CS206758B1

CS206758B1 - Device for automatic testing of quantiles of statistical distribution of measured values

Info

Publication number: CS206758B1
Application number: CS123379A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Lorenc; Petr Stanek; Ladislav Dolezal
Original assignee: Miroslav Lorenc; Petr Stanek; Ladislav Dolezal
Priority date: 1979-02-23
Filing date: 1979-02-23
Publication date: 1981-06-30

Description

Vynález se týká zařízení pro automatické testování kvantilů statistického rozdělení měřených veličin.The invention relates to a device for automatic testing of quantiles of the statistical distribution of measured quantities.

Dosud není známé žádné zařízení pracující na principu, který byl použit u vynálezu. Testování kvantilů měřených veličin je prováděno různými statistickými testy, vyžadujícími při manuálním způsobu práci specialisty podle složité metodiky, např. procedurou Waldovy sekvenční analýzy. Automatizace těchto praeí vyžaduje počítač, avšak tímto způsobem nelze jednoduše optimalizovat rozsah prováděných měření sekvenčním testem a tak např. operativně ovládat sledované procesy nebo kontrolovat spolehlivost provozu strojních agregátů. V důsledku těchto skutečností nelze využít řadu teoretických možností diagnostiky technických systémů, protože není doposud zřejmé, jak získávané signály účelně vyhodnocovat.So far, no device is known to operate on the principle used in the invention. Quantile testing of measured quantities is carried out by various statistical tests, requiring a specialist to work in a manual way according to a complicated methodology, eg by Wald's sequence analysis procedure. The automation of these tasks requires a computer, but in this way it is not possible to simply optimize the scope of the measurements performed by a sequential test and thus, for example, to operatively control the monitored processes or to check the reliability of the operation of machine units. As a result, a number of theoretical diagnostic options for technical systems cannot be utilized, as it is not yet clear how to effectively evaluate the signals obtained.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro automatické testování kvantilů statistického rozdělení měřených veličin, které obsahuje dva generátory pulsů, hradlo logického součtu, vratný čítač, dekodér stavu vratného čítače, čítač pulsů, řídicí blok a indikační blok podle vynálezu, jehož podstatou je, že první generátor pulsů je připojen na jeden vstup hradla logického součtu a druhý generátor pulsů je připojen na druhý vstup hradla logického součtu a na vstup posuvu vpřed vratného čítače, jehož výstup je napojen přea dekodér stavu vratného čítače na jeden vstup řídicího bloku, který má tři výstupy napojené na indikační blok, na vstup posuvu vzad vratného čítače a na nulovací vstupy čítače pulsů a vratného čítače, přičemž výstup hradla logického součtu je připojen na druhý vstup čítače pulsů, jehož výstup je napojen na druhý vstup řídicího bloku.These drawbacks are overcome by a device for the automatic testing of quantiles of the statistical distribution of measured quantities comprising two pulse generators, a logic sum gate, a return counter, a return counter decoder, a pulse counter, a control block and an indication block according to the invention. is connected to one logic sum gate input and the second pulse generator is connected to the second logic sum gate input and the feed back feed input whose output is connected via the return counter decoder to one control block input having three outputs connected to the indication the reverse feed counter input and the pulse counter and reverse counter reset inputs, the logic sum gate output being connected to a second pulse counter input, the output of which is coupled to a second control block input.

