Введение к работе
Актуальность темы. Вопросы разработки н применения методов и средств исследования динамического состояния малоинерционных технологических объектов (ТО) всегда оставались актуальными. Важное значение имеет исследование динамики поведения ТО в нештатных режимах функциошіровашія, тем более, что в сферу непосредственных интересов практической деятельности человека все в большей степени включаются сложные ТО, для которых характерны такие особенности, как большое число неконтролируемых и трудноучитываемых, а зачастую и неизвестных факторов, неполная и неточная ігаформащш о происходящих в системе процессах и т.д. В таких условиях известные методы исследования динамического состояния ТО часто оказываются малопригодными, и поэтому' вполне закономерны поиски новых способов и попытки создания нового аппарата решения возникающих задач.
Очевидно, что длительность пребывания технологических объектов в
нештатных режимах кратковременна и отражается весьма ограниченным
объемом данных. Однако, существующие системы сбора и обработки
информации, или статистические анализаторы используют для обработки
данных известные методы, предполагающие наличие"достаточно большого
объема данных. ' '
Практическая организация испытаний малоиверционных ТО предполагает необходимость оснащения их статистическими анализаторами динамического состояния в целях предупреждения аварийных ситуаций, обеспечения безопасности эксплуатации. Однако в таких условиях может быть зафиксировано лишь малое число выбросов контролируемых параметров за пределы допусковой зоны и при критически малом объеме информации (например, не более 10 выбросов) необходима быстрая идентификация состояния малоинерционного технологического объекта и принятие адекватного решения по его управлению.
Исторически к одним из первых работ в области статистического анализа малой выборки можно отнести работы Стыодента и Фишера, затем над этой проблемой работали такие ученые, как А.Н. Колмогоров, А.А. Петров, Л.Н. Большев и др. Однако их работы носили сугубо теоретическую направленность.
Объект исследований. Объектом исследовашгя является разработка и исследование программно - аппаратных методов построения специализированных анализаторов," выполняющих статистическую обработку значеній! контролируемых параметров сложных технологических объектов.
Цели н задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка и исследование методов и алгоритмов обработки статистігческігх массивов данных контролируемых параметров малоинерцнонных технологических объектов и построения программно-аппаратных средств их реализации. Для достижения поставленной цели решаются следующие
задачи:
исследование характеристик входных потоков данных контролируемых параметров;
исследование возможности получения анормальных распределений аддитивной композицией стандартных законов; разработка и исследование орипшачьного алгоритма аддитивной аппроксимации стохастического массива диагностирующих данных укороченного объема в базисе методов графического и имитационного моделирования;
исследование алгоритма стохастической аппроксимации, позволяющего обеспечить динамический процесс коррекции характеристик модели;
синтез интерфейсных контроллеров, обеспечивающих
взаимодействие вычислительного ядра статистического анализатора с датчиками контролируемых параметров малоинерщюшшх технологических объектов;
синтез программно-аппаратных решений специализированных
статистических анализаторов, реализующих обработку массивов
данных контролируемых параметров малоинерщюнных
технологических объектов;
Методы исследований. Для решения поставленных задач
используются элементы теории математической статистики, теории выбросов
случайных процессов, элементы теории порядковой и гибридной логики и
теории вычислительных систем, прикладного л системного
программирования.
Основные положения выносимые на защиту. На защиту предполагается вынести следующие положения и результаты:
алгоритмы точечной обработки статистических массивов малой выборки, основанные на принципе аддитивной агптроксимации 10..15 законов распределения, в базисе графического и имитационного моделирования стандартными распределениями, метод обработки малой выборки, основанный на интерполяции; метод построения интерфейсных контроллеров, позволяющих минимизировать время коммутации наиболее семантического контролируемого параметра на входы информационно-вычислительных средств анализатора;
энтрогашный метод количественного значения разрядной сетки
анализатора в зависимости от закона распределения
контролируемых технологических параметров и его
характеристик, обеспечивающий минимальные информационные
потери.
Научная новизна. Научная новизна заключается в следующем:
разработаны и исследованы методы и прикладные алгоритмы точечной
обработки стохастических массивов малой выборки, позволяющие
5 эффективно решать задачи идентификации законов распределения, предложен сравнительный анализ альтернативных вариантов этах методов, позволяющий обеспечить оценку достоверности результатов обработки, разработаны программно-аппаратные средства их реализации.
