SU1691820A1 - Устройство дл проведени многофакторного эксперимента - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при испытани х и контроле состо ни  систем управлени . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства , повышение достоверности результатов эксперимента по оцениванию и прогнозированию характеристик испытуемого объекта. Устройство содержит блоки задани  факторов 1, умножени  2, измерительный 10, вычислени  коэффициентов регрессии 11, оценки 12 характеристик объекта , экстрапол ции 13, регистрации 14, преобразовани  факторов 30 и испытуемый объект или его модель 3. Устройство обеспечивает лучший учет характеристик отклика испытуемого объекта на воздействие факторов и за счет этого выработку наилучших функциональных преобразований факторов дл  получени  точных оценок свойств испытуемого объекта. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Ј

О

ю

00

ю о

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при испытани х и контроле состо ни  систем управлени , в частности дл  оценивани  и прогнозировани  характеристик систем управлени  по результатам экспериментов,

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства, повышение достоверности результатов эксперимента по оцениванию и прогнозированию характеристик испытуемого объекта (системы управлени ).

На фиг.1 приведена блок-схема устройства дл  проведени  многофакторного эксперимента; на фиг.2 - схема блока вычитани  коэффициентов регрессии и блока экстрапол ции; на фиг.З - схема блока образовани  факторов,

Устройство содержит блок 1 задани  факторов, блок 2 умножени , испытуемый объект или его модель 3, котора  включает блок 4 моделировани , блок 5 задани  параметров , блоки 6 и 7 суммировани  модели, 1енератор 8 дрейфа, генератор 9 шума, измерительный блок 10, блок 11 вычислени  коэффициентов регрессии, блок 12 оценки характеристик объекта блок 13 экстрапол ции и блок 14 регистрации,

Блок 11 состоит из первого узла 15 делени , узлов 16 и 17 умножени  блока 11 и группы интеграторов 18-20.

Блок 13 содержит  чейки 21 и 22 пам ти , узлы 23-25 умножени  и сумматор 26, Блок 12 состоит из узлов 27 и 28 умножени  и сумматора 29. Устройство содержит также блок 30 преобразовани  факторов, состо щий из генератора 31 случайных сигналов, ключа 32, узла 33 компарации, дешифратора 34, группы ключей 35-37 и группы функциональных преобразователей 38-40,

Блок 11 также содержит  чейки 41 и 42, первый 43 и второй 44 узлы вычитани , первый 45 и второй 46 узлы возведени  в квадрат , интеграторы 47 и 48 второй 49 и третий 50 узлы делени , компаратор 51, триггер 52 и группы ключей 53-58.

Устройство работает следующим образом .

В каждом канале блока 30 генератор 31 образует импульсы с длительностью импульса разрешени  на управл ющем входе потенциального клапана и с амплитудой, равной мгновенному значению амплитуды сигнала генератора 31, которые через ключ 32 беспреп тственно проход т на узел 33 компарации, реализующий функцию амплитудного селектора посредством параллельного включени  компараторов, число которых выбрано равным числу L предполагаемых функциональных преобразований

соответствующего фактора, а уровни пороговых напр жений на одном из входов подобраны таким образом, что дел т динамический диапазон генератора 31 на L

равных участков. В зависимости от комбинации нулей и единиц на входе дешифратора 34, на одном из его выходов случайно от одного цикла работы устройства к другому по вл етс  сигнал, замыкающий тот или

иной ключ 35-37. С блока задани  факторов непосредственно на вход исследуемого объекта 3 или блок 4 моделировани  его модели , а через замкнутые ключи в каждом канале блока 30 на входы соответствующих

функциональных преобразователей 38-40 подаютс  сигналы, пропорциональные учитываемым в эксперименте факторам. При этом в измерительном блоке измер ютс  значени  выходных характеристик системы

или ее модели, соответствующие реализовавшейс  комбинации факторов. С выхода измерительного блока сигналы, соответствующие выходной характеристике системы, измеренной при различных комбинаци х

факторов, поступают на один вход блока 11 (вход узла 15 и  чеек 41 и 42 пам ти), С выходов функциональных преобразователей (частным случаем которого  вл етс  линейное с нулевым свободным членом и

единичным масштабирующим коэффициентом ) сигналы, соответствующие преобразованным факторам fi(xik), где € L, поступают на входы блока 2 умножени , на выходе которого формируютс  как преобразованные факторы f i (xik), так и их взаимодействи  fr(xik) fs(xjk), где г, sЈl. В соответствии с каждой комбинацией факторов сигналы с выхода блока 2 поступают на другие входы блока 11 (на входы узлов 16 и 17 умножени ).

