Аналіз методів оцінки параметрів об’єктно-орієнтованої моделі процесу зважування. Розробка методу та засобів побудови інформаційної моделі оцінки маси об’єкта при обмеженому часі зважування як базової компоненти автоматизованої ваговимірювальної системи.
Аннотация к работе
Динамічний розвиток автоматизованих систем управління та прогресивних інформаційних технологій у напрямку створення інтелектуальних засобів обробки інформації, зокрема, таких як методи побудови інформаційних моделей процесу, що автоматизується, обумовлює їх активне впровадження на всіх стадіях розробки й удосконалення автоматизованих систем вимірювання маси. Тому своєчасне отримання вимірювальної інформації, що відбиває кількість перевезень, а також масу переміщуваного вантажу, формування єдиної інформаційної мережі вимірювань дозволить оптимально врегулювати напрямок перевезень, здійснити контроль втрат вантажів (особливо сипучих) при переміщуванні між станціями, а також, що є дуже важливим, задовольнити інформаційні потреби залізничних служб, які забезпечують контроль та цілісність залізничних магістралей. Дана задача була поставлена ще за часів СРСР, однак і досі не була вирішена остаточно, оскільки забезпечити процес зважування за короткий час, а це означає відсутність простою вантажу і, як наслідок, відсутність матеріальних збитків, досі не вдалося. Існуючі на сьогоднішній день автоматизовані ваговимірювальні системи не можуть забезпечити необхідну точність вимірювань на високій швидкості, оскільки використовувані в них засоби зменшення завад вимагають для необхідної точності неприпустимо низьку швидкість руху потягу. вперше на базі нової обєктно-орієнтованої моделі зважування вагонів у русі розроблено метод заданого діапазону частот, який шляхом послідовного перебору частот із заданого діапазону визначає оцінки інформативних параметрів тензометричних сигналів для побудови інформаційної моделі процесу автоматизованого зважування обєктів у русі;Проведено огляд методів і засобів обробки сигналу в умовах обмеженого часу спостереження. Показано, що при підвищеній швидкості руху обєкта, спостереженню підлягає усічена гармонічна компонента сигналу, наслідком чого є неприйнятність використання класичних методів визначення маси обєкта, що рухається, основою котрих є усереднення значень вхідного сигналу. Доведено, що приведена обєктно-орієнтована модель сигналу адекватна узагальненої моделі процесу зважування і представлена сукупністю трьох складових f(t) = D Слід зауважити, що при довжині вагової платформи обмеженої 1,5 м, нижчої частотою коливань вагону 3 Гц та максимальній швидкості руху потягу 40 км/г тривалість вимірювального сигналу складає трохи більше чверті періоду низькочастотної періодичної складової сигналу. На підставі зазначених умов виміру потрібно побудувати інформаційну модель, що відбиває не тільки характер поводження сигналу, але й оцінку внеску кожної із складових сигналу в результуючий вихідний сигнал.Відповідно до проведених досліджень, реалізацію алгоритму побудови інформаційної моделі оцінки маси обєкта при обмеженому часі зважування, необхідно робити на базі методу заданого діапазону частот із введенням у систему базисних функцій вагової функції і використанням методу воріт. У звязку з цим необхідно максимальним чином виключити з алгоритму циклічні обчислення, для чого пропонується використовувати отримані нами формули заміни циклічних обчислень. Позначивши через q = sin(W), b = sin(WN), , , e = cos(W), f = sin(WN), , , де N - обсяг вибірки дискретних значень сигналу; обчислення коефіцієнтів рівняння (13) можна робити по наступним формулам При цьому по кількості виконуваних операцій зазначені формули вимагають меншої кількості часу обчислень, тому що із збільшенням кількості значень досліджуваного сигналу час обчислень коефіцієнтів лівої частини рівняння (13) залишається незмінним. Крім того, слід зазначити, що існують дві виняткові ситуації, коли застосування зазначених формул виявляється неможливим, тому що в цьому випадку в деяких формулах знаменник виявляється рівним нулю.Проаналізовано сучасні методи та засоби автоматизованих систем управління та прогресивних інформаційних технологій для задачі підвищення точності та швидкодії автоматизованих ваговимірювальних систем. Досліджено автоматизовану ваговимірювальну систему з метою розробки нової обєктно-орієнтованої моделі автоматизованого процесу зважування обєктів у русі як базової моделі для подальших розробок методів побудови інформаційної моделі для оцінки маси обєктів, що рухаються з підвищеною швидкістю. На базі нової обєктно-орієнтованої моделі зважування вагонів у русі розроблено метод заданого діапазону частот, який шляхом послідовного перебору частот із заданого діапазону визначає оцінки інформативних параметрів тензометричних сигналів для побудови інформаційної моделі процесу автоматизованого зважування обєктів у русі.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
Основні наукові і практичні результати роботи полягають у наступному: 1. Проаналізовано сучасні методи та засоби автоматизованих систем управління та прогресивних інформаційних технологій для задачі підвищення точності та швидкодії автоматизованих ваговимірювальних систем. Доведено, що класичними методами та засобами, заснованими на усередненні вибірки сигналу не можливо забезпечити необхідну точність вимірювань, тому що їхнє використання не враховує особливості вхідного сигналу при автоматизованому зважуванні обєктів на високій швидкості руху. Цей факт підтверджує доцільність розробки нових методів обробки сигналу, таких як методи побудови інформаційної моделі оцінки маси обєкта при обмеженому часі зважування.
