Комплексное измерительное устройство с самоконтролем

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в системах контроля параметров газотурбинных двигателей. Целью изобретения является повышение точности измерения путем учета и контроля корреляционных характеристик погрешностей измерительных датчиков. Устройство содержит датчики 1, 2, блоки вычитания 3, вычисления параметров фильтра 5, сложения 7, коррелометр 4 и управляемый фильтр 6. Устройство обеспечивает адаптивную подстройку управляемого фильтра, построение которого раскрыто, что позволяет получить оптимальную оценку измеряемого полезного сигнала в условиях нестационарного характера погрешностей комплексируемых измерительных датчиков. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9> SU ((и (51)5 6 05 В 23 02

ГОС

ПО

ПРИ

H ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) 4496645/24-24

) 19.10.88

) 23. 11. 90. Бюл. Р 43

) Уфимский авиационный институт

) Л.Б. Ураэбахтина, Г.С, Бондарь .А.Глебов

) 621.396 (088.8)

) Иванов !Э.П. и др. Комплексироваинформационно-измерительных устств летательных аппаратов, Л.: иностроение, 1984, с. 88, рис.3,4.

Там же, с. 10, рис. 3. 6.

) КОМПЛЕКСНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТСТВО С САМОКОНТРОЛЕМ

) Изобретение относится к инфорионно-измерительной технике и мобыть использовано в системах конт(5

Р0 (5? ма же (21 (22 (46 (71 (72 и (53 (5 ние рой

ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ЗСБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ГКНТ СССР

2 роля параметров газотурбинных двигателей. Целью изобретения является повышение точности измерения путем учета и контроля корреляционных характеристик погрешностей измерительных датчиков. Устройство содержит датчики 1, 2, блоки вычитания 3, вычисления параметров фильтра 5, сло -жения 7, коррелометр 4 и управляе,мый фильтр 6. Устройство обеспечива ет адаптивную подстройку управляемого фильтра, построение которого раскрыто, что позволяет получить оптимальную оценку измеряемого полезного сигнала в условиях нестационарного характера погрешностей комплексируемых измерительных датчиков. 2 ил.

1608618

15 где М1 (t) (4) О r {t} gz(t) .. вен

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, конкретно к устройствам комплексной обработки информации, и может быть использовано в системах контроля параметров при испытаниях и эксплуатации гаэотурбинных двигателей.

Цепь изобретения - повышение точности измерения путем учета и контроля корреляционных характеристик погрешностей датчиков.

На фиг. 1 изображена схема устройства, на фиг. 2 - схема управляемого фильтра, Устройство содержит первый и второй датчики 1 и 2, блок 3 вычитания, коррелометр 4, блок 5 вычисления параметров фильтра, управляемый фильтр

6 и блок 7 сложения.

Блок 5, рассчитывающий оптимальные значения параметра управляемого фильтра 6 как функции выходных сигналов коррелометра 4 по приведенным математическим выражениям может быть 25 реализован на узлах. деления, умножения, вычитания и сложения, квадраторах, узлах извлечения квадратного корня, логарифматорах, источниках опорного напряжения.

I 30

Управляемый фильтр 6 содержит первый блок 8 умножения, блок 9 сложения, блок 10 вычитания, второй блок

11 умножения, блок 12 деления, фильтр 13 низких частот с регулируемой постоянной времени, состоящий из блоков 14 и 15 деления, блока 16 вычитания, интегратора 17.

Устройство работает следующим образом. 40

На входы датчиков 1 и 2, безынерционных и измеряющих одну и ту же физическую величину, поступает полезный сигнал x(t). При условии приведения выходных сигналов датчиков 1 и 2 к одному уровню они будут равны

x (t) = х (+и,) 3; (1) х (t) = х((+и ) 1, 50 где х (t) и х (t) — выходные сигна< 2 лы датчиков 1 и

2, соответственно; и {t) и n<(t) аддитивная пог 5

1 решность датчиков 1 и 2, соот ветственно, при веденная к выходу этих датчиков, Описание погрешностей и < и и которые являются нестационарными, априорно отсутствуют. Аппроксимируем корреляционные функции этих погрешностей корреляционными функциями вида

