Первичная обработка данных в АСУТП. Задача первичной обработки данных.

Под первичной обработкой данных в системах реального времени понимается обработка данных, поступающих с выходов первичных преобразователей информации (датчиков).

Задачу первичной обработки данных можно сформулировать следующим образом: известны наблюдаемые (измеряемые) и содержащие ошибки действительные значения У вводимой физической величины, а также структура и погрешности DУ оборудования, входящее в состав измерительного канала (Рисунок 2.3). Необходимо найти номинальные значения физической величины Х₀ или ее действительные значения Х.

Рисунок 2.3 - К задаче первичной обработке данных

На практике задачи первичной обработки информации представляет собой комплекс следующих взаимно связанных задач.

· масштабирование, калибровка, линеаризация характеристик оборудования измерительного канала;

· контроль достоверности измеренных значений;

· корректировка влияния ошибок измерения DУ и помех DХ.

Рассмотрим эти задачи на примере одномерного измерительного канала с линейной статической характеристикой:

у = кх + m (2.1)

где к, m – константа, масштабные коэффициенты.

Задача масштабирования состоит в определении масштабных коэффициентов в выражении (2.1).

Задача калибровки (градуировки) заключается в определении функции.

х = f(у) (2.2)

Функция (2.2) называется калибровочной (градуировочной) функцией и определяется экспериментально или по характеристикам устройств.

Задача линеаризации состоит в аппроксимации калибровочной функции в виде ломанной или полинома n-ой степени по заданным опорным точкам. Массив опорных точек называется калибровочной (градуировочной) таблицей.

Контроль достоверности измеряемых значений физической величины заключается в проверке наличия возможных ошибок аппаратуры и контроль очевидных ошибок, например, дефектов датчиков, грубых ошибок измерения или явных несоответствий. Контроль достоверности измерений обычно осуществляется с помощью выражений:

(2.3)

где x_max, x_min – границы диапазона достоверности измеряемой величины Х;

X _-, X₊ – опасные границы изменения величины Х.

При решении задачи корректировки влияния ошибок измерения и помех различают:

· статическую корректировку измеренных значений (компенсацию);

· динамическую корректировку (фильтрацию, сглаживание).

Необходимость статической корректировки возникает при нестабильности масштабных коэффициентов К и М в выражении (2.1). Эффект " дрейфа нуля" измерительного канала связан, например, с изменением во времени масштабного коэффициента

М = M(t) (2.4)

Масштабный коэффициент К определяет чувствительность измерительного канала и может изменяться, например, в зависимости от температуры

К = К(Т⁰С) (2.5)

Если известны законы изменения масштабных коэффициентов (2.4) и (2.5), то задача компенсации решается в соответствии с выражением:

У = [К + К(T⁰C)]X + [M + M(t)] (2.6)

Динамическая корректировка измеренных значений реализуется, например, методами сглаживания измеренных значений за счет формирования средних:

(2.7)