Способ определения момента сопротивлениячастот двух последовательностейимпульсов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сееэ Севетсвик

Сециаектичеаких

Расвубаик

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (е! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 05.01. 78 (21) 2563734/18-21 (55)M Кл. с присоединением заявки Й9

G 01 R 23/02

Государетвеваый коивтет

СС СР оо делан .азобретеаяй в открытия (23) приоритет

Опубликовано 23,0431. Бюллетень N9 15 (53) УДК621.373 (088.8) Дата апубликования описания 23 . 04 . 81 (72) Автер изобретения

Ю.В. Каллиников (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА СОВПАДЕНИЯ

ЧАСТОТ ДВУХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ

ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и автоматике и может быть использовано.при конструировании прецизионных нульорганов в динамических цифровых системах автоматического измерения и управления, в которых используются частотно-импульсные сигналы.

Известны устройства, реализующие способы определения момента совпадения сравниваеееех частот при перемене знака непрерывно определяемой разности частоты сравниваемых сигналов (11.

Однако такие устройства харак- 15 теризуются низкой статической и динамической точностью и эффективностью использования толъко на высоких частотах.

Наиболее близким к предлагаемому 29 является способ измерения момента совпадения частот двух последовательностей импульсов, например такущей и заданной частот, основанный на измерении периода следования . 25 импульсов заданной .частоты и заключающийся в том, что задерживают импуль сы текущей частоты на время, равное периоду следования импульсов заданной частоты, и определяют момент 30 совпадения задержанных и незадержанных импульсов текущей частоты. Способ отличается более высокой точностью и быстродействием, так как сравнение входных частот производят в каждом периоде текущей частоты (21

) Однако этот способ позволяет получать высокие метрологические показатели только для медленно н моно тонно изменяющейся текущей частоты в диапазоне изменения частот, при котором приращение периода незначительно. Для учета динамики приходится расширять один из сравниваемых импульсов, чтобы не пропустить моменты, когда периоды,сравняются.

Это снижает точность способа. Особенно низка эффективность применения способа для быстроизменяющегося текущего сигнала в нижней части диавазона изменения. Приращение периода для таких сигналов может быть настолько большим, что момент совпадения частот будет потерян и способ теряет работоспособность. Это ограничивает его область применения.

Цель изобретения — увеличение точности и расширение области применения.

824070

Поставленная цель достигается тем,: что в способе, основанном на определении момента совпадения незадержанных и задержанных на временной ин. тервал, кратный измеренному периоду заданной частоты, импульсов частоты, функционально связанной с текущей, измеряют. каждый период текущей час,тоты, Фиксируют значения и+1 (где

n - порядок наивысшей производной по времени функции изменения текущей частоты) предыдущих периодов теку- щей частоты и закончившегося перио-, да заданной частоты, формируют и+1 последовательностей импульсов с частотами, обратно пропорциональ ными зафиксированным значениям перно- > дов с коэффициентом пропорциональности k (k - любое положительное число больше 1),формируют последовательность импульсов текущей частоты, .умноженной на коэффициент k,ñêîð- 20 ректиронанной в зависимости от величин приращения текущей частоты за предыдущий период и ее производных по нремени,и определяемой по,выражению г <т. <=к(в,<т< + <+ Ц $+<<< В), т 1+< т 1 О. ° ° ° т где (Т. ) и ь1 .(Т„) — мгновенное значение теку. щей частоты В середине i-ro периода и ее (3) приращение;

"т — производная

j-го порядка

)=1 и) 35 текущей частоты по времени в конце i-ro периода;

k - коэффициент 40 пропорциональности; с и — моменты окон

1 1+.< чания 1-го и (i+1)- o периодов Т„ и 45

Т) „ текущей частоты, а кратность деления периода заданйой ,частоты выбирают равной k.

Сущностью способа является кванто- $Q вание сравниваемых периодов, т.е. деление их на одинаковое количество частей и сравнение по величине каждой части сравниваемых периодов. Поскольку период заданной частоты меняется редко и н процессе сравнения остается неизменным, то его можно иоделить иа равное количество частей, например, образуя пропорциональный .периоду код путем. квантования его частотой, уменьшенной в М раэ. При этом время задержки в М раз меньше периода заданной частоты. Период же текущей частоты нельзя делить иа равные части, поскольку ои меняется но времени, поэтому меняются во вре 65 мени и части ее периода. Для получения переменных во времени частей периода текущей частоты производят следующие операции. Измеряют каждый период текущей частоты f (с),например, путем квантования его ймпульсами образцовой частоты F = - -, получая

f код NT (t) Тт (с). Fo, и фиксируют н памяти и+1 предыдущих значений кодов периода, текущей частоты, где и — порядок наивысшей производной по времени текущей частоты. Затем формируют n+1 последовательностей импульсов с частотами следования, обратно пропорциональными зафиксированным кодам периодов текущей частоты с коэффициентом пропорциональности k, Эту операцию производят, например, путем деления образцовой частоты f< = kF< на коэффициенты деления и т (t ) . При этом получают

K Fo

"(" н м () = "(" тт т 1 О

Fò(Ti- )

F (т. <= к я (тт -n- т соответствующие увеличенным в k раз мгновенным значениям текущей частоты в середине, соответствующего периода.

