Дифференцирующее устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ay —

{22) Заявлено 1004.78 (21) 2601768/18-24 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет— ($ ) ) )(Л.2

G G 7/18

Госуйарственинй комитет

СССР но лелам изобретений и Отнрытнй

Опубликовано 30.06.80. Бюллетень М9 24 (53) УД 681. 335 (088.8) Дата опубликования описания 300680 (72) Ав оры изобретения

Л.И.Гутенмахер и С.Т,Тихончук

Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (7f) Заявитель (54) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области достаточно сложно в наладке, настройавтоматического управления и анало- ке и эксплуатации. говой вычислительной техники и пред- Наиболее близким по технической назначено для нахождения первой и 5 сущности к предлагаемому является второй производных сигнала, поступа- дифференцирующее устройство, содерющего в смеси с шумом, уровень кото- жащее блок вычитания и цепочку инрого известен H может быть пере- теграторов, вход первого из которых мен )ым. соединен с выходом блока вычитания, а выход последнего интегратбра соеИзвестно устройство, содержащее динен с одним входом блока вычитаэлемент сРавнениЯ, соеДиненный пер- ния, другой вход которого является вым входом со входом устройства, при- входом устройства (о1. чем выход элемента сравнения под- Недостатками устройства являют я с к ючен ко вхоДУ пЕРвогО нелинейного его низкая помехозащищенность и неблоха, выход котоРого свЯзан со вхо-" (5 высокая точность дифференцирования, Дом пеРвогО фильтра и со вхоДом пЕР- если на вход устройства полезный вого сУмматоРа, втоРой вход которого сигнал поступает в смеси с шумом то св зан с выхоДом первого интегратО"- его производные на выходе могут знаа atmoP nePaoro сУмматора ieреэ чительно отличаться от истинных про второй интегратор связан со вторым 20 иэводных полезного сигнал иэводных полезного сигнала.. входом элемента сравнения, — второй не- линейный блок, выход которого"подкхй- -- Цель изобретЕниЯ вЂ” повышение точчен к входу второго фильтра,а также ности и помехоустойчивости. второй и третий сумматоры и два мас- - Укаэанная цель достигается тем, штабирующих блока (1). 25 что устройство, содержащее блок вычитания, первый вход которого соедиОднако это устройство, включающее нен с первым входом устройства, и

s себя управляемЫе нелинейные блоки,, три последовательно соединенных инвесьма трудоемко для технической тегратора, выход. последнего йз котореализации. Кроме того, устройство З0;,рых соединен с вторым входом блока

744630, вычитания, дополнительно содержит элемент сравнения, корректирующий блок и ключ, при этом первый вход элемента сравнения и вход корректирующего блока подключены к выходу блока вычитания, второй вход элемента сравнения соединен с вторым входом устройства, вход первого интегратора через замыкающие контакты ключа связан с выходом корректирующего блока, а через размыкающие контакты — c шиной нуленого потенциала, выход элемента сравнения соединен с управляющим входом ключа, а также тем, что корректирующий блок содержит два сумматора и два последовательно соединенных интегратора, вход первого из которых сое- . цинен с выходом первого и с первым входом второго сумматоров, первый вход первого сумматора янляется входом блока, выход первого интегратора соединен со вторыми, - а выход второго интегратора — с третьими входами сумматоров, выход второго сумматора является выходом блока.

На фиг.l представлена блок-схема дифференцирующего устройства; на фиг.2 — блок-схема корректирующего блока.

Устройство содержит блок 1 вычитания, интеграторы 2-4, ключ 5, корректирующий блок б, элемент 7 сравнения.

Корректирующий блок 6 .включает сумматоры 8, 9 и интеграторы,10, ll, Устройство работает следующим образом.

На вход блока 1 вычитания поступает смесь полезного сигнала с шумом.

