Контроль достоверности исходной информации

Назначение алгоритмов контроля достоверности исходной информации – повысить точность и надежность работы АСУТП. Точность работы отдельных датчиков может быть несколько улучшена при одновременном контроле ряда параметров технологического процесса за счет рационального использования информации, поступающей от других датчиков объекта, либо за счет информации, хранимой в памяти ЦВМ. При этом рациональное корректирование работы отдельных датчиков позволяет значительно повысить достоверность информации, выдаваемой ЦВМ операторам.

Рассмотрим некоторые методы решения такой задачи.

Возможность повышения точности определения измеряемой величины появляется при ее одновременном замере несколькими датчиками либо замере и одновременно возможности ее вычисления (на основе математической модели) по исходным данным, получаемым от других датчиков. Распространенными примерами таких ситуаций являются замеры расходов материальных потоков или энергетических потоков в начале и конце трубопровода; замер расхода вещества датчиком и одновременное вычисление его из уравнения баланса для узла, потребляющего или выделяющего данное вещество; непосредственное измерение искомой величины рядом датчиков, резервирующих друг друга и т.д.

Использование математической модели позволяет либо обнаружить и скорректировать источник недостоверной информации (неисправный датчик), либо установить нарушение математической модели, что может служить сигналом об аварийной ситуации, например, разрушении трубопровода.

Пусть {}– вектор расходаnпотоков на производстве, которые связаныm(m<n) уравнениями материального баланса:

, приj= 1,…,m; (9.5.44)

где a_ij– параметры уравнений

Частично или полностью эти потоки измеряются соответствующими расходомерами, которые выдают значения расходов с погрешностями {}, гдеn ≤ n. При этом каждый датчик имеет свою известную среднюю квадратичную погрешность оценки{}. Естественно, за счет этих погрешностей на практике уравнения баланса удовлетворяются неточно. Это позволяет поставить задачу повышения достоверности работы датчиков расхода за счет использования дополнительной информации, содержайщеся в уравнениях баланса.

Корректировка величин потоков заключается в определении такого вектора , который удовлетворял бы уравнению материального баланса и минимизировал бы квадратичную ошибку отклонения от измеренного значения:

. (9.5.45)

Поставленная задача является задачей математического программирования и может быть решена методом неопределенных множителей Лагранжа.

Еще одним случаем появления избыточной информации является наличие в технологических процессах нескольких конструктивно идентичных параллельных технологических ниток, оснащенных одинаковыми измерительными приборами и работающих в одинаковом режиме. Параметры состояния ниток, замеренные в их конструктивно идентичных точках, близки по значению.

Здесь, как и в приведенных выше двух других случаях (дублирование замеров особо важных технологических параметров и проверка показаний датчиков методом косвенного измерения, с использованием математических моделей отдельных технологических узлов), имеется избыточная информация. Ее требуется использовать для оценки надежности источника контролируемой величины и выбора наиболее достоверного значения или для присвоения контролируемой переменной заданного заменяющего значения, если все три анализируемых значения будут признаны недостоверными.

Эта задача обычно решается с помощью следующего алгоритма контроля достоверности информации:

– по кворумной схеме два из трех, позволяющего выбрать наиболее достоверное значение из трех значений одной и той же величины, полученных из разных источников;

– из трех близких по технологическому смыслу и численному значению величин;

– для присвоения контролируемой величине заданного заменяющего значения, если все три анализируемые величины будут признаны недостоверными. Суть алгоритма заключается в следующем.

Проверяется выполнение неравенств:

(9.5.46)

(9.5.47)

[x₂– x₃]≤a₃ (9.5.48)

где x₁ – исходное значение контролируемой величины;

x₂,,x ₃ - избыточное значение контролируемой величины;

a₁,a₂, a₃ - константы.

Выходной величине присваивается значение в соответствии с таблицей 9.1.

В случаях 5 и 6 дополнительно выдается сообщение о ненадежности источника значения x₁.

Таблица 9.1