Какие параметры не являются выходными характеристиками

Параметры и характеристики

Количественно любая система описывается совокупностью величин, которые могут быть разбиты на два класса:

• параметры, описывающие первичные свойства системы и являющиеся исходными данными при решении задач анализа;

• характеристики, описывающие вторичные свойства системы и определяемые в процессе решения задач анализа как функция параметров, то есть эти величины являются вторичными по отношению к параметрам.

Множество параметров технических систем можно разделить на:

• внутренние, описывающие структурно-функциональную организацию системы, к которым относятся:

— структурные параметры, описывающие состав и структуру системы;

— функциональные параметры, описывающие функциональную организацию (режим функционирования) системы.

• внешние, описывающие взаимодействие системы с внешней по отношению к ней средой, к которым относятся:

— нагрузочные параметры, описывающие входное воздействие на систему, например частоту и объем используемых ресурсов системы;

— параметры внешней (окружающей) среды, описывающие обычно неуправляемое воздействие внешней среды на систему, например помехи и т.п.

Параметры могут быть:

• детерминированными или случайными;

• управляемыми или неуправляемыми.

Характеристики системы делятся на:

• глобальные, описывающие эффективность системы в целом;

• локальные, описывающие качество функционирования отдельных элементов или частей (подсистем) системы.

К глобальным характеристикам технических систем относятся:

• мощностные (характеристики производительности), описывающие скоростные качества системы, измеряемые, например, количеством задач, выполняемых вычислительной системой за единицу времени;

• временные (характеристики оперативности), описывающие временные аспекты функционирования системы, например время решения задач в вычислительной системе;

• надежностные (характеристики надежности), описывающие надежность функционирования системы;

• экономические (стоимостные) в виде стоимостных показателей, например, стоимость технических и программных средств вычислительной

системы, затраты на эксплуатацию системы и т.п.;

• прочие: масса-габаритные, энергопотребления, тепловые и т.п.

Таким образом, параметры системы можно интерпретировать как некоторые входные величины, а характеристики – выходные величины, зависящие от параметров и определяемые в процессе анализа системы

Рис.2. Параметры и характеристики системы

Тогда закон функционирования системы можно представить в следующем виде:

,

где f_с – функция, функционал, логические условия, алгоритм, таблица или словесное описание, определяющее правило (закон) преобразования входных величин (параметров) в выходные величины (характеристики);H(t) –вектор характеристик, зависящий от текущего момента времени t

.

Источник

Выходные и первичные параметры

Все физические величины, характеризующие объект, процесс или внешнюю среду, в технике называются параметрами. Применительно к ЭУ различают выходные и первичные параметры.

Выходной параметр характеризует меру функций, для выполнения которых предназначена конструкция РЭУ или технологический процесс. Все другие параметры конструкции или технологического процесса, а также параметры внешней среды, которые в той или иной степени влияют на выходной параметр, называют первичными (иногда входными) параметрами.

Например, для неинвертирующего источника опорного напряжения, на базе операционного усилителя DA1 (рис.), в качестве выходного параметра может рассматриваться выходное напряжение Uвых. Первичными параметрами в этом случае являются параметры резисторов R1-R3, напряжение стабилизации стабилитрона VD1, напряжение источника питания А1, параметры операционного усилителя DA1 (коэффициент усиления, входное сопротивление и т.д.) и параметры окружающей среды.

Устройство (конструкция) или технологический процесс характеризуются совокупностью выходных параметров. Для усилителя звуковых частот это, например, выходная мощность, коэффициент усиления по мощности, коэффициент нелинейных искажений, диапазон воспроизводимых частот и т.д. В зависимости от решаемой задачи может рассматриваться один или несколько выходных параметров.

Каждый элемент ЭУ может описываться совокупностью первичных параметров. Однако в зависимости от сущности рассматриваемого выходного параметра ЭУ во внимание могут приниматься один или несколько первичных параметров.