В блоке 11 осуществл етс  автоматическое вычисление коэффициентов регрессии по следующим зависимост м:

45

Д, § yk/N ,

k 1

Л N

/Sij 2 Mxik)fs(xjk)yk/N ; k 1

0)

50

й-S

k 1

fi (xjk) yk/N .

Сигналы, соответствующие значени м коэффициентов Д,Д, через ключи 53 и 55 поступают на узлы 27 и 28 умножени  блока 12, умножаютс  в них с сигналами, соответствующими значени м функционально преобразованных факторов и их взаимодействий , а результат умножени  поступает на сумматор 29, в который через ключ 57 непосредственно поступает сигнал, содтветству- ющий значению коэффициента . На выходе сумматора имеетс  предсказанна  данной функцией регрессии оценка выходной характеристики системы дл  заданных планом экспериментов комбинаций факторов по соотношению

J4fr(xj) +

л + (xi)Fs(xj) + ... + r, (2)

где общее число членов управлени  Q определ етс  формулой

Q (n+2Xn+1)/2.

Полученное по формуле (2) значение регистрируетс  в блоке 14 и поступает на один вход узла 43 вычитани , на другой вход которого подаетс  запомненное в  чейке 41 пам ти на врем  формировани  сигнала yk измеренное значение выходной характеристики системы yk, соответствующее той же комбинации факторов. Формируема  при этом разность yk - у возводитс  в квадрат в узле 45 и подаетс  на вход узла 49 делени  и уменьшаетс  в нем в N-Q раз, в результате чего на выходе интегратора 47 в результате проведени  N измерений образуетс  сигнал , пропорциональный величине остаточной дисперсии

2 k 1

(Yk - Уп)2

N-Q

который поступает на один вход узла 50 делени . На его второй вход поступает сигнал , пропорциональный величине общей дисперсии прогнозируемой оценки yk:

S

2(yk-/5o

Дл  этого сигналы yk, запомненные в  чейке 42 пам ти на врем  формировани  сигнала j30 , поступают на вход узла 44 вычитани , в котором формируетс  разность , котора  после обработки во втором узле возведени  в квадрат 46 накапливаетс  в интеграторе 48 в течение проведени  N измерений. На выходе узла 50 делени  образуетс  величина у 5у2/30ст2, характеризующа  степень адекватности регрессионной оценки. Компаратор позвол ет сравнить сигнал ус пороговым значением УП . соответствующим приемлемому качеству искомой регрессионной зависимости выходной характеристики от учитываемых факторов. При с генераторов случайных сигналов 31 считываютс  новые уровни случайных сигналов, описанный 5 цикл работы повтор етс . При у уп триггер 52 мен ет свое состо ние, мен ет состо ние ключей 32, 53. 55, 57, 54, 56 и 58, в результате чего оценки коэффициентов регрессии с выхода блока 11 поступают в блок

13 экстрапол ции, в котором осуществл ет-   экстрапол ци  значений коэффициентов Дэ,Д, Д (аналогично тому, как это происходит в устройстве-прототипе с коэффициентами р0,Р,Р ) На выходе блока 12

5 формируетс  более точное прогнозируемое значение выходной характеристики упр. Этот сигнал поступает в блок 14 регистрации и в блок 11.Так как триггер 52 сохран ет устойчивое состо ние после первого выпол0 ненного услови  у уп , то любой получен- ный результат обработки на выходе компаратора 51 не измен ет состо ни  триггера 52, а следовательно, и оптимальную коммутацию ключей 35-37. Следова5 тельно, при заданном плане факторных экспериментов в обработке участвует оптимальна  комбинаци  функциональных преобразователей 38-40. На выходе устройства формируютс  более точные оценки прогно® зируемых значений веро тностной характеристики исследуемой системы.

