Адаптивное дифференцирующее устройство

 

АДАПТИВНОЕ ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее элемент сравнения , первый вход которого является входом устройства, а выход .соединен с входом корректирующего блока и с первым входом компаратора, блок определения среднеквадратического значения шума, вход которого соединен с входом устройства, а выход - с вторым входом компаратора, цепь из трех соединенных последовательно интеграторов, вход первого из которых соединен с выходом корректирующего блока через первый размыкающий контакт Ьереключающего блока, а последнего интегратора соединен с вторым входом элемента сравнения, выход компаратора соединен с управляющим входом переключающего блока, выходы интеграторов являются выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности , помехозащищенности и надежности .в работе, оно содержит триггер знака , переключатель и формирователь монотонно убывающей функции, выход корректирующего блока через второй размыкающий контакт переключающего j блока соединен с входом триггера знаW ка, выход которого соединен с управляющим входом переключателя, выс ход блока определения среднеквадратичного значения шума соединен с входом формирователя монотонно убывающей функции, прямой и инверсный выходы которого через переключатель и замыкающий контакт переключающего блока соединены с входом neplBOго интегратора.

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11),(5„G 06 с 7/18 .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО ДЕЛА@ ИЗОБ ЕТЕНИЙ V ОТНР1 ТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTGPCHO5AV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3632485/24-24 (22) 05.08.83 (46) 30.11.84. Вюл. У 44 (72) В.Ф.Ииргород, В.С.Ситников и С.Т.Тихончук (71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 411466, кл. С 06 G 7/18, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 744630, кл. G 06 С. 7/18, 1980 (прототип). (54) (57) АДАПТИВНОЕ ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее элемент сравнения, первый вход которого является входом устройства, а выход .соединен с входом корректирующего блока и с первым входом компаратора, блок определения среднеквадратичЙского значения шума, вход которого соединен с входом устройства, а выход — с вторым входом компаратора, цепь иэ трЕх соединенных последовательно интеграторов, вход первого из которых соединен с выходом корректирующего блока через первый размыкающий кон такт переключающего блока, а выход последнего интегратора соединен с вторым входом элемента сравнения, выход компаратора соединен с управляющим входом переключающего блока, выходы интеграторов являются выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, помехозащищенности и надежности .в работе, оно содержит триггер знака, переключатель и формирователь монотонно убывающей функции, выход корректирующего блока через второй размыкающий контакт переключающего блока соединен с входом триггера знака, выход которого соединен с управляющим входом переключателя, вы-.îä блока определения среднеквадратичного значения шума соединен с входом формирователя монотонно убывающей функции, прямой и инверсный выходы которого через переключатель и замыкающий контакт переключаюВиий щего блока соединены с входом первого интегратора.

112697ч

„Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и предназначено для опреде-. ления первой и второй производной сигнала, поступающего в смеси с шу,,мом, уровень которого неизвестен и может изменяться в широких пределах °

Известно устройство содержащ е блок вычитания и цепочку интеграторов, вход первого из которых соединен с выходом блока вычитания„ а выход последнего интегратора. соединен с одним из входов блока вычитания,. другой вход которого являетГ- .1 ся входом устройства (1 .

Недостатками извест ого устройства являются его низкая помехозащищенчость и невысокая точность дифференцирования, так как при наличии шума во входном сигнале производная полезного сигнала также содержит шумовую составляющую.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является дифференцирующее устройство, содержащее элемент сравнения, первый вход которого соединен с первым входом устройства, три последовательно соединенных интегратора, выход последнего из которых соецинен с вторым входом элемента сравнения, компаратор, корректирующий блок, переключающий блок, при этом первый вход компаратора и вход корректирующего блока подключены к выходу элемента сравнения, второй вход компаратора соединен c âûõîäîì блока определения среднеквадратического значеня шума, вход первого интегратора через замыкающие контакты переключающего блока связан с выходом корректирующего блока, а через раэмыкающие контакты — с шиной нулевого потенциала, выход компаратора соединен с управляющим входом ключа .f2) .

Недостатком описанного устройства является низкая точность дифференцирования, так как при размыкании следящей системы сигнал на выходе первого интегратора представляет собой недостаточно точную кусочно-постоянную аппроксимацию второй производной полезного сигнала. Кроме того„ при срабатывании реле на вхоце первого интегратора может иметь место скачок напряжения, так как происходит подключение входа первого интегратора к нулевому потенциалу.