Под внутренними и внешними понимают параметры, характеризующие соответственно составные части ЭУ (технологического процесса) и внешнюю по отношению к нему среду. Например, если для источника опорного напряжения в качестве выходного параметра рассматривать напряжение U_вых то внутренними параметрами будут сопротивления резисторов R1-RЗ, напряжение стабилизации стабилитрона VD1, и параметры операционного усилителя, а внешними – сопротивление нагрузки, напряжение источника питания А1, температура окружающей среды и др. как уже отмечалось, внутренние и внешние параметры обобщеннообобщённо называются первичными. Употребление терминов «выходной» и «первичный» параметры в известной степени носит условный характер и зависит от уровня структурной единицы конструкции РЭУ или технологического процесса. Например, выходные параметры каскадов и функциональных узлов могут рассматриваться как первичные параметры для блоков, а выходные параметры блоков – как первичные для радиоэлектронного аппарата в целом.

Чтобы использовать РЭУ по назначению, надо чтобы его выходной параметр у лежал в определённых пределах от Y_min до Y_max. Из-за наличия производственного разброса параметров элементов ЭУ выходной параметр может выходить за пределы указанного диапазона.

Пример – за счёт неудачного сочетания производственных отклонений параметров элементов (резисторов, транзистора, конденсатора) коэффициент усиления каскада Ку может выйти за пределы заранее оговорённых норм.

Для количественной оценки процента выхода годных к эксплуатации устройств используют вероятность

в инженерной практике обычно используют гипотезу о нормальном законе распределения выходного параметра. Тогда вероятность численно равна заштрихованной площади на рис.

Виды допусков, устанавливаемых на параметры

В общем случае под допуском понимают характеристику параметра, которая ограничивает (регламентирует) его предельные отклонения.

В конструировании и технологии ЭУ различают электрические, механические, оптические и т.д. допуски в зависимости от того, на какие параметры они устанавливаются. Кроме того, различают производственный, ремонтный и эксплуатационный допуски.

Производственный допуск регламентирует предельные отклонения (разброс, погрешность) параметра, обусловленные чисто производственными причинами. Производственные отклонения параметров также называют начальными отклонениями или технологическими отклонениями. По этой причине производственные допуски называют также технологическими допусками.

Эксплуатационный допуск регламентирует предельные отклонения параметра, обусловленные как производственными причинами, так и действием факторов окружающей среды и процессов старения. Значение эксплуатационного допуска на изделие обычно указывается в технической документации.

Ремонтный допуск, в отличие от эксплуатационного, не учитывает процессы старения. По значению этого допуска выполняется приёмка изделий в условиях производства и после ремонта.

Допуски могут ограничивать разброс параметров, вызываемый действием отдельных эксплуатационных факторов. В зависимости от того, какой фактор рассматривается, различают: температурный допуск, допуск старения (здесь фактор – время) и т.д.

Температурный допуск на параметр – это характеристика параметра, регламентирующая его разброс, обусловленный действием температуры в заданном диапазоне. Аналогично может быть дано определение и другим допускам (допуску старения и т.п.).

В КД используют как симметричные относительно номинального значения, так и несимметричные допуски.

Пример симметричного допуска: R = 1 кОм ± 10%;

Пример несимметричного допуска: ;

На параметры могут устанавливаться как двухсторонние, так и односторонние допуски.

Приведённые примеры симметричных и несимметричных допусков являются также примерами двухсторонних допусков. Для одностороннего допуска ограничение с другой стороны также имеет место, но значение этой характеристики равно нулю и поэтому может не записываться. Односторонние допуски устанавливают в тех случаях, когда одна из границ параметра (верхняя или нижняя) не играет принципиальной роли. Например, для биполярного транзистора требование к параметру h₂₁ может указываться в виде h₂₁ >20, а для коэффициента пульсации Кп источника питания – в виде Кп

На практике для оценки точности как свойства пользуются производственной погрешностью выходного параметра. В силу того, что производственные погрешности первичных параметров являются случайными, случайной является также и производственная погрешность выходного параметра. Отметим, что понятие случайности производственных погрешностей как первичных, так и выходных параметров, не означает «полный хаос». Значения параметров или их погрешностей всегда ограничиваются характеристиками, называемыми производственными допусками. На практике под точностью параметра понимают близость рассматриваемого параметра к его номинальному значению, не уточняя причин, которые вызвали отклонение от номинального уровня.

