выхода погрешностей оценки за верхнюю"и нижнюю границы допуска.

■ Установлена взаимосвязь апостериорного риска с функцией ■ потерь:

ш л ■ , л

3 (га)= С(т-т)ч/(гп/х)<3л1 при т < т К(т)= 1 (5)

+03

1- = X С(т-ш)1У(т/х)йт при т > т

т '

V

где ет(т/х) - апостериорная условная плотность распределения вероятности оцениваемого параметра.

Учитывая, что т = га + е, величина АР монет быть представлена как свертка двух случайных величин т и е:

• * 3?(т-т)«(т/Х)ат = (т), (6)

-ю

тогда функция потерь приобретает смысл вероятности выхода погрешности оценки за указанный допуск, то есть

$*(т-т) = С(т~т) при га < т, ^

¡^ Л Л Л

1 ~ ^(л1-01) = С(т-т) при т > ш. В этой интерпретации ФП может быть определена как априорный риск, назначаемый, как правило, для получения решающего правила вне зависимости от информации о виде АПРВ. Таким образом, при использовании в качестве функции риска вероятности выхода погрешности за допуск ценой ошибки оценки назначается вероятность появления этой ошибки.

Сформулированы требования к виду апостериорного риска исходя из необходимости обеспечения требуемого качества оценок, основным из которых является то, что функция АР в области

то - едоп < " < то + 6доп должна бить меньше заданной вероятности выхода погрешности за

допуск для обеспечения требования (1). С позиций этих требований задание функции, риска следует проводить в виде* прямоугольной

К(ш) = '1^1 ^ е0

> % ■ (8)

где е0 - сколь угодно малая величина.

Заданная таким образом функция АР устанавливает однозначную зависимость между видом АПРВ и видом ФП и позволяет решить задачу выбора ФП для адаптации решающего правила к виду АПРВ при оценке параметров нестационарных процессов.

Определен вид ФП. для оценки параметра, погрешность оценки которого имеет двухмодальный закон распределения вида (2):

1-0.5ехр(~(-Е-ео/е)Р)+а.5ехр(-(Ео-£/е)Р), е < ео 0(е)= 0.5ехр(-(в+ео/9)Р)+0.5ехр(-(ео-8/9)Р),-ео< е £ е0 (9) 1-0.5ехр(-(-8-ео/е)Р)+0.5ехр(-(8+8о/е)Р), е < ео

Показано, что при соотношении ео/0 < 1 вид ФП существенно1 зависит от формы распределения, а при е0/8 > 1 зависимость вида ФП от р становится слабой и при увеличении в0- вид ФП, стремится к прямоугольной.

Представление полученной ФП вида (9) в виде кусочно - нелинейной функции затрудняет синтез решающего правила, поэтому предлагается использовать прямоугольную аппроксимирующую функцию:

С(б)

1, е > К ес-2?г Рк]1/Р

О, б

К 9[-7г2 Рк11/Р

(10)

.Установлено, что при использовании ФП вида (9) качество оценок является стабильным, тогда как использование ФП вида (10) сохраняет свойства оценок, но одновременно является ужесточением требований к их качеству. При изменении масштаба АПРВ функции АР для обоих видов ФП практически совпадают.

Показано, что для получения оценок параметра с заданным качеством возможно использование прямоугольной ФП, параметры которой адаптированы к масштабу и форме АПРВ.

Проведен синтез алгоритма обработки информации по выборке, имеющей симметричное распределение с переменной модальностью с учетом устновленных соотношений для апостериорного риска и функции потерь из условия минимума среднего риска

т+е„

К(ш) = 1 ~ * №(х,р,е,т„)йх = м1п,

(11 )

что соответствует использованию прямоугольной ФП, ширина которой равна е0.

Для получения решающего правила определены соотношения для вычисления- параметров масштаба и формы распределения по текущей выборке.

Получен адаптивный робастный алгоритм оценки среднего значения параметра физического процесса по выборке конечного объема в виде априорного и апостериорного фильтров с параметрической настройкой весовых коэффициентов, реализующий оценку моды, медианы или размаха по цензурирований выборке в зависимости от параметров масштаба и формы АПРВ, имеющий вид

Е х1 «?<п.рг, р, 6) и

«V = -;- = £ «Л' (12)

.Е (3, 6)

где а^ - вес отсчета в оценке п^, определенный по априорной оценке погрешности оценки среднего, параметров масштаба и формы, представляемый в виде

1

•е

^ = _-.- . (13)

Е —--г~

1=1 ^И-рЛ^

'в ' 'в

Рассмотрена реализация адаптивного робастного фильтра, сокращающая объем вычислительных процедур без значительной потери качества на основе трансверсального фильтра..

