Дифференцирующее устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 19) 111) 14 06 6 7/18 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У изобрерасшивходжит че ователь-дованийлов,СССР 980. ССР 1983. СТВО сист ия и ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Всесоюзный научно-исслский институт системных иссл(57) Изобретение относится кмам автоматического управлен вычислительной технике. Целтения - повышение точности рение класса дифференцируемыхных сигналов. Устройство содертыре элемента сравнения, четыресумматора, два интегратора, два нелинейных звена переменной структуры(Ч -ячейки) и пять масштабирующихэлементов. Устройство относится кклассу систем с переменной структурой. Высокое качество дифференцирования обеспечивается эа счет скольз его режима, существующего для широого класса входных воздействий,имещих знакопеременные производные.1 127Изобретение относится к системам автоматического управления и аналоговой вычислительной техники и предназначено .для получения сигналов, пропорциональных производной для широкого класса Функций, описывающих входные сигналы.Цель изобретения - повышение точности и расширение класса дифференцируемых входных сигналов.На чертеже представлена схема. Устройства.Устройство содержит первый элемент 1 сравнения, третий сумматор 2,первый интегратор 3, первый сумматор 4, четвертый масштабирующий элемент 5, источник 6 постоянного сигнала,второй, третий и четвертый элементы 7 9 сравнения, четвертый сумматор 10, второй сумматор 11, третий 12, пятый 13, первый 14 и второй 15 масштабирующие элементы, первое 1 б и второе 17 нелинейные звенья переменной структуры, второй интегратор 18.Устройство работает следующим образом.На первый вход элемента 1 сравнения поступает входной сигнал т:(т:), который сравнивается с сигналом, поступающим с выхода интегратора 3 (Тт - постоянная интегрирования интегратора 3), разность сигналов х(1) с выхода элемента 1 сравнения поступает на первый вход элемента7 сравнения, на второй вход которого поступает сътгттал д, который Формируется на выходе итттегратора 18 (с постоянной интегрирования Т). Разность сигналов Е= х(г)-ХС) является выходным сигналои элемента 7, Сигналы х и Е(е) поступают соответственно на первый и второй входы Ч-ячейки нелинейного звена 17. Выходной сигнал ттнчейктт Формирует-, ся следующим образом:где дК, если х Я(г) 7 О,К(с)-6 К, если х(г;) Я (Т.) с О;д 1( - постоянный коэффициент усиления Чт-ячейки.На первый и второй входы (9-ячейки) нелинейного звена 16 гоступают сигналы(й) и х(с). Выходной сигнал этой Ч -ячейки имеет вид7143 т,(х, Г, т.) =: К(Е) Р (т ) Сигналы м(х,б,т:) и Ч,(х,Е,т;) поступают на входы элемента 8 сравнения, на выходе которого Формируется сигнал Б = К(т.)Ы - хСигнал Я(Т) через масштабирующий,дС10элемент 12 ( - его коэФфициент)дК первый вход сумматора вход которого поступао(т:) (С, - коэффициэлемента 14), Суммарный 6 СбКБ(т:) + С о) (т.) поступает на11, на второйет сигнал С,ент усиления1сигнал р подается на второй вход элемента9 сравнения, где вычитается из сиг нала АЕ ( (А - коэффициент усиления элемента 13). Разность поступает на вход интегратора 18. Связь между сигналами х и Е (т:) описывается дифференциальным уравнением х = Г(г) -- Г(К, - К(х - Ч 11Правые части уравнений (1) и (2)при 8(г;) = О терпят разрыв, поэтомупри определенном подборе тсоэффициентов усиления и постоянных времениинтегрирования в дифференциаторе возникает скользящий режим. Выходнойсигнал устройства совпадает с выходным сигналом сумматора 2 50 7(с) = х(с) - В Ч где К - коэффициент устятеттия элемента 5. дСЕсли К -- , , то пе редаточная Функция устройства отвхода к выходу при возникновениискользящего режима имеет вид х(е) - Е (с) = - 1(А + С --- К(фТ, дК"6) + (-; К - С,) 3.ьС30Сигнал х (с ) через масштабирующийэлемент 15 поступает также на первыйвход сумматора 1 О,на выходе которого Формируется сигнал П(с) =К, ++ К(г.)3 х(г.). Сигнал 11(т:) - Ч,поступает на вход тлнтегратора 3. Для сигнала х(г.) справедливо дифференциальное уравнениеТ Я и(в) = - --РБ+1 Т аСгде 6=Ы Т, ТК йС - СйКТ, ьКс= 1ьСПри заданных значениях коэффициентов усиления и постоянных интегрирования скользящий режим возникает для входных сигналов со знакопере.менными производными, если сигнал Ч отличен от нуля.вЗа счет выбора конечных значений коэффициентов усиления и постоянных интегрирования в передаточной функции устройства могут быть получены любые значения Тд и б, т.е. обеспечена любая заданная точность дифференцирования.20За счет выбора значения постоянного сигнала Ч можно обеспечить дифференцирование широкого класса входных сигналов, например входных сигналов модули первых и вторых произвольных которых ограничены произвольными постоянными.Формула изобретения 30Дифференцирующее устройство, содержащее первый элемент сравнения, первый вход которого являЕтся входом устройства, а выход соединен с пер вым входом второго элемента сравне.ния, первый сумматор, первый вход которого соединен с выходом источника постоянного сигнала, первый интегратор, выход которого соединен с вто рым входом первого элемента сравнения, второц интегратор, выход которого через первый масштабирующий элемент соединен с первым входом второго сумматора, второй, третий и чет вертый масштабирующие элементы,третий и четвертый сумматоры и первое нелинейное звено переменной структуры, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности ирасширения класса дифференцируемыхвходных сигналов, устройство содержит третий и четвертый элементы сравнения, пятый масштабирующий элемент,второе нелинейное звено переменнойструктуры, при этом выход первогоэлемента сравнения соединен с первымвходом третьего сумматора, с информационным входом первого нелинейного звена переменной структуры, спереключающим входом второго нелинейного звена переменной структуры ичерез второй масштабирующий элемент -с первым входом четвертого сумматора, выход которого соединен с вторымвходом первого сумматора, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход второго элементасравнения соединен с переключающимвходом первого и с информационнымвходом второго нелинейных звеньевпеременной структуры, выход первого из которых соединен с вторым входом четвертого сумматора и с первымвходом третьего элемента сравнения,а выход второго - с вторым входомтретьего элемента сравнения, выходкоторого через третий масштабирующийэлемент соединен с вторым входомвторого сумматора, выход которогосоединен с первым входом четвертогоэлемента сравнения, второй вход которого через четвертый масштабирующий элемент подключен к выходу второго элемента сравнения, а выходчетвертого элемента сравнения соединен с входом второго интегратора,выход которого соединен с вторым входом второго элемента сравнения,выход источника постоянного сигналасоединен через четвертый масштабирующий элемент с вторым входом третьего сумматора, выход которого является выходом устройства.1277143 ставитель Г.Осиповхред М.Ходанич К ектор М.Макснмиши актор И.Рыбченко Заказ ббб 9 Тираж 671 НИИПИ Государственно по делам изобретен 13035, Москва, Ж, Подписнта СССР о комий и о тии наб,/5 аушск оизводственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,4