Дифференцирующе-сглаживающий частотноимпульсный экстраполирующий преобразователь

 

<>532О57

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.09.74 (21) 2062188 21 с присоединением заявки Уев (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.10.76. Бюллетень М 38 (45) Дата опубликования описания 18.10.76 (51) М.Кл. G 01 К 23/10

G 06 J 3/00

Н 03 К 13/20

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325 (088.8) (72) Автор изобретения

И. И. Холкин

Рязанский радиотехнический институт (71) Заявитель (54) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕ-СГЛАЖИВАЮЩИЙ

ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ЭКСТРАПОЛИРУЮЩИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение отнооится,к области преобразователей частотно-импульсных сигналов в код и может быть,использовано в качестве связующего элемента при сопряжении частотных датчиков с ЦВМ .в системах авторегули- 5 ро вания н управления, а также,как автономное устройство для измерения и экстраполяции частоты н ее производных.

Известен дифференцирующе - сглаживающий преобразователь зна коперемен ных час- 1Р тотно-импульсных сигналов в код, содержащий основной и дополнительный реверсивные счетчики с двоичными умножителями (1).

Однако этот, преобразователь обеспечивает измерение .сипнала в установившемся режиме 15 с нулевой динамической ошибкой только при аппроксимациями сигнала полиномом первой степени.

Известен также дифференцирующе-сглаживающий частотно. импульсный экстраполирую- 2р щий преобразователь, который содержит реверсивные счетч и ки, распределители импульсов, двоичные умножители iH делители частоты (2).

Известный преобразователь .при преобразовании частотно-импульсного сигнала, его опибающая является параболой, может измерять,сигнал в установившемся режиме с динамической ошибкой, .которая может составлять значительную величину (до 13%), кро- ЗР ме того,,он,не,позволяет измерять вторую производную сигнала.

С целью повышения точностл предсказания измеряемого сигнала и его производной на фиксирова1еный временной, интервал предлагаемый дифференцирующе-сглаживающий частотно-,имлульсный экстраполирующий преобразователь снабжен вторым дополнительпым реверсивным счетчиком с двоичным умножптелем, выход которого через первый делитель частоты соединен через вычитающее устройство с входом этого счетчи ка, через второй делитель частоты — с распределителем первого дополнительного .реверсивного счетчика и через третий делитель частоты — с распределителем основного реверсивного счетчика, входы второго дополнительного реверсивного счетчика соединены через вычитающее устройство, раслределптель и раздвигатель импульсов с входом частотомера и с выходом основного двоичного умножителя.

На чертеже изображена функциональная схема преобразователя.

Дифференцирующе-сглаживающий частот,но-,импульсный экстр алол ирующий преобр азователь содержит основной реверсивный счетчик 1, первый и второй дополнительные счетчики 2 и 8 с цепями обратной связи от знаковых триггеров 4 и 5, двоичные дополнительные умнож ители 6- — 8, вычитающее устройст532057 во 9, распределители 10 — 12, раздвигатель 18 совпадающих импульсов, делители 14 — 18 частоты, с помощью которых устанавливается необходимый интервал упреждения.

Вход устройства через раздвигатель 18, распределитель 10 и вычитающее устройство

9 соединен с суммирующим входом счетчика

8 и через распределитель 12 — с основным счет IHIHOvl 1. Вычитающ ий вход счетчика 8 че;рез вычитающее устройство 9, распределитель

10 и раздвигатель 18 соединен с вы: одом первого умножителя б, а также через распределитель 12 — с входом счетчика 1. Выход ум1ножителя 8 через делитель 14 частоты и вычитающее устройство 9 соединен с входом счетчика 8, через делитель Iб и распределитель

1I — с входом счетч1ика 2 и "- ерез делитель

17 и распределитель 12 — с входом счетчика!, Выход двоичного умножителя 7 через делитель 15 подключен и распределителю 10 и через делитель 18 —,к распределителю 12.

Выход умножителя б соединен с раздв игателем 18. Выход 19 счетчика 8 служит для измерения ускорения сигнала F,.(t), а выходы

20 и 21 счетчиков 2 и 1 предназначены для предсказания скорост1и изменения сигнала и его значения.

Работа устройства в динамике описывается системой уравнений

1 - (t) =,„, (fF ®+K15Ð ()+(К 4+

+ K1 у) Е8 (т) — F1 (т) + К,8 ° Е2 (т) ) Ут, 1 г

111вых, (t) = — l К18Р8(т) dt;

1 г

Увыхз(Ц 2в ) fFx(5) + К!51 2(Т) +

+ К14ЕЗ(т) Р1(т) ) Ь

F8(t) = РЛвых, (1);

F2 (1) = РОК вых,() 1

F1(f) = F0Nвых,(Ц где иь и2, и, — числа разрядов B счетчиках

1 — 3; N вых, (t), N вых, (1), N вых, (1) — текущие з начения ч1исел,в счетчиках 1 — 3, представленные в прямом коде с фиксированной запятой;

К14, K„K„К17, К,8 — коэффициенты передачи делителей 14 — 18 частоты. F, — значение опорной частоты для двоичных умножителей. Г1(t), F2(t), F8(t) — значение частот импульсных сигналов на выходе двоичных умножителей б, 7,и 8. т —,интервал времен1и, на который 1предсказывается скорость изменения текущего значения сигнала F,(t).