Pro určitou úroveň měřených hodnot lze zařízením podle vynálezu výsledky měření sekvenčně vyhodnocovat a identifikovat odpovídající alternativy kvantilů, která se předem nastaví. Je možno takto rozlišit různá stavy měřeného objektu citlivěji než pomocí běžných měřících přístrojů. Pravděpodobnosti chybných výsledků testu, tj.rizika, že bude vybrána nesprávná alternativa, lze taktéž libovolně nastavit. Předpokládá se, že dvěma vstupy zařízení bude v podobě elektrických pulsů postupně generována informace o tom, zda právě naměřená hodnota překročila nebo nepřekročila vymezující úroveň testovaných kvantilů. V táto podobě lze daným zařízením doplňovat všechny druhy automatizačních prvků, kde je potřeba reagovat na vývoj fyzikálních veličin v čase dříve než postupné změny výrazně překročí hladinu Sumu v přenosových kanálech. Dále mohou být tímto zařízením kontrolovány parametry jakosti jakýchkoliv výrobků, zejména kvality materiálu nebo funkce elektronických přístrojů, k rychlé a spolehlivé identifikaci chybného stavu, např. pro seřizování automatických linek. Ve speciálních případech může být zařízení podle vynálezu jednoúčelovou jednotkou v hardware řídicích počítačů k prováděni optimalizačního statistického vyhodnocování měřených vstupních údajů.For a certain level of measurement values, the measurement results can be sequentially evaluated by the device according to the invention and the corresponding quantile alternatives can be identified, which are set in advance. It is thus possible to distinguish different states of the measured object more sensitively than by means of conventional measuring instruments. The probability of erroneous test results, ie the risk of selecting the wrong alternative, can also be arbitrarily set. It is assumed that the two inputs of the device will gradually generate information in the form of electrical pulses whether or not the measured value exceeded the limiting level of the tested quantiles. In this form, all types of automation elements can be supplemented with the given device, where it is necessary to react to the development of physical quantities in time before the gradual changes significantly exceed the Sum level in the transmission channels. Furthermore, the quality parameters of any product, in particular the quality of the material or the function of the electronic devices, can be checked by the device to quickly and reliably identify fault conditions, for example for adjusting automatic lines. In special cases, the device according to the invention may be a dedicated unit in the control computer hardware for performing optimization statistical evaluation of the measured input data.

Pro předpokládané alternativy kvantilů odpovídajících danému vymezení naměřených hodnot a pro hladiny spolehlivosti identifikace (rizika chyb), zařízení podle vynálezu umožňuje nastavit pomocí připojených tabulek délku posloupnosti vstupních pulsů a indikaci konce testu tak, aby sekvence měření byly postupně automaticky vyhodnocovány a dospělo se k některé z očekávaných alternativ. Výhodou zařízení je, že umožňuje formálně provádět složitý statistický test pomocí obecně jasných a známých parametrů spolehlivosti rozhodování, bez předběžných výpočtů, grafických pomůcek nebo interpretace statistických tabulek. Vzhledem k těmto výhodám lze očekávat, že aplikace vynálezu přinese rozvoj vědeckých metod řízení kvality výroby a zabezpečování vysoce exponovaných strojních agregátů precizními indikačními jednotkami, bez dodatečných kvalifikačních nároků na jejich obsluhu. Tabelované parametry pro příslušné varianty testu lze vypočítat pomocí teorie Markovových řetězců.For anticipated quantile alternatives corresponding to a given measurement delimitation and for confidence levels (risk of error), the device according to the invention makes it possible to set the input pulse sequence length and the end of the test indication by means of attached tables so that the measuring sequences are gradually evaluated automatically. expected alternatives. The advantage of the device is that it allows to formally perform a complex statistical test using generally clear and known decision reliability parameters, without preliminary calculations, graphical aids or statistical table interpretation. In view of these advantages, it is expected that the application of the invention will bring about the development of scientific methods of production quality control and the provision of highly exposed machine units with precise indication units, without additional qualification requirements for their operation. Tabulated parameters for the respective test variants can be calculated using Markov chain theory.

Na připojených výkresech je na obr. 1 znázorněno obecné blokové schéma zařízeni podle vynálezu a na obr. 2 jeho konkrétní provedení.In the accompanying drawings, FIG. 1 shows a general block diagram of a device according to the invention and FIG. 2 shows a specific embodiment thereof.

