Комплексное устройство контроля параметров

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике контроля и может быть использовано в системах контроля параметров. Цель изобретения - повышение точности контроля. Устройство содержит датчики 1-3, блоки 4-6, 13, 17 вычитания, квадраторы 7,11,15, интеграторы 8, 12,16, элементы 10,14,18 задержки, сумматоры 19-21,32,36, инверторы 22-24, блоки 25-27, 33-35 деления, задатчик 28 единичного сигнала и блоки 29-31 умножения. Устройство посредством обработки разностных сигналов датчиков позволяет получить оптимальную оценку измеряемого параметра. 1 ил.

СОЮЗ СООЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (59 4 С 05 В 23/02 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4417339/24-24 (22) 27.04. 88 (46) 07.,11. 89. Вюл. У 41 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Л.b.Уразбахтина, И.А.Глебов, Г.С,Бондарь и T.Í.Ñèãà÷åâà (53) 621.396(088.8) (56) Гильбо Е.Н., Челпанов И,b.

Обработка сигналов на основе упорядоченного выбора. И.: Советское радио, 1975, с. 87.

Там же, с. 70. (54) КОИПЛЕКСНОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ

ПАРАМЕТРОВ

2 (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике контроля и может быть использовано в системах контроля параметров. Цель изобретения — повынение точности контроля.

Устройство содержит датчики 1 - 3, блоки 4 — 6, 13, 17 вычитания, квадраторы 7,11,15, интеграторы 8,12,16, элементы 10,14,18 задержки, сумматоры 19-21,32,36, инверторы 22-24, блоки 25-27,33-35 деления, задатчик 28 единичного сигнала и блоки 29-31 умножения. Устройство посредством обработки разностных сигналов датчиков позволяет получить оптимальную оценку измеряемого параметра. 1 ил.

1520482

Изобретение относится к информационно-измерительной технике контроля и может быть использовано в снстемах контроля параметров при испыта5 нни и эксплуатации газотурбинных двиГателей.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

Сущность изобретения состоит в следующем. . Три комнлексируемых датчика можно рассматривать как безынерционные преобразователи информации C наложенными на них определенного вида случайными погрешностями, т.е. выходные сигналы этих датчиков можно представить в виде х,=x+n, (1) х =х+и где х, — значения измеряемого сигнала, полученные с помощью >-ro датчика, i=1,2,3; х — истинное значение измеряемого25 сигнала;

n< - случайная погрешность измерения i-го датчика с нулевым математическим ожиданием, обуславленная помехами, возникающими при преобразовании измеряемого сигнала х, а также аппаратурными погрешностями датчиков.

Работа устройства организовайа на 35 основе алгоритма весового усреднения, т.е. суммирования произведений выходных сигналов датчиков х, с коэффициентами весового усреднения Ъ; с целью получения средневзвешенного значения измеряемого сигнала (2) х -Ъ< х<+ф х + +I<< õ в

Причем для обеспечения оптимальной оценки измеряемого сигнала в условиях нестационарных помех n„,п,,n> необходимо с учетом того, что ф, зависят от дисперсий помех комплексируемых датчиков, организовать определение диспер- 50 сий погрешностей комплексируемых датчиков D„,D„,D, которое целесооб"3 разно проводить путем использования разностных сигналов е;(t) каждой пары 55 датчиков е,(t)=x<-х хЗ (3) е,()-хз-(б) (10) или с учетом (1) получаем е< (") е (г) =и -и (4) е «)=и -n,.

Следует отметить, что величины раз остных сигналов являются инвариантными к измеряемому сигналу х и полностью определяются случайными составляющими п; сигналов х; комплексируемых датчиков.

Иатематическое ожидание квадрата разностного сигнала е,(t) Н(е,(t)j, определенное на интервале от t <, до t имеет вид

М (е (t)j f е1 (t)d t ) (n<—

1 1 <

t- 4-

-и )

dt+j ) n>dt- ) n,n+dt

<. г

et

+9„- ) п,n dt, 2 (5) где ь — интервал усреднения, на котором определяется Hfe„(t)) .

Так как п, и п — некоррелированные случайные величины, то при увеличении ь последний член выражения (5) стремится к нулю

n,п,д< = o.