2. Досліджено автоматизовану ваговимірювальну систему з метою розробки нової обєктно-орієнтованої моделі автоматизованого процесу зважування обєктів у русі як базової моделі для подальших розробок методів побудови інформаційної моделі для оцінки маси обєктів, що рухаються з підвищеною швидкістю.
3. На базі нової обєктно-орієнтованої моделі зважування вагонів у русі розроблено метод заданого діапазону частот, який шляхом послідовного перебору частот із заданого діапазону визначає оцінки інформативних параметрів тензометричних сигналів для побудови інформаційної моделі процесу автоматизованого зважування обєктів у русі.
4. Запропоновані нові ефективні методи підвищення завадостійкості методу заданого діапазону частот шляхом його доповнення методами подвійного інтегрування вхідного сигналу або вагової функції, які знижують вплив високочастотних завад при автоматизованому вимірюванні маси рухомих обєктів, поліпшуючи інформаційні параметри створюваної інформаційної моделі.
5. З урахуванням методу вагової функції розроблено метод та алгоритм побудови інформаційної моделі оцінки маси обєкта при обмеженому часі зважування, який має високу точність та швидкодію за рахунок введення обмежень на величину отриманого значення постійної складової сигналу - метод воріт, та використання формул заміни циклічних операцій.
6. Результати проведених досліджень були використані при розробці “Терезів вагонних рейкових електромеханічних для повісного зважування вагонів у русі - 2046 ВВР-200Е”, а також “Терезів вагонних електромеханічних - 2309 ВВ-50Е/1Д”. Отримані практичні результати довели ефективність застосування розроблених методів та алгоритмів, що підтверджує достовірність теоретичних положень і висновків дисертаційної роботи.
Список литературы
Копытчук Н.Б., Шендрик Е.В. Использование метода наименьших квадратов для оценки параметров сигнала с периодической помехой при ограниченном времени наблюдения // Тр. Одес. политехн. ун-та. - Одесса, 1999. - Вып. 3(9). - С. 167 - 169.
Копытчук Н.Б., Шендрик Е.В. Повышение точности метода наименьших квадратов посредством введения весовой функции // Тр. Одес. политехн. ун-та. - Одесса, 2001. - Вып.2(14). - С. 110 - 112.
Копытчук Н.Б., Шендрик Е.В. Исследование эффективности алгоритма метода наименьших квадратов с предварительным преобразованием исследуемых данных // Праці УНДІРТ. - Одеса, 2001. - № 3 (27). - С. 72 - 74.
Шендрик Е.В. Повышение эффективности алгоритма метода наименьших квадратов путем введения модифицированного метода весовой функции // Праці УНДІРТ. - Одеса, 2002. - № 1 (29). - С. 88 - 90.
Шендрик Е.В. Повышение точности оценок параметров сигнала посредством интегрирования // Тр. Одес. политехн. ун-та. - Одесса, 2002. - Вып.1(17). - С. 151 - 153.
Копытчук Н.Б., Шендрик Е.В. Использование модифицированного метода наименьших квадратов для оценки параметров сигнала при ограниченном времени наблюдения // Труды международной научно-практической конференции “СИЭТ-2000”. - Одесса, 2000. - С. 27-28.
Копытчук Н.Б., Шендрик Е.В. Повышение точности метода наименьших квадратов посредством интегрирования // Праці міжнародної конференції з управління “Автоматика - 2001”. - Одеса, 2001. - С. 77-78.