Na obr. 1 je Ol první generátor pulsů odpovídající naměření hodnoty nepřekračující testovaný kvantil, G2 druhý generátor pulsů odpovídající naměření větší hodnoty než testovaný kvantil, H hradlo logického součtu, P vratný čítač, D dekodér stavu vratného čítače,In Fig. 1, Ol is a first pulse generator corresponding to a measurement of a value not exceeding the tested quantile, G2 a second pulse generator corresponding to a measurement of a larger value than the tested quantile, H a logic sum gate, P a reverse counter, D a reverse counter state decoder,

N čítač délky posloupnosti vstupních pulsů, £ řídicí blok a R indikační blok. Pro zjednodušení byly v konkrétním provedení generátory vstupních impulsů ovládány manuálně (tlačítky), velikost vratného čítače P byla zvolena pro 32 stavů a délka vstupní posloupnosti vyhodnocované sekvence do 16 pulsů. Vstupními signály jsou impulsy z tlačítka Ol pro měření nepřekračující úroveň testovaného kvantilů a z tlačítka G2 pro naměření hodnoty větší než testovaný kvantil. Impulsy z tlačítek jsou upraveny v obvodech GL* a G2 * pro korekci tvaru impulsu. Výstupy z těchto obvodů jsou sečteny v hradle H logického součtu. Výstup z obvodu G2^# je veden do čtyřbitového binárního obousměrného čítače P na vstup pro počítání vpřed, který tak kumuluje počet měření překračujících testovaný kvantil. Výstup hradlaN input pulse sequence counter, £ control block and R indicator block. For simplicity, in a particular embodiment, the input pulse generators were operated manually (by buttons), the size of the return counter P was selected for 32 states, and the length of the input sequence of the evaluated sequence to 16 pulses. The input signals are pulses from the measurement button A1 not exceeding the level of the tested quantile and from the button G2 the measurement value greater than the tested quantile. The pulses from the buttons are provided in the GL * and G2 * circuits to correct the pulse shape. The outputs of these circuits are summed in the gate H of the logical sum. The output of the G2 ^# circuit is fed to a four-bit binary bi-directional counter P at the forward counting input, thus accumulating the number of measurements exceeding the quantile being tested. Gate output

H je veden na vstup čtyřbitového binárního čítače N, který kumuluje počet všech měření v nastavené délce sekvence. Na výstupy čítače N jsou připojeny přepínače Cl pro předvolbu délky vstupní posloupnosti jako jedné sekvence měření. Po dosažení předvoleného počtu vstupních impulsů se na výstupu přepínačů Cl objeví impuls, který je veden do hradel logického součinu C5 a C6, a do zpožáovacího obvodu C2. Obvod C2 je tvořen dvěma za sebou zapojenými monostabilními klopnými obvody a na jeho výstupu je impuls pro nulování čítačů P a N. Zpoždění obvodu musí být větší než čas potřebný pro vyhodnocení každé sekvence měření.H is fed to the input of a four-bit binary counter N, which accumulates the number of all measurements in the set sequence length. To the outputs of the counter N are connected switches C1 for presetting the length of the input sequence as one measurement sequence. When the preset number of input pulses has been reached, the output of the switches C1 will be pulled to the gate of the logic product C5 and C6 and to the delay circuit C2. Circuit C2 consists of two monostable flip-flops connected in succession, and at its output a pulse for resetting counters P and N. The delay of the circuit must be greater than the time required to evaluate each measurement sequence.

Na výstupy čítače P je zapojen dekodér D2 nulového stavu čítače P a dekodér Dl. kdy stav čítače P odpovídá číslu jedna. Výstupy obou těchto obvodů jsou vedeny přen negovací hradla C3 a C4 do hradla C5 logického součinu. Při dosažení předvoleného počtuThe counter of the counter P is connected to the zero decoder D2 of the counter P and the decoder D1. when the counter state P corresponds to number one. Outputs of both of these circuits are led through the negating gates C3 and C4 to the gate C5 of the logic product. When the preset number is reached