При помощи процедуры стохастической аппроксимации Роббин-са - Монро получены рекурсивные формы алгоритма.

Получены модификации алгоритма для фильтрации сбойных измерений.

Показано, что синтезированный адаптивный робастный алгоритм малочувствителен к погрешностям оценки параметров масштаба и формы распределения.1

В третьей главе рассмотрены вопросы выбора алгоритмов фильтрации сбоев и алгоритмов для оценки среднего значения физических процессов при проектировании помехозащищенных ИК.

Для определения условий работоспособности ИК установлена взаимосвязь между параметрами математической модели импульсной

помехи, интервалом наблюдения и возможной степенью засоренности выборки, при условии, что за модель аномального помехового сигнала принят марковский процесс с дискретным временем.

Условие работоспособности Ж При воздействии помех в виде одиночных кратковременных импульсов имеет вид

0<р<_1±в--У Г_Ш ]2 _

9.Й ' 9.Й у

26 ' ^26 ■> ' (14>

где 8 - степень засоренности выборки, р - относительная интенсивность возникновения помех.

Если помеха имеет характер "пачки" следующих друг за другом импульсов, то условие работоспособности принимает вид:

р[1р-+1-(Ы )рг+П

(15)

(1-р)2+ рирг+1-(1+1 )рг+1 ]

где I - длительность интервала наблюдения.

Показано, что Ж имеет области условной и безусловной работоспособности и область неработоспособности, и что расширение области безусловной работоспособности возможно при введении алгоритмического контроля за результатом измерительной процедуры, Предложены соответствующие алгоритмы контроля.

Для проведения проектных работ Ж представляется своей информационной структурой, особенность которой заключается в том, что подсистема обработки информации в • ней представлена пятью блоками: алгоритмом фильтрации сбоев (АФС), алгоритмом коррекции динамических характеристик, алгоритмом коррекции статических характеристик, алгоритмом для оценки средних значений параметров физических процессов (АО) и алгоритмом контроля (АН). Проектирование его заключается в рациональном выборе алгоритмов и их параметров для решения функциональных задач обработки при условии, что состав и параметры функциональных узлов ИК заранее определены.

Системотехническими характеристиками АФС являются засоренность выборки Рп(&), при которой алгоритм устойчив к определенной доле аномальных измерений 7 и коэффициент сглаживания р, а АО - объем выборки N для вычисления среднего значения параметра с заданной точностью.

Рекомендации по проектированию ИК включают в себя три раздела.

В первом разделе приведены рекомендации по проектированию ИК при отсутствии аномальных помех. В этом случае задача проектирования состоит в определении минимального объема выборки, используемого АО для оценки текущего среднего значения измеряемого параметра физического процесса. Получено соотношение для его определения:

» = °ИК (16)

min —р—

°Д0П

где аш ~ общая погрешность ИК; аД(Ш - допустимое значение дисперсии среднего значения физической величины.

Предложен алгоритм оперативного контроля средней мощности текущих погрешностей измерения

®x(i) = f си ' (17)

(N-1 )

li=0

и условие

*>ХШ

N (18)

„2 ~ " min ДОП

для проверки качества измерений.

Во втором разделе даются рекомендации для проектирования Ж,~ который, функционирует при наличии аномальных помех. Показано, что в этом случае в состав, измерительных преобразователей должен быть включен АЗС для отбраковки грубых промахов, причем он должен выполнять функцию отбраковки сбоев и проводить сглаживание помех с коэффициентом

Р = ° . - (19) ик

где о^ - дисперсия погрешности на выходе АФС, величина которой

не превышает некоторого допустимого значения - сред-

!

няя мощность нормальных и аномальных шумов в, Ж.

