Дифференцирующее устройство

 

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и предназначено для получения производной сигнала при наличии шума, характеристики которого априори неизвестны. Цель изобретения - повышение точности дифференцирования . Устройство содержит с первого по пятый вычитаюшие элементы 1-5, с первого по четвертый сумматоры 6-9, с первого по третий интеграторы 10-12, два источника постоянного сигнала 13, 14, элемент 15 масштабирования , семь блоков умножения 16- 18, 20-23, четыре релейных элемента 19, 25-27, элемент ограничения 24. При отсутствии шумов устройство работает в скользяшем режиме, обеспечивая высокое качество дифференцирования. При наличии Hiy- мов оно является дифференцируюп1им фильтром , фильтруюпше свойства которого зависят от дисперсии помехи. 1 ил. бхоЭЛ Itl / ьпгцш сл со со у о С5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (Su 4 G 06 G 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

« s(tl

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 40629! 6/24-24 (22) 29.04.86 (46) 07.09.87. Бюл. № 33 (72) С. В. Емельянов, В. А. Корабельников, С. К. Коровин и А. А. Соловьев (53) 681.335 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1154683, кл. G 06 G 7/18, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1267440, кл. G 06 G 7/18, 1985. (54) ДИФФЕРЕНЦИРУЮШЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и предназначено для получения производной сигнала при наличии шума, характеристики

„„80„„1336046 А1 которого априори неизвестны. Цель изобретения — повышение точности дифференцирования. Устройство содержит с первого по пятый вычитающие элементы 1 — 5, с первого по четвертый сумматоры 6 — 9, с первого по третий интеграторы 10 — 12, два источника постоянного сигнала 13, 14, элемент 15 масштабирования, семь блоков умножения 16—

18, 20 — 23, четыре релейных элемента 19, 25 — 27, элемент ограничения 24. При отсутствии шумов устройство работает в скользящем режиме, обеспечивая высокое качество дифференцирования. При наличии щуМоВ оно является дифференцирующим фильтром, фильтрующие свойства которого зависят от дисперсии помехи. 1 ил.

1336046

Формула изобретения

Т2 где q =

1+7+ — äñ

Изобретение отигсится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и предназначено для получения сигналов, пропорциональных производной, при наличии шума, уровень и время корреляции которого неизвестны и могут меняться в заданных пределах.

Цель изобретения — повышение точности дифференцирования.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый 1, второй 2, четвертый 3, пятый 4, и третий 5 вычитающие элементы, второй 6, первый 7, третий 8 и четвертый 9 сумматоры, первый 10, второй

1l, третий 12 интеграторы, второй 13 и первый 14 источники постоянного сигнала, элемент 15 масштабирования, второй 16, третий 17, первый 18 блоки умножения, второй релейный элемент 19, шестой 20, пятый

21, четвертый 22, седьмой 23 блоки умножения, элемент 24 ограничения, первый 25, четвертый 26 и третий 27 релейные элементы.

Устройство работает следующим образом.

На первый вход вычитающего элемента 1 поступает смесь полезного сигнала с шумом, которая сравнивается с величиной сигнала на выходе интегратора 11.

В отсутствие шумов в устройстве возникает скользягций режим, при котором на выходе вычитающего элемента 2 близок к нулю. (t) = x(t) — (Со+ Л С х (t) ) W(t), где х (t) — сигнал на выходе элемента 1;

W (t) — сигнал на выходе интегратора 10;

Со — коэффициент, с которым сигнал;

W(t) поступает на вход элемента 5

, С вЂ” коэффициент передачи элемента 15;

X(t) — сигнал с выхода элемента 24 огограничения.

3а счет соответствующего выбора коэффициента С, а также весового коэффициента у, с которым суммируются сигналы блоков 22 и 23 умножения в сумматоре 7, можно обеспечить п ри любом фиксированном значении л С, определяющем устойчивость работы любую требуемую точность отслеживания входного сигнала ((t) интегратором 11. Поэтому, в скользящем режиме на выходе сумматора 4 будет производная входного сигнала, передаточная функция устройства будет иметь вид

wry) — — Д вЂ” —, Ър+Ч р+1

СО(к +7+ лк)

Со ЬС

55 где Т вЂ” постоянная времени интегратора 11

Т вЂ” постоянная времени интегратора 10 К вЂ” мастабный коэффициент в цепи суммирования сигнала, идущего с блока

18 умножения, К, — коэффициент (отрицательный), с которым выходной сигнал интегратора

l0 суммируется в сумматоре 7.

Под действием помех скользящий режим п рек ра щается и возни кает режи м переключений, при этом из-за инерционности обратной связи через интегратор 12 в течение времени корреляции шума сохраняется неверное, с ошибкой, изменение сигнала на выходе интегратора 10. Но добавление на вход интегратора через сумматор 7 и блоки 22 и

23 умножения сигнала, пропорционального в (Т) (см. чертеж), уменьшает ошибку дифференцирования, так как регулярная составляющая выходного сигнала быстрее меняет знак, чем сигнала в(1).

При наличии помех связь между входом и выходом устройства описывается дифференциальным уравнением третьего порядка с коэффициентами, увеличивающимися вместе с дисперсией помехи, что и обеспечивает ее подавление. дифференцирующее устройство, содержащее первый вычитающий элемент, первый вход которого является входом устройства, а выход соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, с входом первого релейного элемента, с первым входом первого блока умножения и с вторым входом первого сумматора, третий вход которого соединен с выходом первого блока умножения, второй вход второго сумматора подключен к выходу первого источника постоянного сигнала, а выход, являющийся выходом устройства, соединен с первым входом третьего сумматора, выход которого через второй интегратор соединен с вторым входом первого вычитающего элемента, выход первого релейного элемента соединен с первым входом второго блока умножения, выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, третий блок умножения, выход которого соединен с первым входом второго вычитающего элемента, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора и с входом второго релейного элемента, выход которого через последовательно соединенные третий интегратор и элемент ограничения соединен с вторым входом второго блока умножения, выход первого блока умножения соединен с третьим входом первого сумматора, второй источник постоянного сигнала, элемент масштабирования, четвертый сумматор, отличающееся тем, что, 1336046

Составитель Г. Осипов

Редактор С. Патрушева Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 3805/46 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с целью повышения точности дифференцирования, устройство содержит третий, четвертый и пятый вычитающие элементы, четвертый, пятый, шестой и седьмой блоки умножения, третий и четвертый релейные элементы, выход первого вычитающего элемента соединен с первым входом третьего вычитающего элемента, второй вход которого соединен с выходом первого интегратора, а выход — с вторым входом второго вычитающего элемента, с входом третьего релейного элемента и с первыми входами четвертого и пятого блоков умножения, выход второго блока умножения соединен с первым входом третьего блока умножения, выход первого интегратора через элемент масштабирования соединен с вторым входом третьего блока умножения, с первым входом шестого блока умножения и с первым входом четвертого вычитающего элемента, выход которого через четвертый релейный элемент соединен с первыми входами пятого вычитающего элемента и четвертого сумматора, 5 вторые входы которых соединены с выходом второго источника постоянного сигнала, а их выходы соединены соответственно с вторым входом четвертого блока умножения и с первым входом седьмого блока умножения, вто1О рой вход которого соединен с выходом шестого блока умножения, выходы четвертого и седьмого блоков умножения соединены соответственно с четвертым и пятым âõîдами первого сумматора, выход третьего релейного элемента с вторыми входами пя-! 5 того и шестого блоков умножения, выходы которых соединены с вторыми входами четвертого вычитающего элемента и седьмого блока умножения соответственно.