• Nem Talált Eredményt

EGY ALGORITMUS A RENDKÍVÜLI MÉRÉSI HIBA HELYÉNEK BECSLÉSÉRE

In document MERLEGEGYENLETEK ES MÉRÉSI HIBÁK (Pldal 111-117)

Ha egy összetett mérést a 3.fejezetben ismertetett vizsgá­

lat elfogadhatatlannak minősitett, különösen ha ez a jel­

zés nemcsak egyszer-egyszer következik be, hanem tartósan jelentkezik, akkor nagy valószinüséggel a mérlegegyenletek­

ben szereplő mennyiségeket mérő műszerek javitása szüksé­

ges. Ha a műszerpark az üzemben nincs elhanyagolva és a je­

lentkező hibákat viszonylag gyorsan megjavítják, akkor fel­

tételezhető, hogy nagy valószinüséggel a mérlegegyenlet rendszerben szereplő változók mérését végző műszerek közül egyidejűleg egynél több nem hibás.

Bár tapasztalati adataink a rendkívüli mérési hibák termé­

szetére vonatkozóan nincsenek, ésszerűnek látszik annak a feltételezése, hogy a rendkívüli hiba nem a mérési hiba szórásának megnövekedésében, hanem várható értékének 0-tól való jelentős eltérésében nyilvánul meg /legalábbis az ese­

tek többségében/, mint ahogy azt a 3.2.3 pont szerint a rendkívüli hiba vizsgálatánál is feltételeztük.

Az előzők szerint tehát indokolt azt feltételezni, hogy rendkívüli hiba esetén a mérési hiba várható érték vektora valamely koordináta tengely irányába mutat, vagyis csak egyetlen eleme különbözik 0-tól, varianciamátrixa pedig változatlan.

Legyen az r indexű méréshely hibájának várható értéke 0-tól különböző

E ( d p ) = h t 0, , (6.1)

de minden más j ф r méréshelyre

E (d j ) = 0 (6 .2 )

110

Ebben a fejezetben egy, az eddig ismertekhez képest [35, 43] kis müveletigényü algoritmust javasolunk, amely az elő­

ző feltétel teljesülése esetén alkalmas a rendkívüli hiba helyének kimutatására, a mérleghiba várható értéke, ill.

annak becslése alapján.

A 3.2.3 pontban már tárgyaltuk a (3.7) összefüggéssel szá­

mított f mérleghiba vektornak azt a tulajdonságát, hogy ab­

szolút értéke nem invariáns a mérlegegyenletek ekvivalens transzformációjára. Ezért vezettük be ott az összetett méré­

sek mérleghibájának mérőszámául a (3.25) összefüggés sze­

rinti q2 mennyiséget. Ugyanezen okból fogjuk itt a 6 .feje­

zetben mérleghibaként a (3.17) összefüggéssel definiált Ф = (AV^A" ) '^f

normált mérleghiba vektort használni.

Ennek megfelelően a mérlegegyenletekből a mérési hiba vek­

torra adódó (3.1o) feltételrendszert f transzformációjával összhangban az

M = (AV^A") -1/2a

jelölést bevezetve

Md = cp (6.3)

alakban fogjuk alkalmazni.

A 3.fejezettel szemben itt d eloszlásáról csak azt feltéte­

lezzük, hogy létezik várható értéke és varianciája,és (6 .1-2 ) szerint

E (d ) = e^h , (6.4)

ahol ef a mérési hibák terének r-edik koordináta egységvek­

tora, r a rendkivüli hiba helyének indexe és h a rendkívüli hiba nagysága.

Képezzük tp várható értékét. Ez nyilvánvalóan

E(ф) = £(Md) = ME(d) = Me^h = m^h , (6.5) ahol a M mátrix r-edik oszlopa. Eszerint tehát kiindulá­

si feltételeink teljesülése esetén а ф normált mérleghiba vektor várható érték vektora párhuzamos M valamelyik oszlo­

pával .

Ha a rendkívüli hiba helyét nem ismerjük és M-nek E^J-mal csak egy párhuzamos oszlopa van, akkor a rendkívüli hiba he­

lye az az r indexű mérőhely, amelyikre m^ párhuzamos Е(ф)- mal, azaz amelyikre (6.5) fennáll alkalmas skaláris h-val.

Ennek az elvnek a gyakorlati alkalmazása során természetesen

ф" várható értéke helyett annak csak egy ф becslését ismerhet­

jük. Ezzel a párhuzamosság még a (6.4) feltétel teljesülése esetén sem áll fenn. Hibahely becslő algoritmusunk azon a feltételezésen alapul, hogy a mérleghiba vektor ф becslése és az m_^ oszlopvektor ebben az esetben is közel párhuzamos, vagyis hogy a két vektor által meghatározott két egyenes egy­

mással kis szöget zár be, feltéve, hogy h abszolút értéke elég nagy. Ha a rendkívüli hiba helyét nem ismerjük, felte­

hetjük, hogy az azzal az r indexű mérési hellyel azonos,ame­

lyik r-rel az mr vektor által és а ф által meghatározott egye­

nesek közötti hegyesszög a legkisebb.