Для определения параметров преобразователя при предсказании текущего значения сигнала F,.(t) на,интервал т запишем передаточную функцию по сигналу ошибки =, (P) = 11 (P) — Ф,(P)

Мвв,., -. (P)

" 11 (Р) = „ „) „= 1+ Р + ", — оператор п1редсказания по параболическому закону;

Увых, (P)

10 Ф,(P) = :передаточная функция . () о преобразователя .по выходу 21.

Для предсказания текущего значения сигнала F,.(t) по параболическому закону без динамической ошибки по скорости и ускорению необходимо приравнять коэффициенты при

P и Р,в формуле (2), представленной в развернутом виде, нулю. При этом условии значения коэффициентов деления делителей

P 3BHbI

К15 К18

Т, 25

К14 Т К17 27 Т К18 К18 ()

1 1 2 где T, = 2", Fp

Т2 — — 2" IF0

При предс1казании скорости изменения текущего значения сигнала F(t) на интервал т передаточная функция по сигналу ошибки имеет вид

Ф „(P) =F12(P) Фг(Р) (4) Для предсказания текущего значения скорости изменения сигнала F,.(t) .по линейному закону без ди намичес кой ошибки, необходимо, чтобы коэффициент,при Р в развернутой формуле (4) равнялся нулю. Откуда вытекает, что

Т, К,, К15 + К!8

Т, К, Т, (5) 55

Таким образом, при предсказании текущего значения сигнала F,.(t) 1коэффициенты передачи делителей 14, 15 определяются по фор60 муле (3), а,при 1предсказании его пер1вой производной —:по формуле (5). Введение делителей 1б — 18 частоты обусловлено тем, что,необход имый интервал упреждения сможет быть как больше, так .и меньше величин Т1, Т2, в то,время 1как величины К14, К15, К18, К12, К18 где Я2(Р) = = Р (1 + Рт) — опеЖвых,(Р) Т, 40 ратор предсказания скорости и изменения сигнала F„(t) по линейному закону;

Nâ,b„,(Р)

Ф2(Р) — передаточная функция

45 преобразователя по выходу 20.

532057

Формула изобретения (6) К14 К17

Т, (7) Составитель В. Лякишев

Корректор И. Симкина

Текред Л. Кочемирова

Редактор Т. Янова

Заказ 927/121? Изд. № 1677 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» могут, принимать значения только меньшие или равные единице.

Для предсказания на интервал т тескущего значения сигнала F,.(t), снимаемо"o с выхода N„„> по параболическому закону без динамической ошибки по скорости и ускорению необходимо, чтобы коэффициенты передачи делителей 14, 15 определялись из выражений а для предсказания скорости изменения сигнала F,(t) по линейному за кону без динамической ошибочки коэффициент |передачи делителя 15 определяется .из выражения

Частотно-импульсные с итналы F (t), Fq(t) и Fz(t), линейно-связанные с соответствующими числовыми значениями N,„„-, (t), N „,„, (t), N„„,(t), представляют,предаказанные .на интервал т,полезную составляющую сигнала

F,(t) и ее первую и вторую производную.

Дифферанцпру1още - сглаживающий частотно-импульсный экстраполирующий преобразователь, содержащий реверсивные счетчики с подключенными и их входам распределителями импульсов и к выходам двоичными умножителями с делителями частоты, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности предсказания измеряемого сигнала и его производной на фиксированный временной интервал, он,снабжен вторым дополнительным реверсивным счетчиком с двоичным умножителем, выход .которого через первый

15 делитель частоты соединен через вычитающее устройство с входом этого счетчика, через второй делитель частоты — с распределителем первого дополнительного реверсивного счетчика 1и через третий делитель частоты — с рас2О прЕделителем основного реверсивного счетчика, входы второго дополнительного реверсивного счетчика соединены через вычитающее устройство, распределитель и раздвигатель импульсов с входом частотомера и с выходом ос25 новного двоичного умножителя.

Источники информации, пр11нятые во внимание,при экспертизе:

1. Авт. свид. СССР ¹ 196445, М. Кл.

G 0IR 23/10, Н 03 К 13/20, 11.03.66 г.

2. Авт. свил. СССР № 304618, Л!. Кл.

С 06 J 3/00, 02.07.68 r.