Геннадий Иванович Козырев
Санкт-Петербург
Gennady I. Kozyrev
St. Petersburg
Александр Викторович Кибенко
Санкт-Петербург
Aleksandr V. Kibenko
St. Petersburg
Валентин Дмитриевич Усиков
Мытищи, Московская обл.
Valentin D. Usikov
Mytishchi, Moscow region
Рассмотрено повышение точности измерений в автоматических системах оперативного управления и регулирования путём учёта погрешности, обусловленной временно́й задержкой дискретного отсчёта измеряемой величины в режиме реального времени. Показано, что при динамических измерениях случайных процессов в следящих системах необходимо принимать во внимание субъективный фактор определения динамики измеряемых величин, заключающийся в способе назначения максимальной частоты спектра исходных процессов. При расчёте допустимой временно́й задержки получения результатов дискретных измерений в режиме реального времени в качестве динамической погрешности принята погрешность экстраполяции. Получены аналитические выражения для определения требуемой оперативности дискретных измерений непрерывных величин с учётом допустимой погрешности экстраполяции и субъективного фактора назначения максимальной частоты спектра исходного процесса. Рассмотрены три распространённые модели измеряемой величины, при которых энергетический спектр и корреляционная функция искомой случайной величины представлены в виде реакции на белый шум идеального, RC- и гауссова фильтров нижних частот. Рассчитаны допустимые временны́е задержки дискретных отсчётов в зависимости от допустимой погрешности экстраполяции, метода экстраполяции и максимальной частоты спектра измеряемой величины при измерениях в режиме реального времени. Показано, что при априорной неопределённости относительно модели измеряемой величины и экстраполяции по одному или двум отсчётам в качестве алгоритма предсказания при расчёте допустимой временно́й задержки необходимо использовать экстраполятор нулевого порядка. Полученные в статье научные результаты будут интересны специалистам в области следящих систем, телемеханики, систем наведения, оперативного управления и регулирования при измерениях в режиме реального времени в обратном информационном канале.
The article deals with the improvement of the measurement accuracy in automatic systems of operative control and regulation by taking into account the error caused by the time delay of discrete counting of the measured quantity in real time mode. It is shown that at dynamic measurements of random processes in servo systems it is necessary to take into account the subjective factor of determining the dynamics of measured quantities, which consists in the method of assigning the maximum frequency of the spectrum of initial processes. At calculation of an admissible time delay of receiving results of discrete-time measurements in a real time mode an extrapolation error was accepted as a dynamic error. Analytical expressions for determination of the required operability of discrete measurements of continuous quantities taking into account the admissible extrapolation error and the subjective factor of assignment of the maximum frequency of the spectrum of the initial process are obtained. Three common models of the measured quantity where the energy spectrum and correlation function of the desired random quantity are represented as a response to white noise of ideal, RC- and Gaussian low-pass filters have been considered. The admissible time delays of discrete samples depending on the admissible extrapolation error, the method of extrapolation and the maximum frequency of the spectrum of the measured quantity for real-time measurements are calculated. It is shown that at a priori uncertainty in relation to the measured model and extrapolation from one or two samples it is necessary to use the zero-order extrapolator as a prediction algorithm to calculate the admissible time delay. The scientific results obtained in the paper will be of interest for specialists in the field of tracking systems, telemechanics, guidance, operational control and regulation systems for real time measurements in the reverse information channel.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.