Корректор динамической характеристики измерительного преобразователя

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано как устройство,, улучшапщсс динамическую характеристику инерционного измерительного преобразователя физических величин. Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение области применения. Корректор содержит измерительный преобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь 2, сумматор 3, формирователь 4 оценки вектора состояния,Формирователь 5 свертки, блок 6 синхронизации, генератор 7 импульсов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 G 05 В 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И .ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4607459/24 (22) 26. 09.88 (46) 15.01,91. Бюл. !! 2 (71) Институт проблем управления (72) С. Б, Клейбанов, H.Ë. Логунова, К. Б, Норкин и A. Т. Пасечник (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 847274, кл. С 05 В 13/02., 1979.

Авторское свидетельство СССР !! 9549930, кл. G 05 В 13/00, 1980. (54) КОРРЕКТОР. ДИНИ1ИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

2 (57) Изобретение относится к измерительной технике и може г баять использовано как устройства,, улучшалцее ди:намическую характеристику инерш1онного измери гельпого преобразователя физических величин. Цель изобретения повы1»ение точности измерения и рас!!»!рение области применения. Кс рректор содержит измеритель нь1й преобразователь .1, аналого-цифровой преобразова— тель 2, сумматор 3, Аормирогатель 4 опенки вектора состояния, формирователь

5 свертки, блок 6 синхронизации, генератор 7 импульсов. 1 ил., 1620990

Изобретение относится к измеритель-.. ной технике н может быть использовано в качестве устройства, улучшающего динамическую характеристику инерционного 5 измерительного преобразователя физических величин, Цель изобретения — повышение точ",1; ности измерения и расширение области применения, 10

На чертеже изображена блок-схема корректора динамической характеристики инерционного измерительного преобразователя, Корректор содержит измерительный преобразователь 1, который представляет собой инерционную систему., преобразующую измеряемую физическую величину в электрический сигнал. Выход измерительного преобразователя соединен 20 с входом аналого-цифрового преобразо ". вателя 2, преобразующего аналоговый ,сигнал в двоичный код дискретного числа. Выход аналого-цифрового преобразователя 2 соединен " первым входом сум- 5 матора 3, выход которого соединен с .входом формирователя 4 оценки вектора состояния, который на каждом такте вырабатывает и+2 выходных величин согласно соответствующим уравнениям. Все З0 и+2 выхода формирователя 4 соединены с соответствующими входаМи формирователя 5 свертки, причем (и+1)-ый и

1- (n+2} — é выходы формирователя 4 одновременно являются в одами устройства 35

Выход. формирователя 5 соединен с

" вторым входом сумматора. Формирова.— тель 5 реализует ряд арифметических действий. Блоки 2-5 содержат каждый выходные запоминающие регистры. Их 40 синхронизация осуществляется блоком

6 синхронизации, вь1ходы которого соединены с тактовыми входами блоков 2-5, а вход подключен к выходу задающего частоту тактирования генератора 7 им4 пульсов .

Корректор работает следующим образом.

50 На вход корректора поступает электрический сигнал О (с}, который явля-..; ется выходным сигналом измерительного преобразователя 1. В общем случае измерительный преобразователь описывается дифференциальным уравнением порядка и, которое можно записать как. систему и-го порядка линейных уравнений с дискретным временем:

Sa(t+1) - P,9< (t) + P g (t) +...

° ° ° + j48II(t) + о пц Ф):

6q(t+1) = 6<(t); (1)

g>(t+1) = 8q (с);

Нп (t+1) =вп-((t) э где с " дискретное время;

N (t) — выходной аналоговый у электрический сигнал . измерительного преобразователя;

g „, (с) — .входной физический сигнал измерительного преобразователя;

P1IgtQ Ф ° ° ° 9 рц — постоянные коэффициен ты.

Сигнал 61(t) поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2, на выходе которого с периодом квантования Т формируется двоичный код этого сигнала.

Система (1) дополняется описанием ансамбля входных сигналов, который включает в себя все возможные траектории измерения входной физической величины:

Hq+<(t+1) =6n (t) + SEE(p, (с+1};

g „g(t+2) =О и+д(С) + 8 II+I (t}, (2) где f g II qg(t) — последовательность независимых гауссовских величин с параметрами

И (0,1);

S — среднеквадратическое отклонение (СКО) шума возбуждения;

Оп„ (t) — моделирует. производную входного сигнала

6 t)Рекуррентные уравнения (1) н (2) могут быть записаны в векторной форме:

8g) = а 8 + bIBI (t), (3) где. 8 = .(9 (с), .,8„q t)} — век- ° тор;