Claims (2)

1. Устройство дл  проведени  много5 факторного эксперимента, содержащее блок задани  факторов, блок умножени , измерительный блок, блок вычислени  коэффициентов регрессии, блок экстрапол ции , блок оценки характеристик объекта и0 блок регистрации, вход которого соединен с выходом блока оценки характеристик объекта , первый вход которого св зан с выходом блока экстрапол ции, вход которого подключен к первому выходу блока вычис5 лени  коэффициентов регрессии, группа входов которого и перва  группа входов измерительного блока соединены с группой выходов блока умножени , выход измерительного блока подключен к первому входу

0 блока вычислени  коэффициентов регрессии , втора  группа входов измерительного блока св зана с группой входов устройства дл  подключени  испытуемого объекта, группа выходов блока задани  факторов

5 служит дл  соединени  с входами испытуемого объекта, причем блок вычислени  ко-, эффициентов регрессии содержит первый узел делени , группу узлов умножени  и группу интеграторов, информационный

вход последнего из которых и входы первых сомножителей узлов умножени  группы соединены с выходом первого узла делени , вход числител  которого св зан с первым входом блока, а вход знаменател  подключен к шине посто нного сигнала, входы вторых сомножителей узлов умножени  группы соединены с группой входов блока, а выходы - с информационными входами всех интеграторов группы, кроме последнего, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей устройства за счет проведени  экспериментов с нелинейным воздействием факторов и повышени  достоверности результатов эксперимента по оцениванию и прогнозированию характеристик испытуемого объекта, в устройство введен блок преобразовани  факторов, группа входов которого соединена с группой выходов блока задани  факторов, вход которого св зан с вторым выходом блока вычислени  коэффициентов регрессии, а группа выходов - с группой входов сомножителей блока умножени , группа выходов которого подключена к группе входов блока оценки характеристик объекта, выход которого соединен с вторым входом блока вычислени  коэффициентов регрессии, третий выход которого св зан с вторым входом блока оценки характеристики объекта, причем блок вычислени  коэффициентов регрессии дополнительно содержит два элемента пам ти , два узла вычитани , два узла возведени  в квадрат, два интегратора, второй и третий узлы делени , компаратор, триггер и две группы ключей, выходы первой и второй групп ключей образуют соответственно тре- тий и первый выходы блока, информационные входы всех ключей св заны с выходами соответствующих интеграторов группы, а информационные входы и второй выход

блока подключены к пр мому выходу триггера , установочный вход которого соединен с выходом компаратора, вход которого св зан с выходом третьего узла делени , входы

знаменател  и числител  которого подключены соответственно к выходам первого и второго интеграторов, вход первого интегратора соединен с выходом второго узла делени , вход знаменател  которого подключей к шине посто нного сигнала, а вход числител  св зан с выходом первого узла возведени  в квадрат, вход которого подключен к выходу первого узла вычитани , вход уменьшаемого которого соединен с

вторым входом блока, а вход вычитаемого и вход вычитаемого второго узла вычитани  св заны соответственно с выходами первого и второго элементов пам ти, информационные входы которых соединены с первым

входом блока, вход второго интегратора подключен к выходу второго узла возведени  в квадрат, вход которого соединен с выходом второго узла вычитани , вход уменьшаемого которого св зан с выходом

последнего из интеграторов группы.

2. Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что блок преобразовани  факторов состоит из группы каналов, каждый из которых содержит генератор случайных сигналов , ключ, узел компарации, дешифратор, группу ключей и группу функциональных преобразователей, выходы которых образуют группу выходов блока, а входы соединены с выходами ключей группы, информационные

входы которых  вл ютс  группой входов блока, а управл ющие входы св заны с выходами дешифратора, входы которого подключены к выходам узла компарации, вход которого соединен с выходом ключа, инфор0 мационный вход которого св зан с выходом генератора случайных сигналов, а управл ющий вход соединен с входом блока.

Э -$

7 v

ю

t-Э

У

A/Wv

- -

frj оЗ 3