2 (г Данные проведенного на ЭВИ моделирования показали, что для нестационарных помех с периодом нестационарности Т для С =(0,05...0, 2)Т уже выполняется (6). Таким образом, можно записать, что е, (t)д t=D„, +D»

1 (7) ф-<, или же

Ф еа (<-) 1 <(1)„+D<<) (8) с-г

Проводя аналогичные выкладки по разностным сигналам е() и ез(г), учитывая некоррелированность случайных величин п,, и и з, окончательно приходим к следующей системе уравнений л(о +1) в,= ь(1).,+1)»,); (9)

z =c(D» +D» )

1 где z, = I е (с)д

I г

",«)«

В

z = J е2(t)gt.

ФЬ

Из системы уравнений (9), решая ее относительно 2Ъ „,, 2Ы»,, 2i D q>, получаем

2 л, = <-7-,+в

2c D„=z, +z z, 2 ьол =-, ++z ++zз

1520482 6 найденные иэ (11) значения 221) „

2о1>,2 D„ можно использовать для

nz

5 определения коэффициентов весового усреднения (12) 1/D„

1/Dn, +1/Dnz+1/Dn (13) (14)

1/Dn +1/И„+1/В„ (16) у (t)= e,(t)dt, о где t — время, отсчитываемое с начала работы устройства.

Сигнал y<(t) с выхода интегратора 8 подается на первый вход блока 9 вычитания, на второй вход которого пол

30 дается выходной сигнал y,(t-i) элемента 10 задержки, равный л

y (t-о)= f ет (Г) (17) о т.е. выходной сигнал элемента 10 задержки y(t- ) — это выходной сигнал инте1 гратора 8, но задержанный на время, где с - время задержки элемента 10 saдержки. С учетом (16) и (17) на выходе блока 9 имеем сигнал z,, равный

40 я, =y, ()-y (t-о)=jе2 ()Д t л о — I ez(t)Jt; о

z,= j е (t)cIt. л

45 Таким образом, с помощью квадратора 7, интегратор 8, блока 9 вычитания и элемента 10 задержки производится определение выходного сигнала z,, равного

" н + па ) (19) (18) .где D„,Dn — дисперсии погрешностей

311 У датчиков 1 и 2 соответственно.

Аналогичным образом производится с помощью квадратора 11, интегратора

12, блока 13 вычитания и элемента 14 задержки определение выходного сигнала z блока 13 вычитания, равного

2".Рп, 1 1

1/В „+1/В„+1/D„ оi их "5

+л +л

2 Т> „, 2 Dnz 2i Dn )

2iDnz

Ъ j

2iDn, 2i Dng 2i Dnq

X GDDn и3

1 1 1 — ---+- — --+ —--2i Dn, 2i.Dn 2iDny

Таким образом, коэффициенты весового усреднения Я<,%, Ъ вычисляются в каждый момент по определенным на ин-, тервале значениям дисперсии 0„, Dn> D n ° .

На чертеже дана схема устройства.

Устройство содержит первый i второй 2, третий 3 датчики каналов вычисления дисперсий, включающие блоки 4—

6 вычитания, квадратор 7, первый интегратор 8, блок 9 вычитания, элемент

10 задержки в первом канале вычислеиия дисперсий, квадратор 11, интегратор 12, блок 13 вычитания, элемент 14 задержки во втором канале, квадратор

15, интегратор 16, блок 17 вычитания, элемент 18 задержки в третьем канале, l сумматоры 19-21 каналов, инверторы, 22-24 каналов, блоки 25-27 деления каналов. Задатчик 28 единичного сигнала, блоки 29-31 умножения, второй сумматор 32, блоки 33-35 деления, первый сумматор 36.

Устройство работает следующим образом.

Входные сигналы датчиков 1-3, равные х„,х,х, поступают на входы блоков 4-6 вычитания так, что на их выходах имеем выходные разностные сигналы каждой пары датчиков е„(t)=x -х 1 е (С) =х -х (15) е (t)=х -х (Сигнал е,(t) блока.4 поступает на вход квадратора 7, выходной сигнал которого, равный квадрату е„(t), интегрируется интегратором 8, на выходе которого имеет сигнал

1520482

Следует отметить, что время задержки (для всех элементов 10, 14 и 18 одинаково.

