УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСКЛЮЧЕНИЯ АНОМАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ КОНТРОЛЯ

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована в специализированных комплексах обработки информации для исключения аномальных результатов контроля.
Известно устройство многопараметрического контроля сложных технических объектов [1], содержащее блок управления, два блока рекорреляции, два блока сравнения, четыре блока вычитания, три блока деления, два блока сумматора накопителя, блок индикации.
Недостатком данного устройства являются его ограниченные функциональные возможности по исключению аномальных результатов контроля, что снижает достоверность контроля.
Цель полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей прототипа за счет реализации на аппаратном уровне процедуры исключения аномальных результатов контроля.
Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство за счет применения блока управления, двух блоков памяти, двух блоков вычисления дисперсии, двух блоков вычисления коэффициента корреляции, трех блоков умножения, блока вычитания, блока деления, блока сложения, блока сравнения, блока вычисления математического ожидания и блока исключения, а также организации связей между ними позволяет реализовать алгоритм исключения аномальных результатов контроля и, тем самым, повысить достоверность контроля.
Функциональная схема устройства для исключения аномальных результатов контроля представлена на фиг.1.
Устройство содержит блок 1 управления, блоки 2, 13 памяти, блоки 3, 4 вычисления дисперсии, блоки 5, 6 вычисления коэффициента корреляции, блоки 7, 8, 11 умножения, блок 9 вычитания, блок 10 деления, блок 12 сложения, блок 14 сравнения, блок 15 вычисления математического ожидания и блок 16 исключения.
Принцип работы устройства для исключения аномальных результатов контроля заключается в реализации алгоритма, сущность которого заключается в следующем.
Введение ЭВМ в состав системы контроля и управления (СКУ) позволяет существенно увеличить возможности аппаратуры по борьбе с ошибками контроля за счет способности отбраковки сомнительных результатов многопараметрических измерений.
Наиболее эффективным средством повышения мощности критерия отбраковки является разработка критерия, ориентированного на конкретную информационную ситуацию. Так, для задач оценки качества функционирования СКУ целесообразно сформировать критерий отбраковки аномальных результатов измерения, представленных векторами.
Традиционный в этом случае подход заключается в раздельной обработке данных наблюдений по каждой из осей координат, что вносит дополнительную погрешность, обусловленную неучетом взаимной корреляции компонентов случайного вектора результата измерения. Следовательно, повышение достоверности принятия правильного решения об отбраковке аномального результата возможно за счет принятия специального критерия, учитывающего степень взаимной зависимости измерений многомерной случайной величины [2]. В качестве основы для разработки такого критерия может быть принята ковариационная матрица вида
x
у
где D, D - дисперсии величин х и у соответственно;
ху
ух
К, К - коэффициенты корреляции, пропорциональные степени стохастической связи величин х и у.
Предположим, что исходная выборка, содержащая аномальный результат, характеризуется матрицей вида (1). Тогда выборка, из которой исключен i-й аномальный результат, характеризуется другой матрицей
Мерой, характеризующей «степень аномальности» i-го результата контроля может служить коэффициент аномальности, рассчитываемый по зависимости вида
где detQ,  - определители матриц Q и  соответственно.
Таким образом, алгоритм процедуры исключения влияния отказов СКУ (ошибок контроля) на результат контроля включает следующие операции:
вычисление оценок дисперсии и коэффициентов корреляции с учетом аномального результата;
получение оценок дисперсии и коэффициентов корреляции без учета аномального результата;
вычисление определителей полученных матриц;
i
расчет коэффициента аномальности v по зависимости (3);
ранжирование полученных мер и исключение крайних значений по определенному решающему правилу.
Применение данной процедуры позволит выявить и в последующем исключить i-й аномальный результат контроля, что может существенно повысить достоверность контроля в целом.
Работа устройства осуществляется по схеме, задаваемой тактовыми импульсами блока 1 управления.
Начальная установка блоков устройства происходит при подаче импульса
i
i
i
i
на вход «П», в результате действия которого обнуляются все блоки устройства, и запускается блок 1 управления. Одновременно на информационные входы блока 2 памяти, имеющего структуру матрицы вида 2×N, подаются пары значений случайных величин х, у, каждая из которых записывается в соответствующие ячейки памяти. В результате чего с первого выхода блока 2 памяти значения х поступают на первый информационный вход блока 3 вычисления дисперсии, на первый информационный вход блока 5 вычисления коэффициента корреляции и на второй информационный вход блока 6 вычисления коэффициента корреляции. В свою очередь, со второго выхода блока 2 памяти значения у поступают на первый информационный вход блока 4 вычисления дисперсии, на второй информационный вход блока 5 вычисления коэффициента корреляции и на первый информационный вход блока 6 вычисления коэффициента корреляции. Кроме этого, на первый информационный вход блока 10 деления подается «1», а на информационный вход блока 12 сложения подается «0», и в нем формируется значение i=0.
x
у
ху
ух
Первый тактовый импульс с первого выхода блока 1 управления инициирует работу блоков 3 и 4 вычисления дисперсии, а также блоков 5 и 6 вычисления коэффициентов корреляции. В результате чего вычисленные значения дисперсий D и D с выходов блоков 3 и 4 вычисления дисперсии поступают соответственно на первый и второй информационные входы блока 7 умножения. В свою очередь, вычисленные значения коэффициентов корреляции К и К с выходов блоков 5 и 6 вычисления коэффициента корреляции поступают соответственно на первый и второй информационные входы блока 8 умножения.