При эксплуатации РЭУ на них оказывают влияние фактор времени и различные внешние воздействия. Наиболее характерные виды воздействий – тепловые, механические, действие влаги. Под влиянием времени и внешних воздействий в физических структурах элементов РЭУ происходят явления, приводящие к изменению их параметров. Это вызывает изменение выходных параметров. Степень изменения выходных параметров под влиянием времени и воздействующих факторов оценивают таким свойством, как стабильность.

Стабильность – это свойство параметра сохранять своесвоё значение неизменным (постоянным) относительно начального значения при воздействии факторов среды и с течением времени. Когда говорят «низкая стабильность выходного параметра», то имеют в виду, что этот параметр заметно изменяется при воздействии указанных причин. В зависимости от того, какой дестабилизирующий фактор рассматривается при анализе, можно говорить о температурной стабильности, стабильности при действии влаги и т.д.

Определение производственного допуска методом «min-max»

Этот метод иначе называют «определением допусков, исходя из наихудшего случая рассеивания первичных параметров».

Исходными данными являются:

б) уравнение относительной производственной погрешности выходного параметра в виде

Вначале определяется максимальное отклонение выходного параметра, которое он может принять в левой (отрицательной) стороне относительно номинального значения. Затем определяют максимальное отклонение выходного параметра в правой (положительной) стороне. При подсчете указанных отклонений пользуются непосредственно уравнением относительной производственной погрешности выходного параметра, подставляя в него предельные (наихудшие) значения относительных отклонений первичных параметров. При этом предполагается, что известны или каким-либо образом найдены значения коэффициентов влияния В_i. Допуск на выходной параметр устанавливается с учётом рассчитанных отклонений для левой и правой стороны.

Пример.Пусть ЭУ представляет собой делитель напряжения (рис.). В качестве выходного параметра делителя напряжения будем рассматривать коэффициент деления Кд.

Для этого параметра справедливо

Установим, используя метод «min-max», допуск на коэффициент деления рассматриваемого делителя.

Решение.

1. Получим уравнение относительной производственной погрешности для коэффициента деления. Для этого вначале определим коэффициенты влияния резисторов R1 и R2, воспользовавшись выражением для определения B_i. Получим

Заметим, что коэффициенты влияния первичных параметров могут быть как положительными, так и отрицательными; как меньше единицы, так и больше единицы.

2. Пользуясь выражением для относительной производственной погрешности выходного параметра, получаем уравнение относительной производственной погрешности коэффициента деления Кд.

4. Аналогично находим максимальное значение величины DК_Д/К_Д в правой стороне («в максимуме»). Получим

5. Производственный допуск на коэффициент деления в окончательном виде

Достоинством метода является его простота. Если полученный допуск устраивает заказчика, то нет необходимости применять более сложные методы.

Дата добавления: 2017-02-20 ; просмотров: 1618 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Параметры и характеристики системы

Любая система может быть описана совокупностью (рисунок 5):

Множество параметров технических систем можно разделить на:

• внутренние, описывающие структурно-функциональную организацию системы, к которым относятся:

^ структурные параметры, описывающие состав и структуру системы;

^ функциональные параметры, описывающие функциональную организацию (режим функционирования) системы.

• внешние, описывающие взаимодействие системы с внешней по отношению к ней средой, к которым относятся:

^ нагрузочные параметры, описывающие входное воздействие на систему, например частоту и объем используемых ресурсов системы;

параметры внешней (окружающей) среды, описывающие обычно неуправляемое воздействие внешней среды на систему, например помехи и т.п.

Рисунок 5. Параметры и характеристики

Параметры могут быть:

Характеристики системы, в отличие от показателей эффективности, могут быть качественными или количественными. Примерами качественных характеристик могут служить:

И все же, основными при проектировании систем являются количественные характеристики, которые можно объединить в два класса:

/лобальные характеристики технических систем можно разбить на следующие группы:

Параметры можно интерпретировать как входные величины по

Рисунок 6. Интерпретация параметров и характеристик

В некоторых литературных источниках не делается различия между параметрами и характеристиками. Более того, одни и те же величины могут называться то параметрами, то характеристиками.

Введенные выше определения четко разделяют описывающие систему величины на две группы: «параметры» и «характеристики». Характеристики системы являются функциями параметров, то есть изменение какого-либо параметра приводит к изменению характеристик системы.

Еще одним важным моментом при обсуждении термина «характеристика» является выяснение его отличия от термина «показатель эффективности».

