Способ определения скорости перемещения

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ на конечном интервале . времени перемещения, заключающийся в измерении координат перемещения на заданном интервале времени и последующем вычислении скорости перемещения по отношению пути и времени. отличающийся тем, что, с целью повьшения его точности, координаты перемещения измеряют через дискретные равные промежутки времени на одной половине заданного интервала времени перемещения, суммируют их, после чего дополнительно измеряют координаты перемещения через дискретные равные первым промежутки времени на второй половине.заданного конечного интервала времени, суммируют их, из полученной суммы этих координат вычитают предыдущую сумму сигналов координат перемещения, после чего вычисляют скорость перемещения на заданном интервале перемещения.

ÄÄSUÄÄ 113S743 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) G 01 P 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3630714/24-10 (22) 03.08.83 (46) 07.02.85. Бюл. Ф 5 (72) К. П. Комаров (53) 531.767(088.8) (56} 1. Авторское свидетельство СССР

У 9301.26, кл. G 01 P 3/48, 1982.

2. Сивухин Д. В. Общий курс физи.ки. Т.l. М., 1974, с.31 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ на конечном интервале времени. перемещения, заключающийся в измерении координат перемещения на заданном интервале времени и последующем вычислении скорости перемещения по отношению пути и времени, отличающийся тем, что, с целью повышения его точности, координаты перемещения измеряют через дискретные равные промежутки времени на одной половине заданного интервала времени перемещения, суммируют их, после чего дополнительно измеряют координаты перемещения через дискретные равные первым промежутки времени на второй половине. заданного конечного интервала времени, суммируют их, из полученной суммы этих координат вычитают предыдущую сумму сигналов координат перемещения,.после чего вычисляют скорость перемещения на заа данном интервале перемещения.. е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 1138

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может найти применение при определении скоростей углового или линейного перемещения. 5

Известен способ определения скорости перемещения на конечном интервале времени перемещения, при котором производят подсчет числаимпульсов, полученных йа этом интервале (13. 10

Однако при реализации способа на результат влияют погрешности первого и последнего импульсов этого интервала из числа пересчитанных на конечном интервале времени перемеще-. ния, что приводит к ошибке определения скорости перемещения.

Наиболее близким к предлагаемому. является способ (2.1. определения скорости перемещения на конечном 20 интервале времени путем нахождения разности координат, относящихся к концу и началу интервала времени.

743 где

Р(Ч ) — относительная погрешность величины Ч ср

d(U р) - абсолютна ошибка величины У (Ус )„„„„ — максимальное значение величины V

a(Nt;+at); й(И(С. )) — погрешности цифровых кодов координат положения, в конце и начале интервала dt.

Имея в виду что в общем случае погрешности 6(N(t )) являются случайной величиной, распределенной по нормальному закону, со своей средней квадратической ошибкой 6(a(N(t .,))), то получаем„ что относительная погрешность В(Ч ) определения величины

V рассматриваемым способом имеет среднюю квадратическую ошибку, равную где Ч вЂ” средняя скорость на интервале;

ht — интервал времени;

Со) — координата положения в начале интервала, x(t.+ ) — координата положения

1 в конце интервала.

При реализации способа величина dt может быть задана практически сколь угодно точно, что может быть обеспечено использованием стабильной (кварцованной) частоты. Поэтому погрешность опРеделеннЯ Уср зависит от погРеш- 0 ности величин x(t,.+At) и х(й). При представлении координат положения циф ровым кодом величина U будет определяться как м(ф,.+дЦ-и(Ц д1

rye N(t. +at) — цифровой код координаты x(t;+at);

N(t;) — цифровой код координаты x(t;);

К вЂ” коэффициент пропорци-.

«50 ональности.

Относительная погрешность величи- .

Чс, и У (д(, ф ы (V p) макс Dt("ср),иакс" где Й ("(У )1 — средняя квадратическая ошибка велины У(Ч );

4(>(N(t,))j — средняя квадратическая ошибка погреш" ности a(N(t, )) .

Указанная ошибка приводит к снижению точности определения скорости перемещения.

Целью изобретения является повышение точности определения скорости перемещения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения скорости перемещения на конечном интер-: вале времени перемещения, заключающе-. муся в измерении координат перемещения на заданном интервале времени и последующем вычислении скорости перемещения по отношению пути и времени, координаты перемещения измеряют через дискретные равные промежутки времени перемещения, суммируют их, после чего дополнительно измеряют координаты перемещения через дискретные равные первым промежутки времени на последующей половине заданного конечного интервала времени, суммируют их, из полученной суммы этих координат вычитают предыдушую сумму сигналов координат перемещения, после чего вычисляют скорость перемещения на заданном интервале перемещения.

1138743

На фиг.1 представлено устройство для осуществления предложенного способа; на фиг.2 — временная диаграмма приема сигналов координат перемещения на заданном конечном интервале време- 5 ни.