-i měření (podle nastavení přepínačů Cl) se tedy na výstupu hradla C5 objeví impuls, když v tomto okamžiku není stav čítače P nula nebo jedna, což by znamenalo, že během zpracovávané sekvence měření nebyl testovaný kvantil překročen více než’ jedenkrát. Impuls START, na výstupu hradla C5 nahodí klopný obvod C7 pro ovládání generátoru C8 impulsů. Klopný Obvod C7 je před zahájením své činnosti vynulován a generátor C8 impulsů neběží. Po signálu START se generátor C8 rozběhne a pulsy na jeho výstupu se vedou jednak na vstup pro počítání vzad čítače P a jednak na vstup pro počítání vpřed pětibitového binárního obousměrného čítače Rl s možností nastavení jeho počátečního stavu. Na paralelní vstupy pro nastavení počátečního stavu tohoto čítače jsou připojeny obvody R2 pro předvolbu počátečního stavu (přepínače a tlačítko předvolby), na vstup pro počítání vzad je připojen výstup hradla C6. Na výstupy čítače Rl jsou připojeny přeš dekodér R3 typu 1 ze 32 přepínače R4 a R5 pro nastavení koneových stavů testu odpovídajících výběru některé z alternativ kvantilových hladin.-i measurements (according to the switch settings C1) thus give an impulse to the gate output C5 when at this point the counter state P is zero or one, which would mean that the quantile tested was not exceeded more than once during the measurement sequence being processed. Pulse START, at the gate output C5, flips the flip-flop C7 to control the pulse generator C8. The flip-flop C7 is reset before starting its operation and the pulse generator C8 is not running. After the START signal, the generator C8 starts and the pulses at its output are applied both to the counter counting input P of the counter and to the forward counting input of a five-bit binary bi-directional counter R1 with the possibility of setting its initial state. Parallel inputs for setting the initial state of this counter are connected to the initial state presets R2 (switches and preset button), and to the reverse counting input is connected the gate output C6. A counter of type 1 of 32 switches R4 and R5 is connected to the outputs of counter R1 to set the test end states corresponding to the selection of one of the quantile level alternatives.

Přepínače R2, R4 a R5 lze nastavit v rozmezí stavů 0 až 31 čítače Rl. Dosažení konečných výsledků testu je indikováno obvody R6 a R7.The switches R2, R4 and R5 can be set in the range of states 0 to 31 of the counter R1. The final test results are indicated by the R6 and R7 circuits.

Popsané zařízení pracuje tak, že vždy po dosažení nastavené délky vstupní posloupnosti (sekvence měření) na čítači N, se spustí generátor C8 impulsů a dojde k posuvu čítače Rl vpřed a čítače P vzad. Generátor C8 impulsů je spuštěn v případě, že všechny tři vstupy hradla C5 jsou pozitivní, což znamená, že bylo dosaženo nastavené délky vstupní posloupnosti na čítači N a stav čítače P je větší než jedu».The described device operates in such a way that each time the set input sequence length (measurement sequence) on the counter N is reached, the pulse generator C8 is started and the counter R1 is moved forward and the counter P is rewound. The pulse generator C8 is triggered when all three gate inputs C5 are positive, which means that the set input sequence length on counter N has been reached and counter P is greater than poison ».

Jestliže je na čítači P dosaženo stavu jedna, dekodér Dl vyšle impuls STOP, překlopí klopný obvod C7 a tak zastaví generátor Cg. Při stavu jedna čítače J již při dosažení nastavené délky vstupní sekvence, stav čítače Rl se nezmění, protože dekodér Dl blokuje hradlo Cg přes negovací hradlo C4. 7 případě, že na čítači P je stav nula, dekodér D2 přes negovací hradlo C3 blokuje hradlo Cg a impuls čítače N je propuštěn hradlem C6 na vstup čítače Rl pro posuv vzad. Tímto postupem je zpracována každé sekvence měření a před vstupem nové sekvence jsou čítače P a N vynulovány impulsem na výstupu zpožďovacího obvodu C2. Dosažení koncových stavů čítače Rl, nastavených přepínači R4 a Rg na dekodéru R3 je indikováno obvody R6 a R7.If the state P is reached at counter P, the decoder D1 sends a STOP pulse, flips the flip-flop C7 and thus stops the generator Cg. In state one of the counters J already when the set length of the input sequence is reached, the state of the counter R1 does not change because the decoder D1 blocks the gate Cg through the negating gate C4. 7, when the counter P is zero, the decoder D2 blocks the gate Cg via the negating gate C3 and the counter pulse N is passed through the gate C6 at the input of the counter R1 for reverse travel. Each measurement sequence is processed in this way, and before the new sequence is input, the counters P and N are reset by a pulse at the output of the delay circuit C2. The reaching of the counter states R1 set by the switches R4 and Rg on the decoder R3 is indicated by the circuits R6 and R7.