Во-первых, как сказано выше, показатель эффективности всегда имеет количественный смысл, т.е. представляется в виде количественной оценки, в то время как характеристика может качественной. Так, например, при описании вычислительных систем и сетей широко используются такие характеристики, как открытость, масштабируемость, гибкость, информационная безопасность и т.п., количественное задание которых либо достаточно условно, либо вообще невозможно.

Во-вторых, множество показателей эффективности при исследовании некоторой системы зависит от её назначения, в то время как характеристики описывают всю совокупность свойств системы. При этом возможно, что некоторые характеристики являются несущественными. Например, если компьютер предназначен для использования в космосе или на борту самолета, то важными показателями эффективности являются его вес и энергопотребление. Если же компьютер предназначен для решения сложных задач моделирования, оптимизации или игровых задач (например, шахматных), требующих большой вычислительной мощности, то более актуальными становятся такие показатели эффективности как производительность, время реакции, а вес и энергопотребление могут вообще не иметь никакого значения.

Таким образом, совокупность всех характеристик системы полностью описывает все свойства системы, в то время как множество показателей эффективности, являясь подмножеством характеристик, отражает только определённые свойства системы, представляющиеся существенными в процессе конкретных исследований.

Источник

Параметр (техника)

Технический пара́метр — физическая величина, характеризующая какое-нибудь свойство технического устройства, системы, явления или процесса. Число, характеризующее этот параметр (величину), является его значением.

Параметр — это обобщенное название определенного физического, геометрического или иного свойства устройства (процесса). Это могут быть, например, размер, скорость, напряжение и т. д. Изучением видов параметров, измерений, методов и средств обеспечения их единства и способов достижения требуемой точности занимается метрология.

Содержание

Виды технических параметров

Параметры подразделяются на входные, внутренние и выходные.

Входные (внешние) параметры отражают внешние требования к техническому устройству (процессу), их значения или характер изменения с той или иной точностью известны. Часть этих параметров, существенно влияющих на состояние и характеристики устройства (процесса), называют управляющими.

Часть входных параметров, которые характеризуют выполняемую устройством (процессом) функцию, относят к функциональным параметрам. Эти параметры в процессе проектирования известны.

Внутренние параметры характеризуют состояние и свойства самого устройства (процесса). Их значения определяются или уточняются в процессе проектирования. Они необходимы для обоснования принимаемых решений, характеристики свойств устройства и других целей.

Часть входных параметров и рассчитанных внутренних параметров устройства (процесса) может использоваться в качестве исходных данных для другого, взаимосвязанного устройства (процесса) или его модели. Такие параметры называются выходными параметрами для рассмотренного устройства (процесса) и входными — для вновь рассматриваемого.

Например, для устройства «лифт» входными параметрами будут, например, масса груза (функциональный параметр) и высота его подъёма, срок службы (они задаются, приходят извне), а внутренними, например, диаметр и материал троса, размеры кабины лифта (они определяются, характеризуют устройство и вначале неизвестны). Для устройства «шахта лифта» ранее найденные размеры кабины лифта будут входными параметрами и, следовательно, — выходными параметрами для устройства «лифт».

Некоторые параметры могут выступать в виде обобщённых параметров, объединяющих в себе ряд свойств. Эти параметры применяют, когда излишняя конкретизация при решении задачи не требуется, либо вызывает потребность в дополнительных специальных знаниях. Однако при таком параметре должна быть ссылка на документ, однозначно раскрывающий его содержание.

Например, марка (название) материала: сталь 45 ГОСТ 1050-88 «Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия». Она содержит данные о составе, условиях изготовления и иных свойствах материала и является обобщённым параметром, скажем, для проектировщика, но не для материаловеда или металлурга.

В зависимости от того, что характеризуют параметры — реальное устройство (процесс) или его модель, параметры подразделяют на нормированные и действительные.

Нормированный параметр

Нормированный параметр (или, более правильно, нормированное значение параметра) — это теоретическая величина, значение которой устанавливается нормативно-техническими документами и характеризует признаки модели соответствующего технического устройства. Выражается предельными допустимыми значениями параметра. Изделие, параметры которого будут находиться внутри интервала, образованного этими предельно-допустимыми значениями, считается работоспособным и может использоваться по назначению.