Rq((= D((t) е (2)

-о 8) " () =D (t) e {) (3) а (П

z ) и б (t) - параметры затухания, причем возьмем общий случай, когда

D1(t} и Dz(t) — дисперсии погрешностей ll,i и и соо тветственно „

Выходные сигналы датчиков 1 и 2 поступают на блок 3 вычитания, разностный сигнал на выходе которого Ра2(С} и1 (t) Ilz(t) (5) Корреляционная функция разностного сигнала (с учетом некоррелированг ности погрешностей п и и ) имеет вид а1

R<(<) = R,() + К („} = В

+Dе (6)

2 ) т.е ° . она равна сумме корреляционных функций погрешностей и и и

Разностный сигнал е(t) с выхода блока 3 вычитания поступает на вход коррелометра 4, на четырех выходах которого имеем значения корреляционной функции разностного сигнала

Rg(t) для четырех различных значений

Re(I o) Re(" } е("z } Re(">) соторые приходят на четыре входа блока 5, на выходах которого формируются сигналы К, Т < и Т, являющиеся параметрами управляемого фильтра 6.

Оптимальные значения параметров управляемого фильтра 6 К, Т и Т, являющихся функциями времени, рассчитываются в блоке 5,. как функции параметров погрешнос" åé измерения 0(, 5 1608618

6 и, и, которые являются апринеиэвестными. для их оценки ляционные фуи ции по Р

„ и нн и ф к и Раэностного сиг- п 2, содержат" " четыр

D«H D<. Поэтому e систе и.

Я У кбрреляции о = 0 =ф из четыРех УРавнений <,, 3 (при - 0,5...1,5 с)

R ((, ) Re(0) D«+D2i Ф е о е . « 2 !! (л) =R(2i) =D,е +В е В

-20(гl I -2ф /а! (фч ) (3л) д 3 + °

2 истему уравнений (7), при этом 2 = е е удобства введем следующие обоз- а э 1 е 1 Е + Оo<1 X ения

М ор пр ре н ь

Ре на

Решениями системы уравнений (10) явaà2, ляются

О) = ао Re i) = а,; Re(2 )

oC,f I -о4 I

= L,, е

"е

Re (8) ао-0 °

D( (9) а, — а 12

2 (12) D

Перепишем (7) в следующем виде: а Ею - а2 (13) DÚ, а, = De+ ЕЕ+ Рк+ Lg, L

2 а L — а« о (10) -(а а -а,а )+

L (14) IL2 3

2 (а — ao az) чайных погрешностей п и и> соответственно, которые равны

Рассчитаем теперь параметры управемого фильтра 6, передаточная функ- 35 я которого должна быть такой, чтофильтр с минимальными искажениями опускал п2 и подавлял п1. Сигнал выходе управляемого фильтра 6 доли н равняться оценке сигнала — и, . 4Q

Оптимальная передаточная функция ьтра 6 л ц бь

2D

S„; (CD) (16) 2Dzgй

+ C37 °

"ы(Я) где Н (ju) преобразующий оператор, в нашем случае H(jQ)=1 операция выбора члена в скобках, соответствующего полюсу в верхней полуплоскости п (CD) 11 (1CO)

WjCD) =- —— -"" -т — — — (15)

g(jCD) У (-jCD) г е S> (CD) и S> (CD) — спектральные

1 "А плотности слусп

- Ф

4l(j4)) P(-дЯ) =/ (()67) / 2 S (CD) . «. S (У) 2ОУ С(2 е 2 «. Я2

2D еС<

2 «.Я2

У+ 63I3 (М, +jcD) (e(z+jcD) + ggz (, +CDз)(+ Цз) (17) (19) г е (18) 1608618 юг Фг

0(,г+ яг

Ы

3 ") (Of2 j ) 1

>(jQ)—

® + "г + ®

Ъ ((1 +М) (0(г+ Ю) =1 « - - с. (+зG3$) 2D i ®2 (®s -i Q) (< + W) (04+i>) .г Фь 1 1 „10 (C +jQ)($ -j2P) „g+ jG3P

