Геннадий Иванович Козырев
Санкт-Петербург
Gennady I. Kozyrev
St. Petersburg
Юрий Анатольевич Клейменов
Мытищи, Московская обл.
Jurij A. Klejmenov
Mytishchi, Moscow region
Валентин Дмитриевич Усиков
Мытищи, Московская обл.
Valentin D. Usikov
Mytishchi, Moscow region
Рассмотрена задача текущей идентификации линейной динамической измерительной системы при неизвестном входном сигнале в условиях воздействия на параметры системы различных дестабилизирующих факторов. Решение этой задачи позволит уменьшить погрешность измерительных систем в динамическом режиме измерений. При идентификации вводится дополнительный канал преобразования измеряемой величины в пространственной области, оператор которого удовлетворяет условию некоммутативности с оператором исследуемой системы. Задача текущей идентификации решена для линейной динамической характеристики основного канала измерительной системы первого порядка. Для исключения некорректных операций дифференцирования выходных сигналов структурно-избыточной измерительной системы в процессе текущей идентификации использован метод модулирующих функций. Представлены зависимости среднего квадратического отклонения приведённой погрешности оценки входной величины от количества измерений при идентификации для различных уровней среднего квадратического отклонения шума измерений, приведённого к шкале входного сигнала, а также от частоты дискретизации выходных сигналов структурно-избыточной измерительной системы. Значение частоты дискретизации обусловливает объём выборки наблюдения, формируемой при цифровой обработке значений выходных сигналов системы в вычислительном устройстве. Показано, что наибольшая точность идентификации достигается при квадратичном преобразовании входного сигнала в дополнительном канале структурно-избыточной измерительной системы, а выбор не слишком высокой частоты дискретизации её выходных сигналов повышает устойчивость алгоритма идентификации. При этом зависимость среднего квадратического отклонения приведённой погрешности оценки входной величины от частоты дискретизации выходных сигналов структурно-избыточной измерительной системы имеет минимум. Результаты исследований могут быть использованы для повышения точности измерительных систем в динамическом режиме измерений, а также для метрологического самоконтроля интеллектуальных измерительных систем.
The problem of the current identification of a linear dynamic measuring system with an unknown input signal under the influence of various destabilizing factors on the parameters of the system is considered. During identification, an additional channel is introduced for transforming the measured quantity in the spatial domain, the operator of which satisfies the condition of non-commutativity with the operator of the system under study. The solution to the problem of current identification is given for the linear dynamic characteristics of the main channel of the first-order measuring system. The method of modulating functions was used to exclude incorrect operations f differentiating the output signals of the structurally redundant measuring system in the process of current identification. Dependencies of the root mean square deviation of the given error of the input value estimation due the number of measurements at identification for different levels of the root mean square deviation of the measurement noise reduced to the input signal scale, as well as on the sampling frequency of the output signals of the structurally redundant measuring system with which the observation sample is formed during digital processing of the system output signal values in the computing device are presented. It is shown that the greatest identification accuracy is achieved with a quadratic transformation of the input signal in an additional channel of a structurally redundant measuring system, and the choice of a not too high sampling frequency of its output signals increases the stability of the identification algorithm. In this case, the dependence of the root mean square deviation of the reduced error in estimating the input value on the sampling frequency of the output signals of the structurally redundant measuring system has a minimum. The research results can be used to improve the accuracy of measuring systems in a dynamic measurement mode, as well as for metrological self-control of intelligent measuring systems.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.