Граница работоспособности АФС определена практически по факту превышения коэффициента сглаживания р(я,Р*) некоторого заранее обусловленного значения р*. которое происходит при увеличении засоренности выборки до величины Р*. Величина р* определяется по соотношению средней мощности аномальной помехи Ра, от действия которой необходимо защитить ИК, и величины доп:

ДОП /Р8- (2°)

Величина 7 = Рд характеризует устойчивость алгоритма к засоренности выборки, физический смысл которой состоит в том, что она показывает доли сбойных отсчетов в выборке, при которой АФС выполнят свои функции с заданным качеством. Для любого АФС существует однозначная зависимость 7 = 7(N,p*), которую по аналогии с засоренностью выборки также выражают в процентах.

Показано, что наивысшее качество функционирования ИК обеспечит АФС, который имеет минимальное по области изменения вероятности наличия помех усредненное значение

рм

р(Ю= | p(N,Pjj)w(Pn)dPjj = min, (21 )

О

где Рм~ проектное значение вероятности появления помех в ИК; w(Pn) - плотность распределения вероятности засоренности выборки Рп.

Контроль.качества функционирования ИК в этом случае состоит в проверке условия

Vi) 1

х < J_ , (22)

О2 N

доп ск

гда нсж = с0 /<&*•

Показано, что устойчивость алгоритма обработки к засоренности выборки должна априорно быть значительно большей, чем вероятность появления, аномальных помех измерения для обеспечения безусловной работоспособности.

Априорное задание объема выборки позволяет определить нижнюю-требуемую границу устойчивости алгоритма к засоренности вы-

борки

?тш% ~ 100 [ V4 / Р"(1"Рп) ]• <23)

N

В третьем разделе описана методика проектирования ИК при действии в линиях предачи информации периодических помех.

Показано, что для обеспечения требуемого качества- функционирования ИК в этих условиях необходима адаптация АО к виду закона распределения погрешности.

В четвертой главе рассмотрены вопросы экспериментальных исследований, внедрения и практической реализации полученных алгоритмов.

Приведено описание интегрированного пакета прикладных программ, созданного для проведения экспериментальных исследований системотехнических характеристик адаптивных алгоритмов, имитационного моделирования информационных процессов ИК, исследования качества функционирования ИК при включении в его состав различных алгоритмов методом планирования эксперимента.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что синтезированные алгоритмы фильтрации сбоев: априорно - апостериорного мгновенного взвешивания, апостериорного мгновенного взвешивания, апостериорного мгновенного взвешивания с адаптацией к масштабу распределения, апостериорного мгновенного взвешивания с адаптацией к мощности распределения имеют характеристики р(и,Р ) лучше в соответствии с интегральным критерием (21), чем у алгоритма выбора медианы, который наиболее часто применяется в ИК для фильтрации сбоев. Поэтому, наилучшее качество функционирования Ж в случае действия в нем аномальных помех будет обеспечено при включении в его состав вышеперечисленных АФС.

Показано, что синтезированные адаптивные АО при объеме выборки, большем 17, имеют, коэффициент сглаживания вдвое меньший, чем у фильтра скользящего среднего, что позволяет при их использовании вдвое сократить интервал наблюдения, сохранив требуемое качество функионирования ИК, либо произвести измерение с меньшей вероятностью метрологического отказа при заявленном допуске на погрешность ИК. .

Проведены исследования качества функционирования Ш методом планирования эксперимента.При анализе полученных регрессионных зависимостей установлено, что наиболее ярко свойства ро-

бастности представлены у алгоритма адаптивного к форме распределения и алгоритма адаптивного взвешивания, так как они ' обеспечивают наименьшую вероятность метрологического отказа в центре плана, обладают меньшей чувствительностью к параметрам полезного сигнала и помехи, менее чувствительны к изменению допуска на погрешность и объему выборки чем другие исследуемые алгоритмы.

Приведено описание реализации адаптивных АФС и АО в составе подсистемы измерения давления воздуха на входе в изделие "65" на установившихся режимах работы.

^ Введение АФС и АО в состав данного измерительного канала позволило обеспечить высокую точность оценки, средних значений параметров физических процессов, происходящих в двигателе и защиту измерительных каналов от действия аномальных помех, носящих характер одиночных или "пачек" импульсов, вероятность появления которых не превышает 0.05 на интервале наблюдения за процессом, что позволило сократить количество регистрируемых контрольных точек на каждом режиме работы двигателя при его стендовых испытаниях, обеспечить доверительную вероятность Рдов= 0.985 при сохранении допуска на погрешность результата измерения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДУ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработан метод выбора функции потерь на основе форма-'лизации требований к качеству функционирования ИК в виде ограничений на значения функции среднего апостериорного риска, позволяющий обеспечить требуемое качество функционирования ИК на этапе проектирования.

