УКРАЇНА

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕНЕРГЕТИКИ І АВТОМАТИКИ

Кафедра автоматики та робототехнічних систем

ім. акад. І.І. Мартиненка

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни

Адаптивні системи керування і контролю

для студентів 4 року навчання напряму підготовки

6.050202 – Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології

Київ – 2014

Зміст

Лабораторна робота №1……………………………………... 3

Визначення оптимуму однопараметричних систем.

Частина 1. Інтервальні оцінки статистичних показників синхросигналів екстремальної комп’ютерно-інтегрованої системи керування технологічними процесами обробки даних в цифрових телекомунікаційних мережах………………………………………... 3

Частина 2. Скалярна оптимізація екстремальної комп’ютерно-інтегрованої системи керування технологічними процесами обробки даних в цифрових телекомунікаційних мережах……………………………………………………………….. 17

Додаток 1 до лабораторної роботи №1.

Статистичний аналіз умов виготовлення та експлуатації електронних пристроїв екстремальної комп’ютерно-інтегрованої системи керування технологічними процесами обробки даних в цифрових телекомунікаційних мережах………………………………… 22

Лабораторна робота №1

Визначення оптимуму однопараметричних систем.

Частина 1. Інтервальні оцінки статистичних

показників синхросигналів екстремальної комп’ютерно-інтегрованої системи керування технологічними процесами обробки даних в цифрових телекомунікаційних мережах

Мета роботи: отримання практичних навичок дослідження статистичних показників синхросигналів екстремальної комп’ютерно-інтегрованої системи керування технологічними процесами обробки даних в цифрових телекомунікаційних мережах

Теоретичні відомості

1. Необхідність статистичного дослідження показників синхросигналів екстремальної комп’ютерно-інтегрованої системи керування технологічними процесами обробки даних в цифрових телекомунікаційних мережах

Необхідність статистичного дослідження однієї з найважливіших характеристик сигналів синхронізації (синхросигналів) - часового інтервалу викликана самою природою виникнення цієї погрішності: статистичним характером умов експлуатації територіально розподілених цифрових телекомунікаційних мереж, в яких комп’ютерно-інтегрована система забезпечує керування технологічними процесами обробки даних й умов транспортування (переміщення) синхроінформації, а також неминучим розкидом параметрів апаратури.

Статистичний підхід до розгляду механізму утворення сумарного відхилення часових інтервалів доцільно робити з послідовною його деталізацією аж до обліку впливу на сумарну нестабільність і особливо на її температурну складову параметрів кожної деталі, що входить у пристрій. Це дає, з одного боку, розрахунковий апарат для визначення обґрунтованих допусків на параметри вузлів і деталей пристроїв, з іншого боку, дозволяє підійти до обґрунтованого визначення умов оптимальної температурної стійкості часових інтервалів синхросигналів екстремальної комп’ютерно-інтегрованої системи керування технологічними процесами обробки даних в цифрових телекомунікаційних мережах, та визначення заходів, на основі застосування сучасних досягнень електротехніки, щодо підвищення стабільності по деяким складовим впливів.

2. Аналітичне формулювання задачі статистичного дослідження синхросигналів комп’ютерно-інтегрованої системи керування технологічними процесами обробки даних в цифрових телекомунікаційних мережах

Експериментальне дослідження екстремальної комп’ютерно-інтегрованої системи підтвердило те, що періодичні відліки часу синхросигналів є випадковою величиною.

Базуючись на такому факті визначимо, з використанням статистичних методів розрахунку, фактичну робочу величину відхилення часових інтервалів синхросигналів в умовах реальної експлуатації обладнання екстремальної комп’ютерно-інтегрованої системи і його серійного виробництва.

Окрім визначення величини відхилення часових інтервалів необхідно визначити область довіри. В силу того, що ця область може змінюватися від вибірки до вибірки можна говорити лише про ймовірність того, що така область покриває дійсне значення параметру. Відповідно цьому, якщо задатися досить малим числом , то можна визначити правило згідно якому з вірогідністю дійсне значення параметру буде потрапляти в визначену область довіри в параметричному просторі.

Теоретичною передумовою для ймовірнісного дослідження відхилення часових інтервалів синхросигналів екстремальної комп’ютерно-інтегрованої системи можна рахувати граничну теорему Ляпунова, яка свідчить, що ці випадкові величини підкоряються закону Гауса, якщо їх можна розглядати як суму нескінченно великого числа взаємно незалежних випадкових величин {ℓ_к, к≥1} з функціями розподілу G_к(х)=Р{ℓ_к, х}. Важливо відзначити, що ці випадкові величини повинні задовольняти умовам Ляпунова відносно питомої ваги окремих доданків в загальній сумі і умовам Бернштейна відносно тісноті зв'язків окремих доданків між собою 1, 2.

При виконанні цих умов, що практично завжди з необхідною точністю буває в реальних умовах, щільність вірогідності сумарного відхилення часових інтервалів синхросигналів екстремальної комп’ютерно-інтегрованої системи керування технологічними процесами обробки даних може бути представлена у вигляді:

(1)

де - сумарне відхилення часових інтервалів; - математичне очікування сумарного відхилення часових інтервалів; - дисперсія сумарного відхилення часових інтервалів, а саме розподілення є нормальним розподілом з невідомими параметрами. Задачею є оцінка параметрів цього розподілу. Оцінювання параметрів полягає в визначенні статистик, що є функціями вибіркових значень.

З огляду на те, що сумарна величина відхилення часових інтервалів визначається окремими практично незалежними складовими, то необхідно окремо для кожної складової ℓ_к, к=1,…,m визначити закон розподілу і його статистики. Потім, відповідно до правил теорії вірогідності, обчислити необхідні статистики вже для сумарної величини відхилення часових інтервалів, а саме і , по формулах:

(2)

(3)

де і - відповідно середні значення і дисперсії окремих складових величини відхилення часових інтервалів.

Для визначення інтервалу довіри _макс усередині якого можуть знаходиться практично всі значення відхилення часових інтервалів задамося коефіцієнтом довіри 1-=0,997. Тоді для нормального закону розподілу практично гранична зміна величини відхилення часових інтервалів _макс буде визначаться з рівняння 1, 2:

(4)

На підставі запропонованої вище методики з врахуванням експериментально отриманих результатів перейдемо до визначення закону розподілу і його оцінок для окремих складових. Виділимо три складові сумарної величини відхилення часових інтервалів, а саме, зміна напруги живлення, зміна частоти синхронізуючого сигналу, зміна температури довкілля.