Дифференцирующее устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 7 18 11 1 1 РЕТЕНИЯ ЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙ атор, первый я входом устрой и третий м, что, с ц числения пр одного шума ок моделиро ющей входно го соединен ные последоватретьего интегрым входом сумо соединен с их интеграт одом комму ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Одесский ордена Трудового Краго Знамени политехнический инстит(56) 1. Авторское свидетельство ССВ 2140042, кл. 6 06 С 7/18, 1975,2Авторское свидетельство СССРУ 744630,кл. С 06 С 7/18, 1980 (пртотип).(54)(57) 1. ДИФФЕРЕН СТВО, содержащее сумм вход которого являет ройства, первый, вт интеграторы, соедине тельно, причем выход ратора соединен с вт матора, выход которо Яц 1101845 А входом корректирующего блока и с первым входом элемента сравнения, блокопределения дисперсии, через которыйвход устройства соединен с вторымвходом элемента сравнения, выходкоторого соединен с управляющим входом коммутирующего блока, первый вхокоторого соединен с выходом корректирующего блока, а выход - свходом первого интегратора, выходыпервого и второго интеграторов являются соответствующими выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я лью повышения точнос оизводных при наличииустройство содержит щ вания полезной составго сигнала, входы кото- ЦР ы с выходами соответствую.с ров,а выход - с вторымирующего блока:, н-.". .): - .:сшта -"Г 1:;)т;. 2. УСтРОйСтна Г:О .Г). г ОЧ а Юфщ Е Е С я тЕМ, ЧтО б-)г)К;1-.глирования полезной составляющей НОГО СИГНаЛа СадЕржИт трн Масщтаб,г рующих элемента и сумматор,. входа; масштабирующих элементов янля:г)тся .;Хг дами блока, их выходы соединены , :. о ответствующими входами сумматора ход которого является ныкоцГьм б)-к3. Устройство по пп.1 и 2 го Ч а Ю Щ Е Е С Я тЕМ, Чтп, Г ЦЕЛГЮ вышения точности., блок моделирэна,;зобретение относится к авто:1 ат ке и аналоговой вычислительной технике и гредназначено для н;1 х жде 1 пе 1)вой н второй нраизнодньн -.ИГ 1 ал: 1 поступающего на вход н смес с ; )с уровень которого не известен 1 . з; изменяться Б широких г 1 реде).о:,, Известны диФФеренцирующне уг -эо= ва замкнутого типа, н котовых ро: Водные вычисляются за счет инте-э-: руЮщЕЙ ОбратНОй СняЗИ) 12 ,Известно устнойстно Гтг -,1 РЕЛЕЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. )1 ггЛЬ 1"Зг, "г; г= раторы, сумматоры об.-с гю КУПНОСтн МНОГОКЭНТгР 11 УЮ ЗНЧН;г";У динамическую систему, раб)о.В)нщую"Ьг)Г -г 1 У роваНИЯ Прн ВОЗДЕИСТНБИ НХпт).г тг)г ггпу .Наибол ес близким по т-"х;, . г - ;сущчости к изобретению янляетгя 1 НГ) ференцируощее устрой 1" тно дс о, - ;", ) рп г 1 ОСЛЕчОВатЕЬНО СОЕГ 1 иггг "г . т. ИНТЕГратОра, ВХОДНОЙ Су)Х)атэа г. "110 ТОРОГО ЧЕРЕЗ КОРР 91 ТКРУМРИ-"гг И ПЕрЕКЛЮЧаТЕЛЬ СОЕДИНЕН С 1=, Гг)т ); Ь, первоГО интегратора, ныхо,ц г) " Г интегратора соединен с вход," ТОРа) ВХО: УСТРОйСТз ЧЕР;:З определен 1 я дисперсии соединен НИМ ИЗ ВХОДОН ЗЛЕМЕ Нта С Ранг);1 гггт Я ГОЙ ВКОд котороГО со:-"Дипел " 1.