一种基于双队列的容错测量方法技术

本发明专利技术属于自动控制技术领域，具体涉及一种对外部物理量的基于双队列的容错测量方法。本方法采用双队列存放测量数据，根据有效性判断和兼容性判断的方法进行测量。物理量的测量采用高精度快速多次采样取均值的方法消除随机误差，提高测量精度。测量结果进入队列之前进行有效性判断，根据设定动态随机误差范围，判断结果是否有效，用于消除一次随机事件干扰。当出现连续两次随机事件干扰并已被采样队列记录时，测量结果进入候补队列，并最终给出正确的测量结果。该测量方法能够消除正态分布特征的随机误差，排除一次随机错误，并在容许连续两次随机错误的情况下正确测量物理量。本发明专利技术方法可普遍适用于具有动态随机误差特性的物理量的测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动控制
，具体涉及一种对外部物理量的基于双队列的容 错测量方法。
技术介绍
对外部物理量正确的测量是控制系统正常稳定工作的基础。在实际系统中，任 何物理量的测量往往会伴随有动态随机误差和随机事件的干扰。这些误差和干扰如果不 能正确处理，将会导致错误的测量结果而出现控制系统运行错误。为提高物理量测量的 准确性，现有控制系统中主要采用了三种改进的测量方法第一种是提高测量电路的精度，比如采用更高精度的转换电路等。该方法可有效改 进由于随机误差导致的精度下降，但是由于测量电路并不判断测量结果的有效性，因此 随机误差和随机错误仍然存在于测量结果中，导致结果的有效性大大降低。第二种则是快速多次测量并取均值。该方法可消除具有正态分布特征的随机误 差带来的干扰，通过多次测量去平均值，使得多个动态随机误差相互消除影响，得到精 确的测量结果。但是该方法不能消除外部随机事件对测量结果的影响，比如外部随机事 件导致的测量结果过大或过小的情况，该方法仅仅通过平均，将随机事件的影响减半， 当随机事件出现时，容易造成测量结果的错误或误差过大。第三种则是间隔采样，并对采样数据进行去除最大最小值，然后取均值。这种 方法可减少由于随机事件造成测量结果错误的概率，对一次随机事件造成测量结果过大 或者过小的情况可以得到正确的测量结果。但是对于测量过程中多次间隔的一次性随机 事件无法处理，连续两次出现随机事件的情况则更加无法排除影响，得到正确的测量结果。以上三种改进的测量方法均不能很好的排除随机误差和随机事件对测量过程和 测量结果的干扰。而在实际的控制系统中进行物理量测量时，随机误差和随机事件的干 扰是始终存在的。随机误差的大小因为不同的物理量特性及测量电路特征而不同，随机 事件出现的概率和频率也各不相同。为消除具有正态分布特征的随机误差，并在出现随 机事件干扰的情况下，得到正确的测量结果，需要一种科学的容错测量方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现在技术中所存在的上述缺陷，提供一种基于双队列的 测量方法。本专利技术方法包括如下顺序的步骤(1)首先，针对不同的物理量，设定四个参数(a)测量的间隔周期T，即多次测量物理量之间等待的时间；(b)随机误差的范围W，即用于确定测量数据有效性的误差范围；(c)测量结果确定的次数N，即确定测量结果所需的有效测量次数；(d)最大测量次数M，即测量结果确定前，允许最大的测量物理量的次数； (2)测量开始后，对物理量进行精确测量，对每个测量结果进行如下处理 其一，测量结果首先进行采样队列处理(a)将前两次测量结果直接进入采样队列；(b)后续的测量结果首先根据设定的误差容限W，以及采样队列内的测量结果，判 断该测量数据的有效性；(c)若判断为有效数据，则直接进入采样队列，将有效数据个数加1；若有效数据 个数达到设定的参数N，则结束测量，将采样队列中的有效数据取均值返回；(d)若不能确定其有效性，则判断该数据与采样队列中数据的兼容性，若与采样队 