Mint ismeretes, a két vektor közötti szög fogalma 3-nál nagyobb dimenziós terekre is általánosítható, koszinuszuk

c o s ( a,b) = ---7— (6 .6 )

(a'a)l/2(b'b)l/2 szerinti definíciójával.

Ennek megfelelően határozzuk meg sorra a M mátrix j-edik osz^

lopa és ф közötti szögek koszinuszát és jelöljük azt y.-vel:

112

in. ф

у. = ________

jL---11 (пкт.. ) 1//2 (ф "ф ) ^2

j=l,2, . . . ,n(d) (6.7)

Minthogy a rendkívüli hiba előjele ismeretlen és a hiba helye szempontjából amúgy is érdektelen, az irányok egye­

zése tekintetében nem a két vektor közötti szög, hanem az általuk meghatározott egyenesek közötti hegyesszög a mér­

tékadó. Ennek megfelelően az irányok egyezésének, ill. kü­

lönbözőségének jellemzésére a vektorok közötti szög koszi­

nusza helyett annak abszolút értékét kell tekinteni. Esze­

rint a rendkívüli hiba helyét az az r index jelzi, amivel

|Yr l > i YjI minden j i r-re»

Ha a hibahely ellenőrzésére és kimutatására egy adott rend­

szerben gyakran, ismételten van szükség, célszerű a megfi­

gyelési eredményektől független számítási részleteket előre elvégezni. Képezzük valamennyi íru irányú egységvektort és jelöljük azokat Cj-vel:

c . = m . (пкт. )-1^ (6.8)

3 3 3 3

és ezek transzponáltjaiból mint sorvektorokból a C mátrixot:

А ф'ф szorzatot torát y-val:

"4

c =

'n(d)

jelöljük q 2-tel, végül a y^ mennyiségek

vek-Yn ( d ) У

Ezzel a y^ mennyiségek kiszámítását esetenként a

összefüggés szerint lehet elvégezni, aminek az az előnye, hogy a viszonylag hosszadalmasabb számítást igénylő C mát­

rixot csak egyszer kell előre kiszámítani, q 2-et pedig a rendkívüli hiba létezésének jelzéséhez a 3.2.3 pont sze­

rint amúgy is ki kellett számítanunk, így a hibahely ki­

mutatásához szükséges у vektor meghatározását esetenként egyszerűen meg lehet valósítani.

A rendkívüli hiba helyének kimutatása a becsült <p mérleghi­

ba vektor alapján nem történik teljes biztonsággal, mert a 0-tól különböző várható érték mellett mindig, minden mérő­

helyen fellép a szokásos véletlen hiba, aminek a súlyát át­

lagolással csak csökkenteni, de megszüntetni nem lehet. A helyes "találat" valószínűségének meghatározására mindezide-

ig nem sikerült gyakorlatilag használható összefüggést le­

vezetnünk. Ezért a módszer hatékonyságát gyakorlati alkalma­

zása előtt csak szimulációval tudjuk vizsgálni az adott rendszer paramétereit ismerve, az egyes mérőhelyeken fellé­

pő rendkívüli hiba mértékének függvényeként.

Feltehető az a kérdés, hogy miért nem használtuk az össze­

függések levezetéséhez (6.3) helyett a 3.fejezetbeli (3.19) normált feltételrendszert, ahol f-on kívül d-ot is független egységszórásu vektorrá normáltuk. Ennek a normálásnak itt az lett volna a következménye, hogy végül is az algoritmus a rendkívüli hiba helyeként valamelyik normált hibakomponenst mutatta volna ki, ami abban az esetben, ha nem diagonális, nem azonosítható egyetlen valóságos mérőhellyel sem. Könnyen belátható ugyanakkor az is, hogy az itt ismertetett algorit­

mus d normálása nélkül is invariáns a mérlegváltozók lépté­

kére .

114

Az algoritmus használhatóságát а 4 .melléklet mintapéldá­

ján mutatjuk be. A melléklet első része Ripps közleményé­

nek egy részlete [35], ami megmutatja, hogy a maximális abszolút értékű korrekció nem jelentkezik feltétlenül a maximális abszolút értékű hiba helyén, és eléggé hosszadal­

mas algoritmust ajánl a rendkívüli hiba helyének megkeresé­

sére. Ugyanennek a mellékletnek a 2. része ehhez kapcsoló­

dóan a Ripps féle mintapéldán bemutatja az ebben a fejezet­

ben ismertetett algoritmus alkalmazását, ami lényegében azonos feltételezésből kiindulva direkt módszerrel mutat rá a hibás mérés helyére. Az 5.melléklet az algoritmus haté­

konyságának a rendkívüli hiba mértékétől való függését mu­

tatja be szimulációs kísérletek segítségével. Ez a mellék­

let részlet egy közleményünkből [4], amiben az itt leirt algoritmust ismertettük.

In document MERLEGEGYENLETEK ES MÉRÉSI HIBÁK (Pldal 111-117)