х
у
Второй тактовый импульс со второго выхода блока 1 управления инициирует работу блоков 7 и 8 умножения. В результате чего вычисленное значение произведения D×D с выхода блока 7 умножения поступает на первый информационный вход блока 9 вычитания, а вычисленное значение произведения
ху
ух
К×К с выхода блока 8 умножения поступает на второй информационный вход блока 9 вычитания.
Третий тактовый импульс с третьего выхода блока 1 управления инициирует работу блока 9 вычитания. В результате чего вычисленное значение определителя матрицы (1) с выхода блока 9 вычитания поступает на второй информационный вход блока 10 деления.
Четвертый тактовый импульс с четвертого выхода блока 1 управления инициирует работу блока 10 деления. В результате чего полученное отношение с выхода блока 10 деления подается на первый информационный вход блока 11 умножения.
Пятый тактовый импульс с пятого выхода блока 1 управления обнуляет информационные входы блоков 3 и 4 вычисления дисперсии, блоков 5 и 6 вычисления коэффициента корреляции, блоков 7 и 8 умножения, а также блока 9 вычитания. Кроме того, в блоке 12 сложения формируется результат i=i+1, который с выхода блока 12 сложения поступает на первый информационный вход блока 13 памяти, имеющего структуру матрицы вида 2×N, и запоминается в соответствующей его ячейке.
i
i
i
i
Шестой тактовый импульс с шестого выхода блока 1 управления исключает пару случайных величин х, у (i=1) из процесса вычисления определителя матрицы (1) и подает оставшиеся значения х, у на соответствующие информационные входы блоков 3 и 4 вычисления дисперсии и на соответствующие информационные входы блоков 5 и 6 вычисления коэффициента корреляции.
С седьмого по девятый тактовые импульсы проводятся аналогичные операции тем, которые проводились с первого по третий тактовый импульс. В результате чего полученный определитель матрицы (2) с выхода блока 9 вычитания поступает на второй информационный вход блока 11 умножения.
Десятый тактовый импульс с седьмого выхода блока 1 управления инициирует работу блока 11 умножения. В результате чего полученное значение
i
коэффициента аномальности v (i=1) с выхода блока 11 умножения поступает на второй информационный вход блока 13 памяти и запоминается в соответствующей его ячейке.
i
Далее выполнение программы работы устройства осуществляется циклически с пятого по десятый тактовый импульс для всех . В результате чего в ячейках блока 13 памяти записываются соответствующие номеру исключенной пары i вычисленные значения коэффициента аномальности v, которые со второго выхода блока 13 памяти поступают на информационный вход блока 14 сравнения и на информационный вход блока 15 вычисления математического ожидания.
i
Одиннадцатый тактовый импульс с восьмого выхода блока 1 управления инициирует работу блока 14 сравнения, в котором из поступающих значений коэффициента аномальности v выбирается минимальное и максимальное значения. В результате чего с первого и второго выходов блока 14 сравнения минимальное и максимальное значения коэффициента аномальности поступают соответственно на первый и второй информационный входы блока 16 исключения.
Двенадцатый тактовый импульс с девятого выхода блока 1 управления инициирует работу блока 15 вычисления математического ожидания. В результате чего вычисленное значение математического ожидания коэффициента аномальности с выхода блока 15 вычисления математического ожидания поступает на третий информационный вход блока 16 исключения.
Тринадцатый тактовый импульс с десятого выхода блока 1 управления инициирует работу блока 16 исключения. В результате чего наиболее отдаленное значение коэффициента аномальности от его математического ожидания исключается из соответствующей ячейки блока 13 и с первого выхода блока 13 памяти на выход устройства подается значение i, соответствующее номеру аномального результата контроля.
Применение предлагаемого устройства позволит исключить аномальный результат контроля, что значительно повышает достоверность результатов контроля.
Список использованных источников
1. Филюстин А.Е., Филатов И.Н., Тукеев Д.Л. и др. Устройство многопараметрического контроля работоспособности сложных технических объектов // Свидетельство №25617 на полезную модель. - М.: РАПТЗ, 2002.
2. Филюстин А.Е., Злотников К.А., Захаров С.В. Современные методы отбраковки аномальных результатов испытаний образцов вооружения // Стандартизация военной техники. - 1993. - №3. - С.23-29.