列中的数据兼容，则更新采样队列中的测量数据；其二，对于无法判断数据有效性，又与现有采样队列数据不兼容的测量数据，进行 候选测量处理(a)将前两次候选测量结果直接进入候选队列；(b)后续的候选测量结果首先根据设定的误差容限W，以及候选队列内数据进行有 效性判断；(c)若判断为有效数据，则进入候选队列，将候选有效数据个数加1;若候选有效 数据个数达到设定的参数N，则结束测量，将候选队列中的有效数据取均值返回；(d)若仍不能判断数据的有效性，则判断该数据与候选队列中数据的兼容性，若与 候选队列中数据兼容，则更新候选队列中的测量数据；其三，若不能确定测量数据的有效性，测量数据又不与所述采样队列和候选队列兼 容，则判断测量次数是否达到设定参数M (a)若达到设定参数M，则结束测量，根据采样队列和候选队列中有效数据较多的 队列数据取均值，确定测定结果；(b)若未达到设定参数M，则等待设定参数T的间隔时间后再次进行测量。本方法采用双队列存放测量数据，根据有效性判断和兼容性判断的方法进行测 量。物理量的测量采用高精度快速多次采样取均值的方法消除随机误差，提高测量结果 精度。测量结果进入队列之前进行有效性判断，根据设定的动态随机误差范围，判断结 果是否有效，用于消除一次随机事件干扰。当出现连续两次随机事件干扰并已被采样队 列记录时，测量结果进入候补队列，并最终给出正确的测量结果。该测量方法能够消除 正态分布特征的随机误差，排除一次随机错误，并在容许连续两次随机错误的情况下正 确测量物理量。本专利技术方法可普遍适用于具有动态随机误差特性的物理量的测量。附图说明图1是本专利技术方法的流程图。 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的描述。本测量方法通过对物理量间隔性多次测量，并取均值的方法得到准确的物理量 测量结果，测量过程如图1所示。针对不同的物理量测量，需要设定四个参数测量的间隔周期T，随机误差的范围W，以及测量结果确定的次数N和最大测量次数M。间隔 周期为多次测量物理量之间等待的时间。随机误差的范围W用于确定测量结果的有效 性。测量结果确定的次数N是指确定测量结果所需的有效测量次数。最大测量次数是指 测量结果确定前，允许最大的测量物理量的次数。本专利技术测量方法的基础是高精度多次连续采样的均值测量，在测量过程中使用 双队列进行候选测量数据存储，通过测量数据的有效性判断和兼容性判断对测量数据进 行归类，一次达到排除间断的一次性测量错误，容许连续两次测量错误的情况下，测得 正确结果。测量过程在最坏情况下，通过设置最大测量次数M进行算法停机，保证测量 方法的有效性和可用性。测量开始后，对物理量进行精确测量，对每个测量结果进行如下处理 其一，测量结果首先进行采样队列处理(a)将前两次测量结果直接进入采样队列；(b)后续的测量结果首先根据设定的误差容限W，以及采样队列内的测量结果，判 断该测量数据的有效性；(c)若判断为有效数据，则直接进入采样队列，将有效数据个数加1;若有效数据 个数达到设定的参数N，则结束测量，将采样队列中的有效数据取均值返回；(d)若不能确定其有效性，则判断该数据与采样队列中数据的兼容性，若与采样队 列中的数据兼容，则更新采样队列中的测量数据；其二，对于无法判断数据有效性，又与现有采样队列数据不兼容的测量数据，进行 候选测量处理(a)将前两次候选测量结果直接进入候选队列；(b)后续的候选测量结果首先根据设定的误差容限W，以及候选队列内数据进行有 效性判断；(c)若判断为有效数据，则进入候选队列，将候选有效数据个数加1；若候选有效 数据个数达到设定的参数N，则结束测量，将候选队列中的有效数据取均值返回；(d)若仍不能判断数据的有效性，则判断该数据与候选队列中数据的兼容性，若与 候选队列中数据兼容，则更新候选队列中的测量数据；其三，若不能确定测量数据的有效性，测量数据又不与所述采样队列和候选队列兼 容，则判断测量次数是否达到设定参数M (a)若达到设定参数M，则结束测量，根据采样队列和候选队列中有效数据较多的 队列数据取均值，确定测定结果；(b)若未达到设定参数M，则等待设定参数T的间隔时间后再次进行测量。