Цель изобретения — повышение точности, помехоэащищенности и надежности в работе.

Поставленная цель достигается тгм, что адаптивное дифференцирующее устройство, содержащее элемент сравнения, первый вход которого является входом устройства, а выход соединен с входом корректирующего блока и с первым входом компаратора, 1блок определения среднеквадратического значения шума, вход которого соединен с входом устройства, а выход — с вторым входом компаратора, цепь из трех соединенных послед.>вательно интеграторов, вход первого из которых соединен с выходом корректирующего блока через первый размыкающий контакт переключающего блока, а выход последнего интегратора соединен с вторым входом элемента сравнения, выход компаратара соединен с управляющим входом переключающего блока, выходы интеграторов являются выходами устройства, содержит триггер знака, переключатель и формирователь монотонно уоывающей функции, выход корректирующего блока через второи размыкающий контакт переключаю— щего блока соединен с входом триггера знака, выход которого соединен с управляющим входом переключателя, выход блока определения среднеквадра-! тичного значения шума соединен с входом формирователя монотонно убывающей функции, прямой и инверсный выходы которогс через переключатель и замыкающий контакт переключающего блока соединены с входом первого интегратора.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 формироьатель монотонно убывающего сигнала, вариант выполнения.

Устройство 1 фиг.1) содержит элемент 1 сравнения, коррек.ирующий блок 2, переключающий блок 3, интеграторы 4-6, блок 7! определения среднеквадратичного значения щума, комгаратор 8, триггер 9 знака, переклю .атель 10, формироват."...iü 11 моно— тонно убывающей функции.

Формирователь 11 монотон:o убывающего сигнала содержит первый 12, второй 13 и третий 1 усилители, усилитель-инвертор 15„ сумматор 16, не3 1126 линейный блок 17 и источник 18 смеt0

Когда абсолютное значение рассогласования меньше Ug, компаратор 8 подключает вход интегратора 4 через переключатель 10 к выходным шинам положительного либо отрицательного уровня формирователя ll в зависимости от состояния триггера 9 знака. Триггер 9 знака предназначен для определения знака третьей производной и может быть выполнен по схеме триггера 111мидта с гистерезисной характеристикой. Этим обеспечивается изменение выходного сигнала интегратора 4 по линейному закону.

35 щения.

Устройство работает. следующим образом.

На вход устройства поступает полезный сигнал в смеси с шумом. Если абсолютное значение рассогласования на выходе элемента 1 больше среднеквадратичного значения шума Ud, то сигна.. рассогласования через корректирующий блок 2 и переключающий блок 3 поступает на входы интегратора 4 и триггера 9 знака.

Поскольку корректирующий блок 2 обеспечивает устойчивость замкнутой системы, рассогласование уменьшается.

Сигнал с выхода корректирующего блока 2 в среднем характеризует третью производную полезного сигнала. Этот сигнал представляет собой импульсную последовательность, nput чем полярность импульсов характеризует знак третьей производной полезного сигнала.

974 4

В зависимости от интенсивности шума во входном сигнале угол наклона аппроксимирующей прямой, определяемый величиной потенциала на выходных шинах формирователя 1!, изменяется таким образом, чтобы интенсивность шума не влияла на точность аппроксимации второй производной полезного сигнала. При значительном уровне шума потенциал на выходных шинах формирователя 11 уменьшается. При уменьшении уровня шума потенциал выходных шин формирователя 11 может, быть установлен более высоким по абсолютной величине, обеспечивая увеличение протяженности участка аппроксимации, следовательно, снижение частоты переключений. Таким образом, в предлагаемом устройстве реализуется адаптивный алгоритм аппроксимации второй производной, согласованный с уровнем шума во входном сигнале устройства.

Так как в предлагаемом устройстве сигнал аппроксимируется отрезками прямых, то частота переключений в среднем значительно ниже, чем в известном устройстве, Этим достигается повышенная надежность устройства.

Второй размыкающий контакт переключающего блока отключает триггер 9 знака от выхода блока 2 при подаче на вход интегратора 4 сиг" нала, и этим устраняется эвонковый эффект формирователя 1 I .

Адаптация устройства к уровню входной помехи повышает достоверность дифференцирования полезного сигнала.

1126974

Составитель f .Îñèïoâ

Техред О. Ващишина

P едактор И. Рыбч е нко

Корректор И.Муска

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 8741/38 Тираж 698

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д..4/5