Jestliže se označí písmenem n počet měření, která v určité sekvenci překročila testovaný kvantil (odpovídá stavu čítače P), lze funkci posuvu čítače Bl jednoduše vyjádřit jako posuv o n-1 stavů vpřed, když za záporný posuv při n = 0 se považuje posuv vzad. Následující tabulka pro ilustraci, uvádí příklad některých variant testu, s parametry spolehlivosti identifikacé hladiny alternativního kvantilu k určité úrovni měřené veličiny jako předpokládaného (testovaného) kvantilu, a příslušné nastavení přepínačů Cl. B2 a R5. přičemžIf n is the number of measurements that exceeded the quantile tested in a sequence (corresponds to counter state P), the counter shift function B1 can simply be expressed as the feed of n-1 states forward when negative feed at n = 0 is considered backward . The following table illustrates, by way of example, some test variants, with the reliability parameters of the identification level of the alternative quantile to a certain level of the measured quantity as the predicted (tested) quantile, and the corresponding switch settings C1. B2 and R5. whereas

předvolba přepínače switch preset R4 odpovídá stavu nula'čítače R4 corresponds to the zero counter state Rl. Rl. Tabulka · Table · variant pro variants for testování testing .kvantilů .quantiles statistického statistical rozdělení distribution hladina surface al terna· al terna · - riziko - risk riziko risk nastavení Settings střední počet měření mean number of measurements testovaného tested tivní tivní nespr. nespr. nespr. nespr. přepínačů při switches when kvantilu quantile hladina surface přijetí adoption zamít- refused- (R4) - l (R4) - 1 0 0 % % % % alterna- alterna- nutí forces (Cl) (Cl) (R2) (R2) (R5) (R5) k zamítnutí to reject k přijetí to accept tivy tivy alterna- alterna- alternativy alternatives alternativy alternatives tivy tivy 60 60 40 40 0,01 0.01 0,01 0.01 2 2 6 6 12 12 60 60 60 60 ⁶⁰⁶⁰ 40 40 0,01 0.01 0,001 0.001 2 2 9 9 15 15 Dec 90 90 60 60 60 60 40 40 0,001 0.001 0,001 0.001 2 2 9 9 18 18 90 90 90 90 55 55 45 45 0,01 0.01 0,01 0.01 2 2 12 12 24 24 *240 * 240 240 240 90 90 80 80 0,01 0.01 0,01 0.01 6 6 10 10 14 14 150 150 126 126 90 90 ' 80 '80 0,004 0.004 0,004 0.004 6 6 12 12 17 17 180 180 156 156 90 90 80 80 3.1Ο“⁴ 3.1Ο “ ⁴ 3.1Ο**⁴ 3.1Ο ** ⁴ 8 8 7 7 24 24 280 280 240 240 80 80 90 90 5.1Ο⁷ 5.1Ο ⁷ 0,01 0.01 7 7 6 6 23 23 112 112 392 392 P P Sedm® Seven® T V Y N T V Y N Á L E Á L E Z U Z U

Zařízení pro automatické testování kvantilů statistického rozdělení měřených veličin,Equipment for automatic testing of quantiles of statistical distribution of measured quantities,

Claims

A device for automatically testing quantiles of a statistical distribution of measured quantities comprising two pulse generators, a logic sum gate, a return counter, a return counter status decoder, a pulse counter, a control block and an indication block, characterized in that the first pulse generator 01 is connected to one the logic sum gate input H and the second pulse generator 32 are connected to the second logic sum gate input H and the forward counter input P, the output of which is connected via the counter counter decoder £ to one input of control block C, which has my three outputs connected sequentially to an indication block R, a reverse input of the reverse counter Pana to zero inputs of the pulse counter N and the reverse counter P, the logic sum gate gate H is connected to the second input of the pulse counter N, the output of which is connected to the second input of control block C.