сумматора 2:3.В ИЗВЕСТ 11 ОМ УеггтПОйг;,ТВЕ П-.,и шеийи ООибки контура до з)яа"ен),Г ДИС)1 ЕрСИИ ВХГ)ННОГО 11 гиа Н;ГО 1 П О3 110182(с соответствующими входами сумматора, выход которого является выходомблока.При этом блок моделированияполезной составляющей входного сигнала содержит три умножителя итри дополнительных масштабирующихэлемента, при этом первые входы первого, второго и третьего умножителей соединены с соответствующимиОвходами блока, вторые входы - соответственно с третьим, первым и вторымвходами блока, а выходы умножителей через соответствующие дополнительные масштабирующие элементы -с дополнительными входами сумматора.На фиг.1 представлена схема дифференцирующего устройстваф наРФиг.2 и 3 - возможные реализациифункционального преобразователя,моделирующего полезную составля(ощуювходного сигнала.Дифференцирующее устройство содержит сумматор 1, интеграторы 2-4,корректирующий блок 5, блок 6 моделирования полезной составляющей входного сигнала, элемент 7 сравнения,блок 8 определения дисперсии иблок 9 коммутации, Блок 6 можетсодержать сумматор 10 и масштабирующие элементь 1 11(-13 или умножители 14-16, масштабир:ющие элементы17-22 и сумматор 23.Пусть Е(1, - сигнал, который поступает на вход в смеси с шумом, х(Ц35искомая вторая производная этогосигнала. С целью обеспечения устойчивости в устройстве решаетсяуравнение40- "рх(р(,(рр(р(- - ". (р(, (1( где 1 коэффициент усиления ччтгратора 2 рР45 % (Р 1- передаточная Функциякорректирующего звена, обеспечивающая устойчиьостьсхемы и анериодическийхарактер переходного 50процесса.Блок 6 предназначен для Формирования приближенной (аппроксимационной) модели входного сигнала, В,качестве примера приводятся два возможных 55 варианта построения указанного блока,На Фиг,2 представлен вариант блока 6, формирующий модель входного 5 4сигнала в соотвстствии с дифференциальным уравнением3= с(".( ач . аз (г 12 3где 9, ъ, ( - приближенные значения(Оценки) неизвестных производных входного сигнала(т.;, Гн и сглаженного (Отфильтрованноеот шума) входного сигнала(1 , которые Формируются на выходах интегратоРОВс( ц,.а - коэффициенты усиления.( 2 3масштабирующих элементов1 1 - 13.фиг,3 соотвс:стлрет другому воз - можному вари=. вгполнения блока б, в Оответстьии с которым модель входного си:нала сформирована как реше -ние нелинейного,.еифференциальногоуравненияч Ь .(+Ь Р 1.,д 1(з+ - Х.Р . (3)Устройство работ,Гет следующим образоНа первыи вход с 5 мматор 1 и на вход блока Я определения дисперсии постут 1 ает входной си. нал, представляющий собой смесь полезного сигнала с шумом неизвестн й интенсивности, Блок 8 выдает сигнал, пропорциональный величине дисперсии шума во входном сигналер который поступает на вход элемента 7 сравнения, Если в процессе решения абсолютная величина небапанса (невязки) решаемого уравнения, которая образуется на выходе с 5 мматора 1, оказывается больше значения дисперсии шума, то элемент 7 сравнения переключает блок 9 коммутации в верхнее положение, и соединяет выход корректирующего блока 5 со входом интегратора 2, При этом ".:.