Основные научные результаты. Основные научные результаты заключаются в следующем:
разработаны алгоритмы точечной обработки статистических массивов малой выборки, основанные на принципе аддитивной аппроксимации 10..15 законов распределения, в базисе графического и имитационного моделирования стандартными распределениями.
исследован метод обработки малой выборки, основанный на интерполяции;
предложены метод построения интерфейсных контроллеров, позволяющих минимизировать время коммутации наиболее семантического контролируемого параметра на входы информациошю-вычислительных средств анализатора; исследован знтроїшйньїй метод количественного значения разрядной сетки анализатора в зависимости от закона распределения контролируемых технологических параметров и его характеристик, обеспечивающий минимальные информационные потери. Практическая ценность работы. Практическую ценность работы представляют:
разработанные программные модули по реализации методов точечной обработки статистических массивов малой выборки в базисе графических и имитационных методов моделирования, разработанные алгоритмы статиспгческого анализа малых выборок, как и все математические модели формальны п их области применения не могут быть ограничены той или зшой областью науки и техники. Поэтому алгоритмы обработки малых выборок могут быть использованы при стендовых испытаниях энергопреобразователей, например, дизельных судовых двигателей, турбовинтовых авиационных двигателей; при. обработке данных об уровне отдельных технологических операций, уровне выпуска годной продукции; при решении различных социальных и экономических задач и т.п. разработанные структуры интерфейсных контроллеров с динамігчесхим приоритетом позволяют синтезировать высокоскоростные адаптеры связи объекта с вычислительной системой, повышая тем самым уровень достоверности генерігруемой модели. Использование результатов работы. Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы при выполнении
госбюджетной работы ТРТУ (г/б 42163) выполняемой по МНТП (ПТ447) "Системы энергосбережения и технологии освоения нетрадиционных возобновляемых источников энергии", а также были использованы на заводе «Прибой» (г. Таганрог) при проектировании стенда испытаний специализированной аппаратуры, а также на заводе «Красный Гидропресс» при проектировании нового поколения стенда испытаний энергопреобразоватедей типа ТГУ1000.
Апробация работы. Основные положения н научные результаты работы докладывались и обсуждались на: первом всероссийском семинаре "Моделирование неравновесных систем - 98" (КГТУ, г. Красноярск, 1998), IV всероссийской научной конференщш студентов и аспирантов "Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управленій" (ТРТУ, г. Таганрог, 1998); первой всероссийской научной конференции молодых ученых и аспирантов "Новые информационные технолопш. Разработка и аспекты применения" (ТРТУ, г. Таганрог, 1998); всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Компьютерные технологии в инженерной и управленческой деятельности" (ТРТУ, г. Таганрог, 1998); отраслевой научно-технической конференцію "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученых в их решении" (РГУПС, г. Ростов-на Дону, 1998); первой всероссийской научно-технической конференции "Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве" (НГТУ, г. Нижшш Новгород, 1999); пятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (МЭИ, г. Москва, 1999); III всероссийской конференции «Региональные проблемы энергосбережения и пути их решения» (НГТУ, г. Нижний Новгород, 1999); XLTV научно -технической и научно - методической конференций профессорско-преподавательского состава, аспирантов и сотрудников ТРТУ (ТРТУ, г. Таганрог, 1999);
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано тринадцать печатных работ, из них одинадцять тезисов докладов н две статьи. Статья "Разработка и исследование пршщипа статистического диагностирования энергопреобразователей" отмечена дипломом Северо-Кавказского Научного Центра высшей школы и Ростовского отделения Российской Инженерной Академии на конкурсе инженерных разработок молодых ученых Ростовской области. Отправлена заявка на изобретение "Устройство переменного приоритета", находящаяся в настоявши момент в стадии экспертной оценки.
Структура п объем работы. Диссертация состоит го введения, пяти глав, заключения и приложений в отдельном томе. Основное содержание диссертации изложено на 176 страницах, содержит 30 рисунков и 7 таблиц. Список использованных источников содержит 88 наименований.
