Расчёт допустимой временно́й задержки дискретных отсчётов при измерениях в режиме реального времени

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.

1. Железняк А. А. Повышение качества управления динамическими процессами в электроэнергетических системах // Измерения. Мониторинг. Управление. Контроль. 2022. № 1. С. 5–12. https://doi.org/10.21685/2307-5538-2022-1-1

2. Тхонг Д. К. Синтез оптимальной системы самонаведения ракет при применении метода пропорционального наведения // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2021. № 8. С. 17–24. https://doi.org/10.25791/pribor.8.2021.1282

3. Жиленков А. А., Черный С. Г. Повышение эффективности систем автоматического управления автономными буровыми установками за счёт разработки методов обеспечения их совместимости и интеграции // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2015. № 4. С. 9–18.

4. Дмитриенко А. Г., Николаев А. В., Ляшенко А. В., Тюрин М. В., Ярославцева Д. А. Элементы концепции построения интеллектуальных систем мониторинга и контроля изделий ракетнокосмической техники и объектов наземно-космической инфраструктуры // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2018. № 2 (24). С. 5–13. https://doi.org/10.21685/2307-5538-2018-2-1

5. Бастрыгин К. И., Трофимов А. А. Система измерения, мониторинга, контроля и диагностики параметров ракетного двигателя // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2017. № 3 (21). С. 18–25. https://doi.org/10.21685/2307-5538-2017-3-3

6. Назаров А. В., Козырев Г. И., Шитов И. В. Современная телеметрия в теории и на практике. Под общей редакцией Г. И. Козырева. СПб.: Наука и Техника, 2007. 672 с.

7. Лебедева И. М., Федорова А. Ю. Макроэкономическое планирование и прогнозирование: Под ред. А. Ю. Федоровой. СПб: Университет ИТМО, 2016. 54 с.

8. Дзержек К., Семеняко Ф., Карпович С. Е. Применение экстраполяции в цифровых системах измерения перемещений. Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники. Доклады. 2003. Т. 1, № 3. С. 72–77.

9. Козырев Г. И., Кравцов А. Н., Усиков В. Д. Расчёт частоты опроса в многоканальных информационно-измерительных системах с единых энергетических и точностных позиций // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2020. № 2 (32). С. 13–21. https://doi.org/10.21685/2307-5538-2020-2-2

10. Новоселов О. М., Фомин А. Ф. Основы теории и расчёта информационно-измерительных систем. 2-е издание. М.: Машиностроение, 1991. 336 c.

11. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М.: Наука, 1974. 832 c.

12. Солодовщиков А. Ю., Платонов А. К. Исследование метода Карунена-Лоэва. Препринты ИПМ им. М. В. Келды- ша. 2006. 019. 29 с.

13. Кириленко М. С., Зубцов Р. О., Хонина С. Н. Вычисление собственных функций ограниченного дробного преобразования Фурье // Компьютерная оптика. 2015. Т. 39, № 3. С. 332–338. https://doi.org/10.18287/0134-2452-2015-39-3-332-338