автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Вычислительные устройства обработки информации газоаналитических систем

Введение

ГЛАВА I. АЛГОРИТШ НЕПРЕРЫВНОЙ ОБРАБОТКИ

ИНФОРМАЦИИ СИСТЕМЫ ПИП

§1.1. Построение и качественный анализ математической модели системы ПИП

§1.2. Алгоритм одномерного приближения функции преобразования ПИП

§1.3. Алгоритм многомерного приближения функций преобразования системы ПИП

Выводы по Гл.

ГЛАВА П. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТШВ

ДИАГНОСТИКИ И УСТРАНЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ

§2.1. Статистические методы коррекции измерительных каналов

§2.2. Алгоритм коррекции аддитивной погрешности

§2.3. Алгоритм коррекции мультипликативной погрешности измерительных трактов ГАС

§2.4. Алгоритм поиска и устранения неисправностей 59 Выводы по Гл.П

ГЛАВА Ш. СИНТЕЗ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ

ИНФОРМАЦИИ ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ (ГАС)

§3.1. Синтез вычислительных устройств обработки информации для системы ПИП с линейными свойствами

§3.2. Синтез вычислительных устройств обработки информации для системы ПИП с интегральными и нелинейными свойствами

§3.3. Синтез вычислительных устройств обработки информации для системы ПИП с спектральными и нелинейными свойствами

§3.4. Общий анализ погрешностей вычислительных устройств обработки информации с модифицированным алгоритмом 104 Выводы по Гл.111 НО

ГЛАВА 1У. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ

ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

§4.1. Принципы построения специализированных функциональных преобразователей (Ш)

§4.2. ФП с последовательно-параллельной структурой на ШП-транзис торах

§4.3. Функциональный преобразователь с независимой настройкой функции в узловых точках

Выводы по ГлЛУ ВЫВОДЫ

Разработка методов и специализированных вычислительных средств, служащих для повышения точности и надежности системы многомерных измерительных преобразователей, инвариантных к параметрам внешней среды и входным величинам, является одной из наиболее актуальных задач вычислительной техники.

Современный уровень развития науки и техники обуславливает возрастающие требования по созданию и исследованию вычислительных устройств обработки информации сложных измерительных систем, поскольку расширение их функциональных возможностей и улучшение метрологических показателей в значительной степени повышает технико-экономические показатели современной аппаратуры в целом. Примером подобных систем являются автоматизированные газоаналитические системы для АСУ ТП на объектах черной металлургии, химической промышленности и т.д.

В настоящее время классические методы повышения точности и надежности, заключающиеся в поиске простейших структур измерительных преобразователей отличающихся неселективностью, высокой точностью и надежностью, отработка их конструкций, подбор материалов и технологии производства, в известной мере исчерпаны.

Наиболее перспективным является качественно новый подход, основанный на исследовании новых математических моделей, учитывающих ряд существенных параметров, от которых зависит точность измерительных преобразователей и разработка на их основе специализированных средств обработки информации и технической диагностики.

Сущность создания математической модели системы первичных измерительных преобразователей (ПИП), сводится к проведению теоретических исследований по вопросу математического описания с целью получения на абстрактном уровне общей математической модели, которая упрощена до вида,приемлемого для реализации цифровыми и аналоговыми вычислительными средствами.

Большой вклад в развитие основ математического описания и моделирования средств вычислительной техники обработки информации нелинейных многомерных систем был внесен целым рядом советских и зарубежных ученых. Среди работ советских ученых следует в первую очередь отметить работы Когана Б.Я., Пухова Г.Е., Гинзбурга С.А., Смолова В.В., Титиса Э.И., Фельдбаума A.A., Маслова A.A., Майорова Ф.В., Петренко А.И. Достижения зарубежных ученых наиболее полно отражены в работах Г.Корн и Т.Корн.

Однако, несмотря на обилие работ и монографий, в подавляющем большинстве из них освещены вопросы математического описания и моделирования вычислительных средств, ограниченные рамками нелинейных одномерных устройств, либо относится к развитию только отдельных принципов моделирования нелинейных многомерных систем, применительно к решению частных задач.