数据有效性的判断可以根据测量物理量的特点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双队列的容错测量方法，其特征在于包括如下顺序的步骤：（１）首先，针对不同的物理量，设定四个参数：（ａ）测量的间隔周期Ｔ，即多次测量物理量之间等待的时间；　　（ｂ）随机误差的范围Ｗ，即用于确定测量数据有效性的误差范围；　　（ｃ）测量结果确定的次数Ｎ，即确定测量结果所需的有效测量次数；　　（ｄ）最大测量次数Ｍ，即测量结果确定前，允许最大的测量物理量的次数；　　（２）测量开始后，对物理量进行精确测量，对每个测量结果进行如下处理：其一，测量结果首先进行采样队列处理：将前两次测量结果直接进入采样队列；　　后续的测量结果首先根据设定的误差容限Ｗ，以及采样队列内的测量结果，判断该测量数据的有效性；　　若判断为有效数据，则直接进入采样队列，将有效数据个数加１；若有效数据个数达到设定的参数Ｎ，则结束测量，将采样队列中的有效数据取均值返回；　　若不能确定其有效性，则判断该数据与采样队列中数据的兼容性，若与采样队列中的数据兼容，则更新采样队列中的测量数据；　　其二，对于无法判断数据有效性，又与现有采样队列数据不兼容的测量数据，进行候选测量处理：将前两次候选测量结果直接进入候选队列；　　后续的候选测量结果首先根据设定的误差容限Ｗ，以及候选队列内数据进行有效性判断；　　若判断为有效数据，则进入候选队列，将候选有效数据个数加１；若候选有效数据个数达到设定的参数Ｎ，则结束测量，将候选队列中的有效数据取均值返回；　　若仍不能判断数据的有效性，则判断该数据与候选队列中数据的兼容性，若与候选队列中数据兼容，则更新候选队列中的测量数据；　　其三，若不能确定测量数据的有效性，测量数据又不与所述采样队列和候选队列兼容，则判断测量次数是否达到设定参数Ｍ：（ａ）若达到设定参数Ｍ，则结束测量，根据采样队列和候选队列中有效数据较多的队列数据取均值，确定测定结果；　　（ｂ）若未达到设定参数Ｍ，则等待设定参数Ｔ的间隔时间后再次进行测量。...

【技术特征摘要】
1.一种基于双队列的容错测量方法，其特征在于包括如下顺序的步骤(1)首先，针对不同的物理量，设定四个参数(a)测量的间隔周期T，即多次测量物理量之间等待的时间；(b)随机误差的范围W，即用于确定测量数据有效性的误差范围；(c)测量结果确定的次数N，即确定测量结果所需的有效测量次数；(d)最大测量次数M，即测量结果确定前，允许最大的测量物理量的次数；(2)测量开始后，对物理量进行精确测量，对每个测量结果进行如下处理其一，测量结果首先进行采样队列处理将前两次测量结果直接进入采样队列；后续的测量结果首先根据设定的误差容限W，以及采样队列内的测量结果，判断该 测量数据的有效性；若判断为有效数据，则直接进入采样队列，将有效数据个数加1;若有效数据个数 达到设定的参数N，则结束测量，将采样队列中的有效数据取均值返回；若不能确定其有效性，则判断该数据与采样队列中数据的兼容性，若与采样队列中 的数据兼容，则更新采样队列中的测量数据；其二，对于无法判断数据有效性，又与现有采样队列数据不兼容的测量数据，进行 候选测量处理将前两次候选测量结果直接进入候选队列；后续的候选测量结果首先根据设定的误差容限W，以及候选队列内数据进行有效性 判断；若判断为有效数据，则进入候选队列，将候选有效数据个数加1 ；若候选有效数据 个数达到设定的参数N，则结束测量，将候选队列中的有效数据取均值返回；若仍不能判断数据的有效性，则判断该数据与候选队列中数据的...

【专利技术属性】
技术研发人员：严明，张跃辉，杨斌，
申请(专利权)人：湘潭三丰电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：43