Затем из двух полученных частотных последовательностей импульсов Г (Т.) т и F (Т„ „ ), соответствующих увеличенным н k раз мгновенным значениям текущей частоты и двух предшествующих текущему периодах, формируют последовательность импульсов ьi=,(т„) р (т„)-,.(т„.,) k.üþ,(ò;) ранную половине увеличенного н k раз приращения мгновенного значения текущей частоты за время предыдущего периода T . Затем формируют и последовательностей импульсов, частоты которых пропорциональны всем производным по времени текущей частоты.

Полученные последовательности импульсон непрерывно интегрируют на текущем периоде, причем кратность интегрирования выбирают равной порядку производной, которой пропорциональна интегрируемая частота, т.е. частоту, пропорциональную производной j-ro порядка, интегрируют j раз. После этой операции получаются последонательности импульсов с частотами, равными текущим приращениям форми.руемой частоты и пропорциональными всем производным текущей частоты, изменяющимся в функции от времени.

Затем производится суммирование сформированных импульсных последоватЕльиостей по зависимости

< ц. ьЮ <ч) Д i <<< < < < =1

824О70

Формированная частота Г () представляет собой мгновенное значение (в произвольный момент времени внутри временного интервала Т .1,, текущего периода) умноженной в k раз текущей частоты, скорректированное половиной ее приращения за прошедяий t-период и текущими приращениями, пропорциональными всем производным.текущей частоты по времени, и характеризуется малыми динамическими погрешностями преобразования и близка по величине в каждый момент времени .к модулирующей Функции F>„, Последний член зависимости (1) ра-* вен сумме корректирующих. сигналов, представляющих собой текущие приращения n . (t) формируемой частоты ()

Fz(t) и полученных соответствующим — кратным интегрированием всех производных, содержащихся в функции изменения текущей частоты. Это выражение имеет следующий вид

Ф.. <(:,(+(=L Ц "" $ к1(ц(,.>а4к(("1,Р,(((УФ 1 т 1 .1 11 "(,((П 1 "((Ц1" f (9+) р Е

g y g ) +Ут(Д%т Й ) <3+ + &Г (+1).

++- + —;Т-- ."1 °

Сумма первого и третьего членов в ,выражении (1) представляет собой частный случай выражения ряда Тейло, ра для функции одной переменной,непрерывной, имеющей п производных и переменное приращение аргумента в ви,де текущего времени с. Так как (n+1)-я производная равна нулю, то остаточный член ряда Тейлора Rn=O.

Процесс образования частоты

F (T;+„) с коэффициентом умножения

k3 йоясняется временными диаграммами на чертеже.

Соответствующая ей последовательность импульсов показана на участке Э . Ha участке е показана последовательность импульсов с периодом слеTú дования для двух значений заданk ной частоты 1 и 6> На участке g показана последовательность импульсов на выходе управляемой линии задержки. Как видно иа временных графиках, при сравнении на совпадение иеэадержанного импульса частоты Fz (t) с задержанным на величину t - ТХ

Ъ k пропуска момента совпадения сравниваемых частот для всего диапазона изменения не происходит, причем ошибка 8 в определении момента совпадения аГО по сравнению с ис" .тинным моментом совпадения йУ„О существенно уменьшается по сравнению с известным способом. При увели-. чении коэффициента умножения k точность возрастает прспорциснально.

Таким образом, сравнение уменьшенного в k раз периода заданной частоты с периодом умноженной в k раз текущей частоты, скорректированной по значению приращения за преды- дущий период,и проиэводныс по времени.текущей частоты позволяет существенно увеличить точность cnoñoáä.

1п .и расширить область применения для функций изменения текущей частоты по произвольному закону, подчиняющемуся ограничениям для воэможности разложения функции в ряд Тейлора.

15 Формула изобретения

Способ определения момента совпадения-частот двум последовательностей импульсов, например текущей и заданной, основанный на определении момента совпадения незадержанных и задержанных на временной интервал, кратный измеренному периоду заданной частоты, импульсов частоты, функционально связанной с текущей, о т25 л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности н расширения области применения, измеряют каждый период текущей частоты, фик.сируют значения и+1 (где и — порядок

Наивысшей производной ro времени функции изменения текущей частоты) предыдущих периодов текущей частоты и закончившегося периода заданной частоты, формируют и+1 последоваЗ5 тельностей импульсов с частотами, обратно пропорциональными зафиксированным значениям периодов с коэффициентом пропорциональности k,(ãäå любое положительное число больше 1), 4О формируют последовательность импульсов текущей частоты, умноженной на коэффициент k, скорректированной в зависимости от величин приращения текущей частоты за предыдущий период и ее производных по времени, и опре45 деляемой согласно выражению

Q;„)=i((QT;) 1 &(Т) Р $$ 111 ) (3)

ЗФ1 Ф.„50 где Г. (Т„) и Д Г„.(Т- ) — мгновенное значение теку" щей частоты в . середине i-го периода и ее55 приращение; (t. ) -. производная

g-ro порядка (j=1...n) текущей частоты

60 по времени в конце i-ro периода; коэффициент пропорциональ-

65 ности;

824070

ВНИИПИ Заказ 2100/64 Тираж 732 Подписное

Филиал ППП "Патент",.r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

t u t - моменты окончания l-ro (i+1) -ro периодов Т и

Т текушей частоты, а краФность деления периода заданной частоты выбирают равной k, >

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

М 235414, кл. G 06 R 7/02,11.12.67

2. Автооское свидетельство СССР

Р 311212 кл. G 01 R 23/02,24.02.69 (прототип).