Например, длина стержня, указанная на чертеже, составляет 98…104 мм. Это — нормированное значение параметра, установленное чертежом, а 98 и 104 — предельно-допустимые его значения (наименьшее и наибольшее предельно-допустимые значения параметра).

Если одно из предельных значений равно нулю или бесконечности, то оно не указывается, а подразумевается. Например, твёрдость поверхности детали не менее НВ180, что означает 180…∞. Или, например, поднимаемый груз — 200 кг, что соответствует 0…200.

Для марки материала, например, стали, предельно-допустимые значения содержатся в соответствующем ей ГОСТе.

Величина интервала, ограниченного предельными значениями параметров, называется допуском параметра. Он обозначается буквой T (в предыдущем примере Т = 104–98 = 6 мм). Сама же область допустимых значений параметров называется полем допуска.

Действительный параметр

Действительный параметр (или действительное значение параметра) характеризует признаки конкретного реального изделия. Его определяют путем испытаний [1] или измерительного эксперимента с точностью, достаточной для контроля этого параметра.

Обычно каждое замеренное действительное значение уникально, так как его величина зависит от внешних условий, условий изготовления, способа и точности измерения и многих других факторов. С целью повышения достоверности знания значения параметра проводят ряд измерений, результаты которых будут иметь разброс внутри какого-то интервала. По этой причине действительное значение параметра задают диапазоном. Совпадение действительных значений одних и тех же параметров изделий из их партии возможно только в пределах точности измерения.

Например, измерениями была установлена длина стержня 97…98 мм. Это — действительное значение параметра, истинное значение которого лежит внутри диапазона, заданного суммарной погрешностью измерения. Повышение точности измерений сузит данный диапазон, например, до 97,6…98,1 мм.

Точность оценивается погрешностью измерения, которая представляет собой разность между действительным и истинным значениями параметра. За истинное значение параметра принимается идеальное значение, к которому стремится действительное значение параметра при повышении точности измерения. Истинное значение не может быть определено экспериментально, поскольку все средства измерения имеют некоторую погрешность измерения. Вместо истинного значения для оценки погрешности измерения берут действительное значение параметра, определенное другим средством измерения, погрешность которого на порядок меньше допустимого значения для данной цели.

Погрешность измерения включает в себя составляющие, причинами возникновения которых являются средства измерения, метод измерения и оператор (субъект).

Номинальный параметр

Для удобства записи параметров используют номинальный [2] параметр (номинальное значение параметра), то есть такое его значение, которое служит началом отсчета действительных и предельно допустимых отклонений. Субъективно назначается человеком либо является результатом операций с такими же номинальными параметрами.

Например, длину стержня, указанную на чертеже, можно записать как 101±3 мм. Здесь 101 — номинальное значение, ±3 — отклонения, задающие предельные значения параметра (98…104). В приведенном примере номинальное значение выбрано из середины интервала и, как следствие, отклонения будут симметричными. Если в качестве номинального значения принять «круглую» величину 100, то форма записи данного нормированного параметра примет, например, следующий вид , где +4 — величина верхнего предельного отклонения (100+4), −2 — нижнего (100+(-2)).

Номинальным параметром можно считать марку материала, приведённую без ссылки на соответствующий ГОСТ, например, сталь 45.

Часто оперируют только с номинальными значениями параметров, например, указывают длину стержня как 100 мм. Решать уравнения с параметрами, заданными в таком виде, удобнее, хотя теряется ощущение точности не только исходных данных, но и результата вычислений.

Однако изделие считается годным, если действительные значения его параметров попадают в интервал, задаваемый предельными значениями нормируемого параметра. Если указано только номинальное значение нормируемого параметра, то формально значение интервала равно нулю и попасть в такой интервал практически невозможно и, следовательно, каждое изделие по этому параметру будет бракованным. Поэтому в документации (особенно предназначенной для других пользователей — заказчика, исполнителя, покупателя, других специалистов) принято приводить нормированные значения параметров, а не указывать только их номинальные значения.

Для устранения излишнего многообразия номинальных значений параметров их рекомендуют нормировать, то есть приводить в соответствие (например, округлять расчетные значения) с предпочтительными числами.

Оценка значения технического параметра

Значения параметров могут оцениваются следующим образом:

Источник