Экстраполятор

 

ОП ИОАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 53 1167 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено22.11.74 (21) 2077291/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.10.76.Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 15.04.77 (51) М. Кл.о

G 06 G- 7/30

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений н открытий (53) УДК 681 335 (088. 8) В. И. Костюк, А. Н. Сильвестров, U И. Вайсберг, Ю. Н. Евлах, Н. И. Якубовская и Ю. А. Тимошин (72) Авторы изобретения

Киевский ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) ЭКСТРАПОЛЯТОР где

k =г+

Х т-

Предлагаемый экстраполятор относится к классу приборов и систем автоматического регулирования и может быть использован в системах автоматического управления для компенсации запаздывания и улучшения качест- 5 ва управления.

Экстраполяторы аналоговых сигналов известны.

Один из известных экстраполяторов содер- )() жит сумматор, входы которого через масштабируюшие элементы соединены с интеграторами Ц. Его недостатком является недостаточно высокая точность экстраполяции.

Наиболее близким техническим решением 15 к данному изобретению является экстраполятор, содержаший два последовательно соединенных апериодических фильтра первого порядка, выходы которых через соответствуюшие масштабируюшие элементы подключены 20 ко входам блока вычитания, и сумматор 21.

На выходе экстраполятора наблюдается экстраполированный на время сигнал

X (t. + t ) относительно входного сигнала х (t) . При линейной экстраполяции выход- 25 ной сигнал х (t + t ) запишется следуюшим образом:

x(t+s)=2 x (а)-х "٠— (х (a)-x"(()) z или х(+ с)=К -х И)-g х (C)

1 2 1 (II

ХЯи Х (t) — эксп сглаженные значения g (т, ) соответственно первого и второго порядка, — постоянная времени апериодических звеньев.

Недостаток экстраполятора в том, что на выходе устройства появляется ошибка экстраполирования (например, для линейно-меняющегося сигнала x (t) = а, $ при вьгполнении условий (= с.(T и т -т = она минимальна х и равна Е = 2Та, ), которая не зависит от интервала экстраполяции. В свою очередь

Т H ct (скорость HapacT&HHH входно5311 67

ro сигнала) величины конечные. Полностью устранить ошибку экстраполяции в таком устройстве невозможно. Более того, при работе в частотном диапазоне ошибка экстраполяции меняется из-за изменения (1 < (чем выше частота сигнала, тем больше ошибка).

Целью изобретения является устранение ошибки следования при линейно-меняющемся сигнале и увеличение точности экстраполяции путем уменьшения ошибки при сигна- 1р лах более сложной формы.

В предлагаемом экстраполяторе эта цель достигается тем, что он содержит блок вычисления ошибки, входы которого соединены со входом экстраполятора и выходом перво- 15

:.-о апериодического фильтра первого порядка, цва дополнительных последовательно соединенных апериодических фильтра первого поаяцка, Bxog IIepaoI o HG KQTopblx подключен к выходу блока вычисления ошибки. Выходы дополнительных фильтров через дополнительные масштабируюшие элементы подключены ко входам,цополнительного блока вычитания, а выходы основного и дополнительного блоков вычитания подключены ко входам сумма- тора.

Такой экстраполятор позволяет за счет экстраполяции ошибки, получаемой на выходе блока вычисления ошибки, суммирования этто экстраполированного значения с экстраполированным входным сигналом, устранить ошибку следования при линейно-меняющемся сигнале и повысить точность экстраполирования за счет уменьшения ошибки при сигналах более сложной формы, На чертеже привецена блок-схема предлагаемого экстраполятора.

Зкстраполятор содержит апериодические 40 фильтры первого порядка 1, и 3,. допол2. цительные апериодические фильтры первого порядка 1 и 1, масштабируюшие элементы 2„и 2, дополнительные масштабирующие элементы 2 02 блок вычитания 3, до- 5 полпительный блок вычитания 4, блок вычисления ошибки 5 и сумматор 6.

