Дифференцирующе-сглаживающее устройство

 

Воаса:. 1ятентФ .сОибв) иотен .ф д

O n M C A H H E () 4i9890

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респубпик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 23.03.72 (21) 1762299!18-24 (51) Ч. Кл. G 06f 7 38 с присоединением заявки (32) Приоритет

Опубликовано 15.03.74. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 12.08.74

Государственный квинтет

Совета Министров СССР во делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. Б. Никифоров и Г. О. Паламарюк

Рязанский радиотехнический институт (7! ) Заявитель (54) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕ-СГЛАЖИВАЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО ññ (Р) =

1 рт;+1 (2) Изобретение относится к области вычислительной техники.

Известны дифференцирующе-сглаживающие устройства, содержащие формирователь входных частотно-импульсных сигналов и выходной частотно-импульсный вычитающий блок.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что в него введены две частотноимпульсные следящие системы с различными постоянными времени, вход каждой из которых подключен к выходу формирователя входных частотно-импульсных сигналов, а выход каждой частотно-импульсной следящей системы соединен с соответствующим входом частотно-импульсного вычитающего блока.

Это позволило повысить точность работы устройства.

Блок-схема устройства приведена на чергеже.

Устройство содержит формирователь 1 входных частотно-импульсных сигналов, выходной частотно-импульсный вычитающпй блок 2, частотно-импульсные следящие системы 3,4.

Устройство работает следующим образом.

Частотно-импульсный сигнал, искаженный помехой, поступае г на входы двух частотноимпульсных следящих систем 3 и 4 с разнгеми постоянными времени, передаточные функции которых имеют вид: где Т; — постоянная времени. Сглаженные сигналы с разной задержкой появляются на выходе частотно-импульсных следящих систем

3 и 4 и поступают на выходной частотно-нм10 пульсный вычптающий блок 2, с выхода которого снимается разность сигналов, полученных из исходного в результате сглаживания и задержки на частотно-импульсных следящиx системах 3, 4 Разная задержка исходного снг15 нала обеспечивается за счет разных постоянных времени частотно-импульсных следящих систем. В результате в устройстве используется метод аппроксимации производной первой разностью, обладающий методической погрегн20 постыл:

Сглаживание помехи осуществляется с помощью частотно-импульсных следящих систем 3, 4, являющихся цифровым аналогом апериодического звена с передаточной функ30 цией (1). Операторная запись выходного сиг419890 р+ — p+—

1

1 е

В

72

2 (10) Лапласа.

ЯВЛ ЯЕ7 С11

Bt, то

50 (7) нала дифференцирующе-сглаживающего устройства имеет вид: ... (р) =- - (u) (-, (р) — -. (р)1 =

= ., (, ) (р) (3) Рассмотрим реакци1о устройства, гостроенного по указанному принципу, на различные входные воздействия.

Положим, что на его вход подан скачок гастоты Fnx- от нулевого значения до величины

А, тогда выходной сигнал определяется выражением: —. А е — е, (4) где L — обратное преобразование

Если входное воздействие F„x-(t) линейно-изменяющейся величиной

Fumx(t) находится из выражения: — — — — + в(т, — т ). (5) При задании входного сигнала F„x-(/) в виде номинала второй степени

F,„(t) - ct2;

7 1

F,„„ф = — с (T е — Тее " ) +

+ с (Т2 — Т1) + с (T2 — Т,) t. (6) По окончании переходных процессов в первых двух случаях выходной сигнал точно соответствует теоретической величине, а в трет.— ем — появляется постоянная методическая liOгрешность, пропорциональная второй производной сигнала, т. е. устройство обладает методической погрешностью:

dÐF x (t)

У .:: У7

l — 2 пропорциональной сумме высших производных входного сигнала, умноженных на коэффициент r,, зависящий от параметров частотно-импульсных следящих систем 3, 4.

Для определения трансформированной погрешности устройства рассмотрим его реакцию

Farix(t) HB ВХОДНОЙ СИГНаЛ F 2x (f), ИСКа?КСНный помехой:

F„(t): — ГВВ (/) + AF22 ®; (8)

F, . (р) = F, . (р) + aF, . (р) = " . (р) W (n) =

= F„(p) > Cp) + F22(р) Ч (р) откуда при гармонической помехе F2x (е) - е в Sin B c

AF,„x (Р) = AF22 (Р) Ж/(Р):: L (АР,xsin u>t).%(Ð) =

5 Вх 72 — Т! P ( (n+ — ) <е- — ) 10 Переходя к оригиналу, получим выражение трансформированной погрешности: з1п (1 + 2,) sIn (Mt + 22) + 1 т1 е

7, 2 г

2 Г („2 т, т, где n;=arctg а Т,.

С течением времени указанная погрешность стремится к своему установившемуся значеIIHIO:

sIn(t+ г,)

ВЫХУВ BX

1 т, 2 + т, Зь

$1И (-t+ Яг)

/ 1 т, 2+. т, 4, Из выражения (11) можно найти коэффициент сглаживания или коэффициент ослабления амплитуды гармонической помехи: () lt7uxlm2x 1 Х

1 10 !—

I 71 вьг; Imxx o

1 1

<Р2+ („, 2 4)2) 2 <Р2 (2Ве)2) 2

+ (" 2п)212, |FO + (" 2пе)2) Полученное выражение может служить в качестве расчетной формулы для определения основных параметров да1шого устройства по заданным характеристикам входного воздей55 ствия и требуемого коэффициента сглаживания помехи. При этом, исходя из диапазона входной частоты, выбирают опорную частоту частотно-импульсной следящей системы

F„)F,x- „, а исходя из треоуемого диапазо60 на выходной частоты определяют ЬТ=Т2 — Ti, T. к. Л является масп1табным MHQ?KHTexleì при производной в вы-,одном сигнале (5) — (61.

Затем из формулы (12) находятся числа разрядов частотно-импульсных следящих сис ем

65 /7 i И /72.

419890

Предмет изобретения оста вите.!в Ю. Коз;!ОВ

Текред Т. Курилко

Корректор Н. Учакина

Редактор Б. Нанкина

Заказ 1907/2 Изд. № 1383 Тираж 6 4 Подписное

ЦНИИПИ Государсгвсшгого коз!и! ста Совета Ми!:,: ро; СССР ио дспаз! изобрстсиий и огкр!яг ш

Москва, )K-35, Раушская иаб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2

Дифференцирующе-сглаживающее устройство выделяет среднее значение первоп производной частотно-импульсного сигнала, иска«КеННого случайиой помехой, c «i . IeBbIliI ilI3 !ематическим ожиданием. Причем погрешность усреднения может быть сведена к сколь угодпо малой величине соответствующим выбором разрядности сглаживающих частотпо-импульсных следящих систем.

Введение в схему устройства частотно-импульсных узлов, построенных только па ци:рровых элементах, одновременно позволило устранить и второй педостаток устройства— различную форму представления входного и выходного сигналов.

Дифферепцпрующе-сглаживающее устройство, содержащее формирователь входных ча5 стотно-импульсных сигналов и выходной частотно-импульсный вычитающий блок, отл ич а ю щ е е с я тем, то, с целью повышения точности работы устройства, в него введены две частотно-пмпульспые следящие системы с

10 различными IIoc«o«!»III.!»II времени, вход каждой из которых подключен к выходу формиров; геля входных частотно-импульсных сигпалов, а выход каждой частотно-импульсной следящей с! стемы соединен с соответствую15 щим входом частотно-импульсного вы штающего блока.