Адаптивное дифференцирующее устройство

(19) 18 ЕТ м корректирующего й размыкающий кон выход з пер лючаю оединен с лока чере ыходн с щего блока, а гратора соеди цемента сравн ра соединен с кт Ьере ко следнего ин я ом вторым вхо выход комп щим входом правля рато пере вого Краий инстиуд ес лючающего б в являются в лич ающ лока, выходами тор о т ходы инте устройств ьство ССС 1972,тво СССР 1980иост ер зн ате выходвторой щег квад нен с убырсный реклю перв го интегратор ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛДМ ИЗОБ ЕТЕНИй И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИ(71) Одесский ордена Трного Знамени политехничтут(54)(57) АДАПТИВНОЕ ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕУСТРОЙСТВО, содержащее элемент сравнения, первый вход которого является входом устройства, а выход .соединен с входом корректирующего блокаи с первым входом компаратора, блокопределения среднеквадратичдскогозначения шума, вход которого соединен с входом устройства, а выход - свторым входом компаратора, цепь иэтрЕх соединенных последовательноинтеграторов, вход первого из которых ем, что, с целью повышения точности, помехозащищенности и над .в работе, оно содержит тригг ка, переключатель и формиров монотонно убывающей функции, корректирующего блока через размыкающий контакт переключ блока соединен с входом триг ка, выход которого соединен ляющим входом переключателя, ход блока определения средне тичного значения шума соед входом формирователя монотон вающей функции, прямой и инв выходы которого через переклю тель и замыкающий контакт пе щего блока соединены с входоИзобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительнойтехнике и предназначено для определения первой и второй производной сигнала, поступающего в смеси с шумом, уровень которого неизвестен и может изменяться в широких пределах.Известно устройство содержащее блок вычитания и цепочку интеграторов, вход первого из которых соединен с выходом блока вычитания а выход последнего интегратора соединен с одним из входов блока вьгчитания другой вход которого являет- чся входом устройства 11 .Недостатками извест ого устройства являются его низкая ггомехозащищенчость и невысокая точность дифференцирования, так как при наличии шума во входном сигнале производная полезного сигнала также содержит шумовую составляющую.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является дифференцирующее устройство, содержащее элемент сравнения, первый вход которого соединен с первым входом устройства, три последовательно соединенных интегратора, выход последнего из которьгх соецинен с вторым входом элемента сравнения, компаратор, корректирующий блок, переключающий блок, при этом первый вход компаратора и вход корректирующего блока подключены к выходу элемента сравнения, второй вход компаратора соединен свыходом блока определения среднеквадратического значеня шума, вход первого интегратора через замыкающие контакты переключающего блока связан с выходом корректирующего блока, а через раэмыкающие контакты - с шиной нулевого потенциала, выход компаратора соединен с управляющим вхоцомключа,12.Недостатком описанного устройства является низкая точность дифференцирования, так как при размыкании следящей системы сигнал на выходе первого интегратора представляет собой недостаточно точную кусочно-постоянную аппроксимацию второй производной полезного сигнала, Кроме того при срабатывании реле на вхоце первого интегратора может иметь место скачок напряжения, так как происходит подключение входа первого интегратора к нулевому потенциалу.Цель изобретения - повышение точности, помехоэашищенности и надежности в работе.Поставленная цель достигается тгм, что адаптивное дифференцирующее устройство, содержащее элемент сравнения, первый вход которого является входом усчройства, а выход соединен с входом корректирующего блока и с первым входом компаратора, блок определения среднеквадратического значения шума, вход которого соединен с входом устройства, а выход - с вторым входом компаратора, цепь из трех соединенных послед вательно интеграторов, вход первого из которых соединен с выходом корректирующего блока через первь.й размыкающий контакт переключающего блока, а выход последнего интегратора соединен с вторым входом элемента сравнения, выход компаратара соединен с управляющим входом переключающего блока, выходы интеграторов являются выходами устройства, содержит триггер знака, переключатель и формирователь монотонно уоывающей функции, выход корректирующего блока через второи размыкающий контакт переключающего блока соединен с входом триггера знака, выход которого соединен с управляющим входом переключателя, выход блока определения среднеквадратичного значения шума соединен с входом формирователя монотонно убывающей Функции, прямой и инверсный выходы которогс через переключатель и замыкающий контакт переключающего блока соединены с входом первого интегратора.На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на Фиг. 2 формироьатель монотонно убывающего сигнала, вариант выполнения.Устройство фиг.1) содержит элемент 1 сравнения, коррек ирующий блок 2, переключающий блок 3, интеграторы 4-6, блок 7 определения среднеквадратичного значения шума, комгаратор 8, триггер 9 знака, переключатель 10, формирователь 11 ь 1 снс - тонно убывающей функции.Формирователь 11 монотонно убывающего сигнала содержит первый 12, второй 13 и третий 1 усилители, усилитель-инвертор 15 сумматор 16, не3 1126линейный блок 17 и источник 18 сме 10 Когда абсолютное значение рассогласования меньше Ц, компаратор 8 подключает вход интегратора 4 через переключатель 10 к выходным шинам положительного либо отрицательного уровня формирователя 11 в зависимости от состояния триггера 9 знака. Триггер 9 знака предназначен для определения знака третьей производной и может быть выполнен по схеме триггера И 1 мидта с гистерезисной характеристикой. Этим обеспечивается изменение выходного сигнала интегратора 4 по линейному закону. 35 щения.Устройство работает. следующим образом.На вход устройства поступает полезный сигнал в смеси с шумом. Если абсолютное значение рассогласования на выходе элемента 1 больше среднеквадратичного значения шума Цд, то сигна. рассогласования через корректирующий блок 2 и переключающий блок 3 поступает на входы интегратора 4 и триггера 9 знака. Поскольку корректирующий блок 2 обеспечивает устойчивость замкнутой системы, рассогласование уменьшается.Сигнал с выхода корректирующего блока 2 в среднем характеризует третью производную полезного сигна- . ла. Этот сигнал представляет собой импульсную последовательность, причем полярность импульсов характеризует знак третьей производной полезного сигнала.25 974 4В зависимости от интенсивности шума во входном сигнале угол наклонааппроксимирующей прямой, определяемый величиной потенциала на выходных шинах формирователя 1, изменяется таким образом, чтобы интенсивность шума не влияла на точность аппроксимации второй производной полезного сигнала. При значительном уровне шума потенциал навыходных шинах формирователя 11уменьшается. При уменьшении уровняшума потенциал выходных шин формирователя 11 может, быть установленболее высоким по абсолютной величине, обеспечивая увеличение протяженности участка аппроксимации,следовательно, снижение частоты переключений. Таким образом, в предлагаемом устройстве реализуется адаптивный алгоритм аппроксимации второй производной, согласованный с уровнем шума во входном сигнале устройства.Так как в предлагаемом устройстве сигнал аппроксимируется отрезками прямых, то частота переключений в среднем значительно ниже, чем в известном устройстве, Этим достигается повышенная надежность устройства.Второй размыкающий контакт переключающего блока отключает триггер 9 знака от выхода блока 2 при подаче на вход интегратора 4 сиг" нала, и этим устраняется эвонковый эффект формирователя 11.Адаптация устройства к уровню входной помехи повышает достоверность дифференцирования полезного сигнала.1126974 ставитель Г.Осиповхред О, Ващишина орректор И.Муска Редактор И.Рыбченк аказ 8741/ Тираж 698 ИПИ Государственного комитета по делам изобретений и откр ОЭ 5, Москва, Ж, Раушская н