P (n

0 ...0

О 0

О О

0 1

° °

0 0

0 ° е а О б ° 1

0 ...0 а

1 0, 0 0 0 ...0 1 1,1620990

О 0 О ... О 0 0

000 ... 0 00 ьл

m<(t+I) = V(t) + r<8(t,t+1); ш (с+2) = ш (с) + r<8(t,t+1)1

8400 ... 000

О 0 0 ... О О 0

Из векторного уравнения (7) определяется система линейных. уравнений,, описывающих алгоритм работы корректо-,. ра г бао()

Я » (с)

Е,„. (с

4. »(с) =

)

) а(» А» т „, - à m<+ ($(— 35

S< + А» 1 А» (5) »»

a» g а» + Ь»Ь» (3 Я

40 (6) Я + А» ((А»

9 М

+ где ш = (m»(t),m (t)...m„, (й)), 45 — матрица ковариаций ошибки оценивания.

Так как в рекурентное уравнение (6) не входят наблюдения, то стационарное решение его gIct может быть подсчитано заранее и подставлено в уравнение фильтрации (5), описывающее корректор: ач +.+ К(7ы A»mg) (7)

55 где вектор К = (r<,r<,.. °,r< } подсчитывается заранее по формуле

К = а,gA

N (0,1) °

Уравнение (3) дополняется уравнени- 20 ем наблюдаемой величины

А В (+ B((f({c+) ), (4) где А = (P», р,,..., Pän, О, P»));

2S

В(2 = S(2 — СКО шума наблюдений;

{ () — последовательность независимых случайных величин, нормально распре-. деленных с И (0,1.).

Оптимальная в среднеквадратичном

30 оценка вектора Gg определяемая на основе (3) и (4), записывается в виде пары рекуррентных уравнений:

m (t+1) = m.„,(t) r„g(t,t+1); т п» (с+1) = m„(t) + r„„()(t+ I ); п+ (+1) = m„, (t) +,,»(с) +

+ г„дР(с,t+I), (9) где

V(t) = A»m = » mft) + P m<(t)+ ° ., ...+P mи(с) + Po шn,ä(t), 8(t,t+)) = » (с.{) - v(t). ((0)

Величины m и+»(с+1) и m < g(t+I), определяемые .по двум последним уравнениям системы (9), являются соответственно оценками значений производной измеряемого физического сигнала и его величины.

С выхода аналого-цифрового преобразователя 2 цифровой сигнал поступает на один из входов сумматора 3, определяющего значение разности Ю . С выхода сумматора сигнал о поступает на вход формирователя 4, который по уравнениям (9) (1)ормирует и+2 значений координат вектора оценок. Выходы n+I и и+2 формирователя 4 являются выходами устройства. Найденные и+2 значения оценок по соответствующим линиям подаются на вход формирователя 5, осуществляющего вычисление значения свертки V(t) согласно (10) и его инвертирование. Выходной дискретный сигнал формирователя 5 поступает на второй вход сумматора. Согласно уравнениям системы (9) сначала формирователь 5 вычисляет инвертированное значение свертки V(t) ло некоторым начальным значениям координат вектора

m(0), затем сумматор 3 находит значение Ю, далее формирогатель 4 вычисляет вектор m(t+l). Эту очередность работы блоков задает блок 6 синхронизации, поочередно формируя на своих соответствующих выходах управляющие импульсы запуска блоков 2 и 4-6. На вход блока синхронизации подаются прямоугольные импульсы требуемой час- тоты и скважности от генератора 7 импульсов.

7 . 1620990 изобретения

Формула

Составитель В.Пилишкин

Техред Я. Дидык Корректор Н, Король

Редактор А.Огар Заказ 4245 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101

Корректор динамической характеристики измерительного преобразователя, содержащии блок синхронизации анало"

5 го-цифровой преобразователь, подклю ченный информационным входом к выходу измерительного преобразователя, о:т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности измерения н . расшйрения области применения, в него введены сумматор, формирователь оценки вектора состояния, формирователь свертки, генератор импульсов, Г причем выход аналого-цифрового пре. образователя соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с информационным входом формирователя оценки вектора состояния, n+2 выхода которого соединены с соответствующими информационными входами формирователя свертки, .а (n+1)-й и (n+2)-й выходы одновременно являют".. ся выходами устройства, выход формирователя свертки соединен с вторым входом сумматора, выход генератора импульсов соединен с входом блока синхронизации, первый выход которого соединен с тактовым входом сумматора, второй выход — с тактовыми входами аналого-цифрового преобразователя и формирователя свертки, а .третий выход — с тактовым входом формирователя оценки. вектора состояния,