Для определения скорости перемещения на конечном интервале ht времени (фиг.2) производят в моменты t при1 ем сигналов координат N(t ) перемеще- 10

1 ния, например, через интервалы времени Т. Суммируют сигналы координат

N(tÄ ) перемещения, принятые на первой половине интервала ht. Суммируют сигналы координат N(t,) перемещения, 15 принятые на другой половине интервала

ht и из полученной второй суммы вычитают сумму сигналов координат перемещения, принятых на первой половине интервала йС. Полученный реэуль-20 тат достаточен для определения скорости перемещения на интервале 4 t c меньшей погрешностью, чем в известных решениях.

По предлагаемому способу скорость 25 определяется по щ значениям координат

N(t )- код координаты, поступивший в момент t времени, К вЂ” коэффициент пропорциональ.— ности °

Йредложенный способ определения скорости перемещения имеет погрешность, обусловленную погрешностями

b(N(t, )) кодов N(ti) координат . Погрешности .b(N(t )) обусловлены различными причинами (погрешностью квантования, инструментальной погрешностью), поэтому в общем случае можно считать д(Н(С;)) случайной величиной, распределенной по нормальному закону (закону Гаусса) со своей средней квадратической ошибкой 6 (a(N(t,.) И .

Относительная погрешность определения Ч по предлагаемому способу ср равна (х) ак (АР%) () mat(v ) tlt 2 ,LL . Е мЬ.,)-Е н(Ч = Фк х

11 (

2 °

l!l rn/2

:Е К(,)- ХИ(,.) = — +1

l11 н Е л((,)), К. 4М

2 срЕ где в(2

=2; . ч(,.1

m 1=

2, . и®вЂ”

j= %+1

hl a/2 — :3 H(l,(- Е Н(а;( в i 1

1= — +1

2 скорость на интервале ht времени, определенная по, предлагаемому. способу; среднее значение кода координаты перемещения на первой пловине интервала dt; среднее значение кода координаты перемещения на второй половине интерва.— ла ht. интервал времени между а(2 йЪ вЂ” „ "(М .» ()

1= +1

i-ый момент получения ко; да N(t<) координаты;

Ф целое четное число, равное количеству кодов N(t ) координат, полученных на интервале ht времени, rpe d"(Ч <1 — относительная погрешность определения Ч

Ср (Ч, ) „=(1 1 — максимальное значение скорости;

4(Ч ) — абсолютная погрешность

И определения Ч

d"(N(4,И вЂ” абсолютная погрешность

Кода N(t ) перемещения.

Величина д (Ч ) является случайной величиной со своей средней квадрати40 ческой ошибкой

rpe 6(d(cpg1) — средняя квадратическая

45 ошибка величины Ю(Чр2);

6(д(Й(Ф.;))) — средняя квадратическая ошибка величины

h(N(t; ) ) °Устройство для реализации предла50,гаемого способа состоит из блока 1 сумматора поступающих координат, первого регистра 2, второго регистра 3, блока 4 определения разности сумм координат, блока 5 управления. Выхоп

55 блока l соединен с первым входом блока 2. Выходы блока 2 соединены с пер выми входами блоков 3 и 4. Выход блока 3 соединен с третьим входом бло1138743 п 1 (/ср1макс «.,(a

ВИИИПИ Заказ 1Об81/35 Тираж 897 Подписное

Филиал ШШ "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная,4 ка 4. Выходы блока 5 соединены с вторыми входами блоков - 4.

Устройство работает следующим образом.

В течение интервала времени ht коды N(t ) координат перемещения, например коды угла, ш раз поступают на первый вход блока 1 сумматора,- как показано на фиг.2, через интервалы Т.

В блоке 1 происходит суммирование

m/2 следующих подряд в начале интервала времени at кодов координат, после чего полученная сумма переписывается в первый регистр 2, а затем во вто- 15 рой регистр 3. После этого в блоке 1 происходит суммирование следующих й/2. кодов координат, после чего получен" ная сумма координат переписывается в первый регистр 2. После этого блок 4 2Р определяет разность между первой суммой из — значений координат, поступающей из регистра 3, и второй суммой из †" значений координат, поступающей из регистра 2. Полученная разность 25 пропорциональна скорости перемещения.

Указанная последовательность работы синхронизируется блоком 5 управления.

Предложенный способ является бо- Зр лее точным для определения скорости по сравнению с базовым образцом.

Сравним средние квадратические ошибки относительных погрешностей определения скорости перемещения в предлагаемом и известном способах.

Как видно из представленного выражения, чем больше число превышает число 8, тем меньше ошибка и выше точность определения скорости по предлагаемому способу.

Так как выбор числа m в общем случае находится в руках разработчика, то получаемая эффективность реализуется с учетом этого числа при использовании предлагаемого способа.

При этом необходимо отметить, что дискретность кода скорости перемещения, полученного по предлагаемому способу и определяемая выражением

Ill m/7

g(g.) Q ((/(), выше, .1(1

М 1

2 чем дискретность кода скорости перемещения, определяемого в базовом образце, что также является положительной стороной предлагаемого способа,