Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Введение

Управление – это целенаправленное изменение состояния или параметров машины, объекта, системы, процесса в соответствии с требуемым алгоритмом функционирования.

Автоматическое, т.е. без участия человека, управление включает в себя следующие операции:

- измерение параметров процесса (объекта);

- принятие решения (управляющего воздействия) вы-числительной машиной;

- выполнение (реализация) принятого решения испол-нительным механизмом, воздействующим на процесс (объект).

Получение информации о процессе (объекте), т.е. измерение является обязательным и необходимым этапом процесса управления. Поэтому рассмотрим процесс получения и обработки информации более подробно.

Информация (от лат. informatio - разъяснение, изложение) – общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом.

Измерение – это процесс нахождения значения физической величины опытным путём с помощью

специальных технических средств.

Технические измерения – это измерение коли-чественных и качественных характеристик свойств продукции (линейных и угловых размеров, массы, шеро-ховатости и т.п.).

Технологические измерения – измерение режимов, характеристик и параметров технологического процесса (уровня, температуры, давления, расхода, плотности, состава среды и т.п.).

Средство измерения – это техническое средство, применяемое для проведения измерения и имеющее нормированные метрологические характеристики. К средствам измерений относят меры, измерительные приборы и преобразователи, а также состоящие из них измерительные установки и системы.

В общем случае средство измерения имеет следующую структурную схему (рис. 1).

X Y

Рис. 1. Структурная схема средства измерения

На этом рисунке приведены следующие обозначения и сокращения:

X – входной сигнал (измеряемая величина);

Y – выходной сигнал;

ПИП – первичный измерительный преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина;

ИП – измерительный преобразователь, т.е. техни-ческое средство, служащее для преобразования измеряе-мой величины в другую, удобную для передачи, преоб-разования, обработки и хранения;

ВП – вторичный прибор, т.е. техническое средство, допускающее только считывание и запись показаний значений измеряемой величины.

Кроме перечисленных, в автоматике широко используют также следующие понятия – регулирование и контроль.

Регулирование – это автоматическое поддержание постоянства или изменение по заданному закону какого-либо параметра, характеризующего технический объект, процесс.

Контроль – операция, заключающаяся в определении соответствия измеряемых величин допускам, установ-ленным на их значения для обеспечения нормального функционирования технического объекта, процесса.

Метрология (от греч. metreo – измеряю и - логия) – это наука об измерениях, методах достижения их единства и требуемой точности.

К нормируемым метрологическим характеристикам средств измерений относятся:

- диапазон входных (измеряемых) величин;

- диапазон изменения выходного сигнала, как прави-ло, нормированный;

- статическая характеристика;

- чувствительность;

- погрешность измерения;

- класс точности.

Статическая характеристика – это зависимость выходной величины от входной в статическом режиме измерения, т.е. Y = f(X).

Она может быть задана таблицей, графически и аналитически. Путём аппроксимации (от греч. approximo - приближаюсь), т.е. замены одних математи-ческих объектов другими, в том или ином смысле близкими к исходным, можно зависимость, заданную таблично, представить в аналитическом виде. Вид аналитической зависимости определяет сам экспери-ментатор в соответствии с физическим законом, лежащим в основе работы измерительного преобразования. В простейших случаях эта аппроксимация может быть линейной

Y = aX + b (1)

и квадратичной

Y = aX² + bX + c,(2)

где a, b и c – соответствующие коэффициенты.

Чувствительность средства измерения S

S = , (3)

где - Y приращение выходной величины при изменении входной на X.

Абсолютная погрешность измерения X

X = X_изм - X_ист, (4)

где X_изм – результат измерения; X_ист – истинное значение измеряемой величины.

Кроме того, погрешность может быть относительной, приведённой, основной и дополнительной, мультиплика-тивной и аддитивной, статической и динамической и др.

Класс точности средства измерения – максимальная приведённая погрешность измерения, выраженная в процентах и округлённая до ближайшего большего значения из нормального ряда чисел: (1; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0)×10 ⁿ, где n = 1; 0; -1; -2 и т.д.

Класс точности К

К = _{ПР MAX} ×100 = ×100. (5)

По ГОСТ 8.011-72 результаты измерения пред-ставляют в следующем виде:

X = ± X …, P, (6)

где X - результат измерения в единицах измеряемой величины; - среднее арифметическое ряда наблюдений; X – основная погрешность измерения (граница доверительного интервала); Р – доверительная вероятность; … - размерность измеряемой величины.
Математическое ожидание (m_x) находят по формуле

= m_x = , (7)

где X_i – результат i -го измерения; N – количество измерений.

Среднее квадратическое отклонение (СКО) характеризует степень рассеяния случайной величины около своего математического ожидания

= = , (8)

где D – дисперсия.

Доверительный интервал – это статистическая оценка параметров вероятностного распределения, имеющего вид интервала, в котором с заданной вероятностью находится искомое значение параметра.

Эта вероятность называется доверительной вероятностью Р.

При ограниченном числе экспериментов (измерений) используют распределение Стьюдента, которое по числу экспериментов (испытаний) N и доверительной вероятности Р позволяет найти коэффициент Стьюдента t_Ст. Тогда

Х = × t_Ст. (9)

Поверка – это операция сравнения показаний средства измерения с образцовым для определения его погрешности или поправки к его показаниям.