Входом экстраполятора является вход апериодического фильтра 1 < выход которого терез послецовательно соединенные фильтр

1 и элемент 2 соединен с первым входом основного блока вычитания 3. Второй вход блока -вычитания 3 через элемент 2 подключен к выходу фильтра 1, Первый вход блока вычисления ошибки связан со входом экстраполятора, а второй его вход подключ н к выходу фильтра 1 1 . К выходу блока вычисления ошибки подключены последовательно соединенные дополнительные фильтры 1

9 и 1,, выходы которых через дополнительные элементы 2 > и 2 соответственно подключены ко входам дополнительного блока вычитания 4. Выходы блоков вычитания 3 и 4 подключены ко входам сумматора 6, выход которого является выходом экстраполятора.

Зкстраполятор работает следующим образом.

С выхода фильтра 1„, на вход которого поступает входной сигнал часть экспоненциально сглаженного сигнала первого порядка

v (4) через элемент 2 с коэффициентом

К поступает на один из входов блока вычи( тания 3. На второй вход блока 3 через элемент 2 2с коэффициентом К поступает экспоненциально сглаженный сигнал второго порядI ка, полученный прохождением сигнала х (4) через фильтр 1

В блоке 3 эти сигналы вычитаются, и на выходе его образуется экстраполированный сигнал х (+ г ) который поступает на один из входов сумматора 6. На первый вход блока вычисления ошибки поступает входной сигнал, а на второй — экспоненциально сглаженный сигнал х1 (ф), снимаемый с выхода фильтра 14. В блоке 5 происходит алгебраическое вычитание этих сигналов, и на его выходе образуется сигнал ошибки p (t) пропорциональный действительному значению погрешности экстраполяции

У (+ ) = x (1 + Z ) - х (t + 1-. ), Зтот сигнал ошибки поступает черезфильтр

1 и элемент 2 > с коэффициентом К, на вход блока вычитания 4, а через фильтр 1 и элемент 2 с коэффициентом К вЂ” на второй вход блока 4, с вь.-хода которого снимается сигнал экстраполированной ошибки

У(++ c)=3 w H) 3 a" (t).

1 2

С выхода блока вычитания 3 сигнал кИ+г) поступает на один из входов суммат ра

6, на второй вход которого поступает сигнал у (t + t ) с выхода блока вь читания 4.

С выхода сумматора 6 снимается скорректированный экстраполированный сигнал

z(t+ )= х (Е+ т) И+т ).

При выполнении условий 7=a., Т и 2

2 (,для линейно-меняющегося входного сигнала х (ai) сигнал z И+ ) точно экстраполирует входной сигнал, а для сигналов более сложнои Формы уменьшает ош; =.ку экстраполировантп я. Для повышения то.г:ости экстраполяции сигналов более сложной формы можно наращивать уровни коррекции.

Формула IIзобретения

Зкстрапслятор, содержаший два последовательно соединенных апериодических фильтра первого порядка, выходы котора. х через

5311 67

Составитель Ю. Тимошин

Техред A. Богдан Корректор Н. Ковалева

Редактор Л. Утехина

Заказ 5297/128 Тираж 864 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, соответствующие масштабируюшие элементы подключены ко входам блока вычитания, и сумматор, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности экстраполяции, он содержит блок вьi.÷ècëåíèÿ ошибки, входы которого соединены со входом экстраполятора и выходом первого апериодического фильтра первого порядка, два дополнительных последовательно соединенных апериодических фильтра первого порядка, вход первого из ко-ip торых подключен к выходу блока вычисления ошибки; выходы дополнительных фильтров через дополнительные масштабируюшие элементы поцключены ко входам дополнительного блэка вычитания а выходы основного и до1 полнитепьного блоков вычитания подключены ко входам сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 251947, МКИ Ci06 Q7/30, 1969 г.

2. Мандровский Б. Ю. и Соколов. О реализации экстраполируюших фильтров с экспоненциальным сглаживанием. "Автоматика", ¹ 3, 1 964 r,