ма интегрирует уравнение (1) устойчивость и апериодический характер переходного процесса гара СГируется выбором передаточной функции блока 5, Схема отрабатывает рассогласование с малой постоянной времйни, определяемой величиной коэффициента усиления интегратора 2, галичина напряжения на выходе сумматора 1 уменьшается, Как только она становится меньше дисперсии шума, блок 9 коммутации соединяет вы" ход блока 6 с входом интегратора 2.т.е: -П(т цттитщт При этом замыкается контур. Включающий блоки 2,3, 4 и 6 и устройствоначинает интегрировать уравнение:,2) или (3), представляющее собой модель полезной составляющей входногосигнала с начальными условтлями, существовавшими на Выходе интеграторов 2-4в момент переключения. Б таком режимеустройство работает до тех пор покаразность между реальным Входным сиг, - т бналом и сигналом на выходе интегратора 4, получаемым в результате интегрирования уравнения (2) ипи ,3)тне превысит величины дисперсии,Таким образом, решение на Въсходеинтегратора 2 (значение второй производной входного сигнала) представляет собой функцию, отдельные куст(.ьт,Гкоторой есть решение уравненияИЛИ (3) - ПрнбЛККЕННОй ЯГ(ПДОКС 11 ЛЯ- .1 тЦионной) модели ВхоДного сигнал(1.т,е. решение получается В виде .;усоч .но-полиноминальной аппроксимациивторой производной входного сигнала,ПЕРЕХОД С ОДНОГО ИНтЕРВЯЛЯ Ят(ПРОК .симации моделью входного сигналя нядругой участок осушествляется с Очзн;маттой постоянной времени, опрев(ляемой большим коэффициентом ус гения 1( интегратора 2,.Параметры модели, ,т. е,. коэффнцкенты усиления масштабирующих БГе -ментов 11 - 13 или 17-22 опредтеляютсттаприорно так, чтобы Б средел 11(тде -:.,ттКСИМИОО:.)Я.:1 Я ВСЕ МНОЖ(=СТБЯ ВХОД ттт(.;-ЯЛОВ, ттСЗМОЖЕН СЛуЧай, КОГ,.".,:-КО(кой с 1 гнял Б точностк Описьттт оттетт 1 Б ялов,енттой Б блок (ття г(трой, твс позволяет получить 1(ттт".11)е Г ротз Б БББ 1 е ттоле ногт" ст,т - тала,ттЯЖЕ ПРт. НЯЛИЧКИ ШУМа На ВХОДЕ,что ттриь тт 1 пмяльво невбзтложнс Биз в ест нем устрсйстве еде решениеполучается з виде кусочно-пОстоянной ттт. К Ц И 1 Л В Р Е 14 Е Н ИКроме. тот о, В предлагаемом уст- ЛОГ.ство за счст использования более точной аппроксимации йначтлтельно увеличлвястся интервал Времени, .Б(З 1(К:. ХстТОРОт О ЗНЯ 1 НКЯ ПРОКЗБОД;Ъ; (1 тООМИОтЗТСЯ КЯК ОЕШЕНКЕ УРЯВНЕ - , .,: . угтлсЕтт т2 т КЛИ т 3), ЧТО В - г т О тт. Бвт;, ВЕДЕТ т( тКЕНЬ(ЯЕНИЮ стотът переключений блока 9 коммуЯтии :", :ЛЕДОВатЕЛЬНО, К ПОВЪПттЕНИЮ.-ДЕ(Ност И,Каттрт мер т-тя чебъттпевской аппроксит ттн(т.титл 11 я интервале 0,1) с го-.ттлс(тью До 017 требуется .О-":3 Ут ЯСТКОН ПРИ ИСПОЛЬЗОБЯНКИ КУ , очно-г:Клейн(тй яппрокстлмации. 1(.Л( ЖКТЕЛЬНЫй ЭффЕКТ ОТ ИСПОЛЬ- тт : (,б-:Е-Ения ЗЯКЛЮЧаЕтСЯ Б т,тУ(ШЕ 1 РПЛ Т"(НОСТ.ЛЫХ И ЧЯДЕЖНОСТ"т т ят(т е,и:;сти 1( дифйетэенпткръющкх - т;,тт ГВ т " -,ттт,ттяттс.стт(Ъту яттр т"Иф - т-Ъцтрэва:тия ЭаШуМЛЕННЫХ Сит НЯЛОБ