2. Разработан метод синтеза цифрового фильтра для оценки среднего значения физического процесса, адаптивного к параметрам формы и масштаба апостериорной плотности распределения вероятностей на основе критерия минимума среднего риска, имеющего смысл вероятности метрологического отказа ИК.

3. На основе анализа работоспособности ИК при действии импульсных помех разработаны рекомендации по организации информационной структуры ИК, по выбору порядка фильтров импульсных помех и сглаживающих фильтров, а также по организации алгоритмического контроля качества функционирования ИК для оценки среднего значения физического процесса.

4. Разработан интегрированный пакет прикладных программ для имитационного моделирования информационных процессов в ИК, анализа системотехнических характеристик алгоритмов обработки информации и исследования качества функционирования ИК с использованием теории планирования эксперимента.

5. Результаты приведенных исследований показали,-что адаптивные фильтры импульсных помех эффективнее фильтров, построенных на основе упорядоченного выбора как при малой засоренности выборки (г<0.05&),' так и при большой засоренности (г>20%), что является основанием использования их в составе ИК. Показано, что вероятность метрологического отказа ИК, предназначенного для оценки среднего, подверженного воздействию помех периодического характера, вдвое ниже при использовании цифрового фильтра, адаптивного к параметрам формы и масштаба апостериорной плотности распределения вероятности погрешности ИК.

6. Внедрение результатов.работы на АООТ им. В.В.Чернышева (г. Москва) в виде алгоритма фильтрации сбоев и программного обеспечения, реализованного в составе ИК автоматизированной системы "Микрон 65-ПК" для стендовых испытаний изделия "65", позволило обеспечить защиту ИК от действия аномальных помех, носящих характер одиночных или "пачек" импульсов, вероятность которых не превышает 0.05% на интервале наблюдения, а также обеспечить высокую точность оценки средних значений'параметров.

Основные результаты диссертация опубликованы.в следуюшдх работах:

1. Обухова Ю.О., Уразбахтина Л.Б. Системотехнические характеристики адаптивных алгоритмов для оценки параметров физи-. ческих процессов // Технология механообработки: физика процессов и оптимальное управление: Тез. докл.' международной конференции, посвященной 75-летиго со дня рождения А.Д. Макарова.-Уфа, 1994.-с.60-61.

2. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ Ä 940427. Система анализа характеристик алгоритмов обработки информации / Уразбахтина Л.Б., Обухова D.O. - №940326; Заре-гистрир. в Реестре программ для ЭВМ 03.10.94.

3. Обухова Ю.О., Уразбахтина Л.Б. Синтез адаптивного нелинейного цифрового фильтра для измерения параметров нестационарных процессов // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления: Тез. докл. VII Всероссийской

научно - технической конференции с участием зарубежных специалистов.- Крым, 1995.-с.565-566.

4. Обухова Ю.О., Уразбахтина Л.Б. Анализ системотехнических характеристик алгоритмов обработки информации // Информационные и кибернетические системы управления и их элементы: Тез. докл. Всероссийской молодежной научно - технической конферен-

'ЦИИ.- Уфа, 1995.-с.205-208.

5. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ Л 950118. Система автоматизированных испытаний двигателя "Микрон - 65ПК" / Уразбахтина Л.Б., Обухова Ю.О. - Ш50028; Зарегистрир. в Реестре программ для ЭВМ 27.03.95.

6. Обухова Ю.О., Уразбахтина Л.Б. Проектирование .структуры измерительных каналов по совокупности критериев // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления: Тез. докл. VIII Научно - технической конференции с участием зарубежных специалистов.- Гурзуф, 1996.-с.429-430.

7. Обухова Ю.О., Уразбахтина Л.Б. Оценка работоспособности измерительного канала при воздействии периодически нестационарных помех// Теория и проектирование систем автоматического управления и их элементов: Мезквуз. науч. сб.- Уфа:УГАТУ, 1996.-С.101-107.

8. Свидетельство №1757 на полезную модель; МПК С05В 23/02. Устройство для измерения физической величины /Уразбахтина Л.Б., Обухова Ю.О. - $94041099; Заявл. . 9.11.94; Опубл. 16.02.96.

Бш.Л 2.