А В (23) где К (24) m

L у(15 (20) (25) (21) В =A)- 12

2D2w2(a + ju) (Мг+М)

1(еу) .1 (+ jap

А (К (0)Rg ($u) Rg (ь,)Rg(2(i) + (R (0)R (З с) Rg (c )Re(2() ) г-4(Rg((.)-Rg(0)

Х л

2 (Кг (С) — К,(0) R,(21.") К,(2 )) (Rg(2() — Ке()К,(зб)

У (25) 1

1 — ln L

5 1.(В (27) К (Ф) ° т, — Ее(2 (,)

Ке(0) Т1 Ке(с ) (28) 35

1 (k2= К (29) (30) (31) — R (О) 202К г (Ю + hz) Ki - g + p(x ) (32) 45

Узлы, составляющие фильтр 6, определяют передаточную функцию (33) -n (ï), Т<р+1

e(t) Т р+1 (38) (34)

50 (35) Заметим, что выходной сигнал блока

10 равен выходному сигналу блока 8 умножения минус выходной сигнал фильт55 - ра 13 нижних частот с регулируемой постоянной времени, а выходной сигнал блока 12 деления равен частному от делейия выходного сигнала блока 5 Т на другой выходной сигнал блока 5 Тп.

Т

Я (36) Следовательно, в блоке 5 определяются параметры К, Т и Т управляемого фильтра 6, представляющего собой фильтр 1-го порядка с передаточной

2020((0 i+ И) (р +Юг) 20фг(ф +kg)aq

Я+И ) (2| +/ д (+(5Фг) /

1 + Q1/М, )

1 + j<(37)

- и г (1Я) 1 + T < 1 Сд

W(ju) = — — --" — = К - — - - ." — (22)

Е(ЛЯ) 1+ Т23Ы ) 20 20(г(М + 04)0 1 Я+/ 2)

1 ф 9 р

Т .

Таким образом, в блоке 5 по поступающим из коррелометра 4 значениям

Re (О), Ке (c ), R (2 c,) и R (3 ) вычисляются последовательные значения функцией (22), выходной сигнал которого, как указывалось выше, содержит только оценку погрешности измерения

-n2(t), которая проходит на вход блока 7 сложения, на другом входе которого сигнал равен х (t). Выходной сигнал блока 7 сложения равен л и х(й) = х (t) — п (t) = x(t) + Гп (t) г г 1. 2 — п (t)g x(t), (37)

Z т.е. оптимальной оценке величины полезного сигнала x(t).

1608618

Формула изобретения

Комплексное измерительное устройство с самоконтролем, содержащее первый и второй датчики, блок вычитания и блок сложения, выход которого является выходом устройства, а вход . первого слагаемого и вход вычитаемого блока вычитания соединены с выходам второго датчика, вход уменъшаемого блока вычитания связан с выходом первого датчика, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем учета корреляционных характеристик погрешностей датчиков, в устройство введены коррелометр, управляемый фильтр и блок вычисления параметров фильтра, группа выхо,ов которого соединена с группой управляющих входов управляемого фильтра, а группа входов связана с группой выходов коррелометра, вход которого и информационный вход управляемого фильтра подключены к выходу блока вычитания. льтр нижних частот с регулируеостоянной времени реализуется на х деления 14 и 15, блоке 16 выия и интеграторе 17 и имеет пе5 очную функцию мой бло чи ре

1 (39)

Т,р+1

w(p) = ) Шр) где у(р) и U(p) выходной и входной сигналы фильтра нижних частот с ðåгулируемой постоянной времени; регулируемая посто15 янная времени, равная второму выходному сигналу блока 5.

20 сигнал у(р) определятсюда выходнои етс из выражения р) = — -, 0(р} — - у(р) (40)

1 1 1 р - z. 25

Составитель В. Воронов

Техред М.Дидык дактор С. Патрушева

Корректор Л.Бескид аз 3615 Тираж 660 Подписное

ИИПИ Государственного Комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101