На вход элемента 7 сравнения, т.е. на второй вход устройства, подается напряжение U6, пропорциональное величине среднеквадратического значения шума. Если абсолютная величина рассогласования {ненязки)на выходе блока 1 оказывается больше Ub элемент 7 замыкает ключ 5, и сигнал рассогласования через корректирующий блок б поступает на вход интегратора

2. Поскольку корректирующий блок б обеспечивает устойчивость замкнутой . системы, рассогласование уменьшается.

Как только абсолютная величина рас согласования становится меньше U6, нход интегратора 2 подключается к шине нулевого потенциала.

При наличии шума во входном сигнале не имеет смысла отслеживать этот сигнал с точностью, превышающей дисперсию шума, так как в противном случае этот шум будет дифФеренцироваться и может полностью подавить значения производных полезного сигнала.

Поэтому отслеживание ведется так, чтобы небаланс на выходе сумматора 1 не превышал величины шума во нходном сигнале, т.е. сигнал на выходе сле дящей системы (ныход интегратора 4) отличается от входного сигнала не более, чем на величину дисперсии шума.

При этом производные входного сигнала на выходах интеграторов 2 и 3 устойчивы и не содержат значительной шумовой составляющей. Это объясняется тем, что схема начинает отрабатывать рассогласование только тогда,когда оно превышает величину шума во входном сигнале, а, следовательно, этб рассогласование действительно. имеет место относительно полезного сигнала, оно не является следствием шума.

Чем больше величина шума во .входном сигнале, тем более приближенно

15 получаются первая и вторая производные полезного сигнала. Однако при любом значении шума во входном сигнале получаемое решение устойчиво, более того, при стремлении к нулю

;И дисперсии шума во входном сигнале получаемые значения производных стремятся к точным значениям производных полезного сигнала.

При отсутствии шумов ключ 5 находится нсе время в замкнутом состоянии, и передаточная функция устройства от входа к выходу интеграторов

2-4 имеет следующий нид (с точностью до высокочастотного сглаживающего оператора, расположенного в знаменателе) .

2. 3 4

,(р) =- Т, V.

Х„(р) = 1, где р — оператор Лапласа;

Т,ТД -постоянные времени интеграторов.

Таким образом, дифференцирующее устройство, принцип действия которого основан на динамическом методе

4р моделирования некорректных задач, позволяет получить приближенные устойчивые значения первой и второй производных полезного сигнала, согласованные с погрешностью входных дан45

Положительный эффект от использования устройства заключается н возможности построения простыми техническими средствами дифференциаторов с оптимальными точностными характеристиками.

Формула изобретения

1 Дифференцирующее устройство, содержащее блок вычитания, первый вход которого соединен с первым входом устройства, и три последовательно соединенных интегратора, выход последнего из которых соединен щ с втбрым входом блока вычитания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, устройство дополнительно содержит элемент сравнения, корректирующий блок и ключ, при этом,!

744630 6 фы

Составитель Т.Осипов

Техред Н. Бабурка Корректор Н. Стец с

Редактор A.Äoëèíè÷

Заказ 3818/15 Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 первый вход элемента сравнения и вход корректирующего блока подключен к выходу блока вычитания, второй вход элемента сравнения соединен с вторым входом устройства, вход первого интегратора через замыкающие контакты ключа связан с выходом корректирующего блока, а через размыг". кающие контакты — с шиной нулевого потенциала, выход элемента сравнения соединен с управляющим входом ключа.

2. Устройство по п.l, о т л ич а ю щ е е с я тем, что корректирующий блок содержит два сумматора и два последовательно соединенных интегратора, вход первого из которых соединен с выходом первого и с первым входом второго сумматора, первый вход первого сумматора является входом блока, выход. первого интегратора соединен с вторыми, а выход второго интегратора - с третьйми входами сумматора, выход второго сумматора является выходом блока.

Источники инФормаций, принятые во внимание" при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9532864, кл. G 06 G 7/18, 1975, 2. Авторское свидетельство СССР

9411466 кл . G 06 G 7/18, 1972 (прототип) .