Операции, связанные с определением значений 2(D„,2М„2, 2(.1) „> в соответствии с (11), выполняются сумматорами 19 — 21,. а также инверторами 22- 20

24, которые формируют сигналы -к

-г,-z соответственно. Таким образом, выходной сигнал сумматора 19

2 D„, равен

2(,D„=z „+(-z<)+z» (22) выходкой сигнал сумматора 20 2с D„ 2. равен

2(D> =z <+z <+(-7.<) (23) г

Л выходной сигнал сумматора 21 2(1) равен

° Л

"и -- 1 г !

30 (24) Формирование обратных величин выходных сигналов сумматоров 19-21 осуществляется в блоках 25-27 деления соответственно путем деления выходного сигнала задатчика 8, поступающего на одни входы блоков 25-27 деления, на выходные сигналы сумматоров 19 - 21

U, =1/2". 11„,;

U2=1/2(1)иг уs (25)

U > =1/2Т1)и

40 где U,U2,U — выходные сигналы блоков 25 — 27 деления соответственно, которые поступают на входы блоков 2931 умножения соответственно, в которых осуществляется вычисление произведений выходных сигналов датчиков 1 "

3 на соответствующие выходные сигналы блоков 25 - 27 деления, т.е. на выходах блоков 29 — 31 умножения имеем сигналы U x„, U х, Uqxy 55 соответственно. Выходной сигнал U сумматора 32, равный сумме сигналов г 3 t

z = J е (t)J.=((DÄ +DÄ ), (20)

t 1 где D„ - дисперсия погрешности датчика 3.

Также с помощью квадратора 15, интегратора 16, блока 17 вычитания и элемента 18 задержки получаем выходной сигнал г блока 17 вычита3 ния, равный

10 t г = J е (г)с)а= (Р„+э, ) . .(21) -с

2 (26) поступает на одни входы блоков 33-35 деления, на другие входы которых приходят выходные сигналы U<х, Uäх г

U>x> блоков 29-31 умножения соответственно.

Таким образом, на выходах блоков ,33-35 деления имеем сигналы, которые суммируются в сумматоре 36, выходной сигнал которого является выходным сигналом всего устройства и. с учетом (25), (26) равен

U(x< Утхг U x х -----+- †-+cs 11

2 ° Dn — — — — — — — — — х,+

1 1 1

Л +Л +

2 (D)), 2(Виг 2iD))

27Ъаq

1 1 1

+ ---+

2 (,D))< 2л ои 241)бз — — х =

Л

2" Виз л + Л

2 1) иг

Ви,, 1

D)) 2 х+ — — — — — — х+

1 1 1

+ +

11и

1 1 — — +---+ ——

"и, Оиг Оиру

Формула изобретения

Комплексное устройство контроля параметров, содержащее три датчика и первый сумматор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, в устройство введены три блока деления, три блока умножения, второй сумматор, задатчик единичного сигнала и три канала вычисления дисперсии, каждый из которых включает блок вычитания, квадратор, интегратор, элемент задержки, блок вычитания, инвертор, сумматор и блок деления, выход блока деления каждого канала соединен с входом первого сомножителя соответствующего блока умножения и с входом одного из слагаемых второго сумматора, вход делимого блока деления каждого канала связан с выходом задатчика единичного

1520482

Составитель В.Воронков

Техред Л.Олийнык Корректор Э.Лончакова

Редактор В.Данко

Заказ 6756/48 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводстненно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101. сигнала, а вход делителя - с выходом сумматора того же канала, вход первого слагаемого которого подключен к выходу блока вычитания того же кана5 ла, вход второго слагаемого - к выходу блЬка вычитания одного из других каналов, а вход третьего слагаемого— к выходу инвертора второго иэ других каналов, вход которого соединен с выходом блока вычитания своего канала, вход уменьшаемого которого связан с выходом интегратора того же канала, а вход вычитаемого - с выходом элемента задержки того же канала, вход которого15 подключен к выходу интегратора своего канала, вход которого соединен с выходом квадратора того же канала, вход которого связан с выходом блока вычитания своего канала, входы уменьшаемого и вычитаемого блоков вычитания всех каналов попарно подключены к выходам датчиков, соединенным с входами вторых сомножителей блоков умножения, выходы которых связаны с входами делимых соответствующих блоков деления, входы делителей которых подключены к выходу второго сумматора, а выходы - к входам соответствующих слагаемых первого сумматора, выход которого является выходом устройства.