В технической диагностике, значительный вклад в которую сделан Яблонским C.B., Каганом И.В., Кузнецовым П.И., Ушаковым И.А., Тимоненым Л.С. и др., рассмотрены методы построения программ контроля и поиска неисправностей и алгоритмы их реализации в сложных системах. Эти алгоритмы позволяют описать только две основные операции: контроль работоспособности и поиск неисправностей. Вместе с тем, сложные устройства и системы (в том числе газоаналитические) , как правило содержат значительное число специализированных регулировочных узлов, позволяющих перевести систему из некоторых неисправных состояний в исправное путем ввода регулирующих воздействий. В этой связи возникает задача по созданию алгоритмов и вычислительных устройств обработки информации, при которых автоматической регулировкой можно перевести систему из неисправного состояния в исправное. С этой задачей связана проблема выбора вектора регулирующих воздействий, т.е. определение номеров регулировочных узлов и значений величин воздействия, которые должны быть на них поданы, алгоритмизации операций, используемых для повышения точности и надежности обработки информации в метрологической практике, построение вычислительных устройств обработки информации по определенным структурным схемам, составленным таким образом, что они способны реализовать определенный алгоритм повышения точности и надежности системы в целом. Эти важные для практики вопросы, к сожалению, не нашли достаточного отражения в технической литературе, что является серьезным препятствием на пути исследования и создания вычислительных устройств обработки информации газоаналитических систем. В настоящей работе этот пробел частично восполняется.

Целью работы является разработка и исследование вычислительных устройств обработки информации газоаналитических систем, расширение их функциональных возможностей и улучшение технико-экономических показателей, как самих вычислительных устройств, так и системы в целом.

Работа выполнялась в соответствии с планами работ и научных исследований отдела "Автоматизированных газоаналитических приборов и систем контроля окружающей среды", ВНИИАП, по созданию измерительных газоаналитических систем для непрерывного анализа -состава веществ.

В диссертационной работе решаются следующие задачи:

1. Создание на абстрактном уровне общей математической модели системы измерительных преобразователей, которая упрощена до вида, приемлемого для реализации вычислительными средствами.

2. Анализ погрешностей математических моделей системы первичных измерительных преобразователей.

3. Разработка алгоритмов регулировки, поиска неисправностей и восстановления работоспособности системы газового анализа.

4. Разработка и анализ новых структур вычислительных устройств обработки информации для различных систем ПИП, отличающихся высокими метрологическими характеристиками, относительной простотой и универсальностью.

5. Исследование свойств кусочно-аппроксимированных функций и разработка новых структур функциональных преобразователей, как основного узла устройства обработки информации с полезными для практической реализации особенностями.

Перечисленные задачи определили содержание диссертации.

Выводы:

Дополнительные погрешности БОИ на СН/?ЮХ,. СО^СО^ при измене-и внешнего магнитного переменного поля соответствуют техническим збованиям ТУ 25-05 ( АШ2.950,003 ) - 82 ПЛ-.-3.2Ф.

Результаты испыташгй-^взяты из протокбла-лабораторных испытаний 21 от 7.09.82 г.

Члены комиссии:

Бессовнова В.Ф. Пивоварова И.О. Гельфонд В.Ю.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

Комиссия в составе: представителей Смоленского ПО "Аналитпри-бор" главного конструктора СПО "Аналитприбор" А.И.Хасина, начальника отдела новой техники Плескачевского В.М., начальника патентного отдела Кулянцева Э.И. и представителя Киевского НПО "Аналитприбор" заведующего лабораторией № 2 А.А.Кравченко составила настоящий акт в том, что Смоленским ПО "Аналитприбор" осуществляется серийный выпуск автоматических систем газового анализа (АСГА-Д и АСГА-К) для доменного и конверторного производств и с 1983г. намечен серийный выпуск автоматических систем анализа выхлопных газов двигателей транспортных средств (АСГА-2?). В этих системах используются устройства обработки информации, разработанные ст.н.с. ВНИИАП т.Фернандесом В.А.

В нашей стране аппаратура подобного класса не выпускалась. Разработка подобного класса аппаратуры потребовала создания и исследования специализированных вычислительных устройств обработки информации системы многомерных измерительных преобразователей, инвариантных к параметрам внешней среды и входным величинам.

Исследование и разработка вычислительных устройств обработки информации гвзоаналитических оистем, позволяющих расширить функциональные возможности и улучшить технико-экономические показатели, как самих вычислительных устройств, так и газоаналитической системы в целом проведены в диссертационной работе старшего научного сотруд ника ВНИИАП Киевского НПО "Аналитприбор" тов.В.А.Ибаньес-Фернандес, выполненной на тему "Вычислительные устройства обработки информации газоаналитических систем".

В результате внедрения только одной газоаналитической системы для анализа отходящих газов доменного производства с использованием специализированных вычислительных устройств обработки информации получен фактический годовой экономический эффект на сумму 214,7т.рб

Предполагаемый экономический эффект от внедрения системы АСГА-Т составляет: 185 т.руб.

Вклад разработанных вычислительных устройств обработки информации, рассмотренных в диссертации В.А.Ибаньеса-Фернандеса 1 составляет 15%*

Расчет полученной и предполагаемой экономии дан в приложении.

Представитель Смоленского ПО "Аналитприбор"

A.И.ХАСИН

B.М.ПЛЕСКАЧЕВСКШ ^Э.И.КУЛЯНЦЕВ

Представитель Киевского НПО "Аналитприбор"

А.А.КРАВЧЕНКО