Дифференцирующее устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 1004,78 (21) 2601768/18-24с присоединением заявки Нов(53)м. ял,2. 6 06 С 7/18 Государственной комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 300680(72) Аворы изобретения Л.И,ГУтенмахер и С.Т,Тихончук Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(54) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к области достаточно сложно в наладке, настрой- автоматического управления и анало - ке и эксплуатации. говой вычислительной техники и пред- Наиболее близким по технической назначено длянахождения первой и 5 сущности к предлагаемому является второйпроизводных сигнала, поступа- дифференцирующее устройство, содерющего в смеси с шумом, уровень кото- жащее блок вычитания и цепочку инрого известен Иможет 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 в ени, соединенный пер- ния, другой вход которого являетсявым входом со входом устройства, при- входом устройства 1. чем выход элемента сравнения по -д э ента сравнения под- Недостатками устройства являютсяключен ко входу первого нелинейного его низкая помехозащищенность и нев од которого связан со вхо-" 5 высокая точность дифференцирования,дом первого фильтра и со входом пер- если на вход устройства полезный вого с ммато аумма ора, второй вход которого сигнал поступает в смеси с шумом тоРн с выходом первого интеграто"-" его производные на выходе могут знар , ых д первого сумматора через " чительно отличаться от истинных прора а выховторой интегратор связан со вторым 20 иэводных полезного сигнала,. входом элемента сравнения, - второй не-линейный блок, выход которого" подклею- - : Цель изобретения - повышение точчен к входу второго фильтра,а также ности и помехоустойчивости. второй и третий сумматоры и двамас- - 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 в себя УПРавляемЫе нелинейные блоки три последовательно соединенных инвесьма трудоемко для технической тегратора, выход. последнего йз кото- реализации. Кроме того, устройство З 0 рых соединен с вторым входом блока, вычитания, дополнительно содержитэлемент сравнения, корректирующийблок и ключ, при этом первый входэлемента сравнения и вход корректирующего блока подключены к выходублока вычитания, второй вход элемента сравнения соединен с вторымвходом устройства, вход первого интегратора через замыкающие контактыключа связан с выходом корректирующего блока, а через размыкающиеконтакты - с шиной нуленого потенциала, выход элемента сравнения соединен с управляющим входом ключа,а также тем, что корректирующийблок содержит два сумматора и двапоследовательно 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.1 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, 11,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, подаетсянапряжение 06, пропорциональное величине среднеквадратического значения шума. Если абсолютная величинарассогласования (ненязки)на выходеблока 1 оказывается больше П 6, элемент 7 замыкает ключ 5, и сигнал рассогласования через корректирующий блок б поступает на вход интегратора2, Поскольку корректирующий блок б обеспечивает устойчивость замкнутой . системы, рассогласование уменьшается.Как только абсолютная величина рассогласования становится меньше 11, 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 следящей системы (ныход интегратора 4) Формула изобретения 1. Дифференцирующее устройство, 55 содержащее блок вычитания, первыйвход которого соединен с первым входом устройства, и три последовательно соединенных интегратора, выход последнего из которых соединен щ с вторым входом блока вычитания,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, устройство дополнитель.но содержит элемент сравнения, корректирующий блок и ключ, при этом отличается от входного сигнала неболее, чем на величину дисперсии шума,При этом производные входного сигнала на выходах интеграторов 2 и 3устойчивы и не содержат значительной шумовой составляющей. Это объясняется тем, что схема начинает отрабатывать рассогласование только тогда,когда оно превышает величину шумаво входном сигнале, а, следовательно,это рассогласование действительно.имеет место относительно полезногосигнала, оно не является следствиемшума.Чем больше величина шума во .входном сигнале, тем более приближенно15 получаются первая и вторая производные полезного сигнала. Однако прилюбом значении шума во входном сигнале получаемое решение устойчиво,более того, при стремлении к нулю2 О дисперсии шума во входном сигналеполучаемые значения производных стремятся к точным значениям производныхполезного сигнала,При отсутствии шумов ключ 5 находится нсе время в замкнутом состоянии, и передаточная Функция устройства от входа к выходу интеграторов2-4 имеет следующий нид (с точностьюдо высокочастотного сглаживающегооператоРа, расположенного в знаменателе) .И (р) = Т Т рИ(р) й Т 4 рХ(р) = 1,где р - оператор Лапласа;Т,Т -постоянные времени интеграторов,Таким образом, дифференцирующееустройство, принцип действия которого основан на динамическом методе40 моделирования некорректных задач,позволяет получить приближенныеустойчивые значения первой и второйпроизводных полезного сигнала, согласованные с погрешностью входных дан 45Положительный эффект от использования устройства заключается н возможности построения простыми техническими средствами дифференциаторов соптимальными точностными характеристиками.744630 6 ЬасСоставитель Т.ОсиповРедактор А.Долинич Техред Н. Бабурка Корректор Н. Стец Заказ 3818/1И ССС 5 ЦНИИП по 13035, Тираж 751Государственного комитета елам изобретений и открыти осква, Ж, Раушская наб. Подписно 4/ лиал ППП 1 Патент, г. Ужгород, ул. Проект 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.1, 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 спервым входом второго сумматора,первый вход первого сумматора является входом блока, выход. первогоинтегратора соединен с вторыми, авыход второгоинтегратора - с 1 ретьйми входами сумматора, выход второгосумматора является выходом блока,Источники инФормаций,принятые во внимание" при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9532864, кл. О 06 0 7/18, 19752, Авторское свидетельство СССР9411466, кл, С 06 6 7/18, 1972