Цифровой измеритель параметров движения

(46) 30.04.89, Был. В 16 (71) Андроповский авиационный технологический институт(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВДВИЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цифровых схемах измеренияи регулирования скорости и ускорениЦель изобретения - расширение функциональных возможностей устройстваза счет обеспечения одновременногонезависимого вычисления скорости иускорения с использованием формулчисленного дифференцирования функцизаданной на дискретном множестве раноотстоящих точек. Использование1476388 Р, (х) 1,20 2Р (х) = 1- - -хи блока 6 последовательно соединенных регистров позволяет запомнить необходимое число кодов угловых перемещений за Фиксированный интервал времени, которые при перемножении схе.мами 8 и 9 умножения на соответствую Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цифровых системах измерений и регулирования скорости и ускорения.Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей за счет обеспечения одновременного вычисления скорости и ускорения.На чертеже представлена схема устройства.Устройство содержит последовательно соединенный импульсный датчик 1, логический элемент И 2, счетчик 3 импульсов, блок 4 формирования временных интервалов, выход которого соединен с вторым входом логического элемента И 2 и входом формирователя 5, блок 6 последовательно соединенных регистров, элемент 7 задержки, первый 8 и второй 9 блоки умножения, в каждом из которых число схем умножения равно числу регистров блока 6 регистров, первый 1 О и второй 11 блоки задания коэффициентов (могут быть выполнены в виде ПЗУ), первый 12 .и второй 13 блоки суммирования, кнопку 14 "Сброс". Выход Формирователя 5 соединен с синхровходами регистров блока 6 регистров и входом элемента 7 задержки, выход которого подключен к входу сброса счетчика 3 и к синхровходам схем умножения блоков 8 и 9 умножения, Выход д-го регистра (ь.=1,2ш, где ш - число регистров блока 6) подключен к первым входам 1-х схем умножения блоков 8 и 9 умножения, второй вход 1-й схемы умножения блока 8 соединен с х-м выходом первого блока 10 задания коэффициентов, а второй вход д-й схемы умножения блока 9 - с 1-м выходом второго блока 11 задания коэффициентов, выходы первого блощие коэффициенты, хранящиеся в блоках 10 и 11 задания коэффициентов,и последующем суммировании блоками12 и 13 суммирования полученных произведений дают мгновенные значенияскорости,и ускорения. 1 ил. ка 8 умножения соединены с входами -первого блока 12 суммирования, авыходы второго блока 9 умноже-.ния - , с входами второго блока 13 суммирования,кнопка 14 "Сброс" соединена свходами сброса счетчика 3 и регистров блока 6. Выходы первого 12 и второго 13 блоков суммирования являются выходами устройства, на которыхФормируются соответственно коды значений скорости и ускорения.В принцип работы устройства заложены Формулы численного дифференци рования функции 1(ь), заданной надискретном множестве равноотстоящихточек. Из теории известно, что многачлены: 6 6 гР (х) = 1. --- х+ -- х 25г ии (и) 2 (2 т+1) и фф (в+1) (и-и) 2 30 (1) Р (х) - ---- - Р (х)образуют ортогональную систему наточках 0,1 п, где.п - число то чек аппроксимации Функции. По системе многочленов (1) можно получитьследующую Формулу численного дифференцирования:40= 1,К А К С-(Ьс)Ь 1,оЬ - шаг квантования по аргументу ( функции Г,);Я - степень производной.Например, при степени сглаживающего многочлена щ=З и количестве точек5 аппроксимации п=4 имеем следующие формулы приближенного вычисления производных степени Б = 1 и Б = 2:10 с 1Г (е) = -- Г"291(сЬ)+88 Г(с-ЗЬ) 84 Ь 48 Е(сЫ - 1361(с-Ы+ 125 Е(с)1 (2) сс 1+ 2 Д, ),где А = Г -(З - 1)Ь- Г -ЗЬ, 1,2,3,4,Работу устройства поясним на при мере вычисления скорости и ускорения согласно формулам (4) и (5) .Устройство работает следующим образом.Перед началом работы нажатием 40 кнопки 14 "Сброс" счетчик 3 и регистры 6 обнуляются. В блоке 1 О и 11 задания коэффициентов заносятся коэффициенты из выражений (4) и (5) соответственно45 29 -59 -11 125-2 -1 1 27 Р7 Ь7 Ь7 Ь в блок 1 О и вблок 11, блок формирования временных интервалов формирует сигнал длительностью Ь, в течение которого импульсы с датчика 1 через55 схему 2 проходят на счетчик 3. При этом период дискретизации Ь выбирается в зависимости от требуемой точЕ(сЬ)-К(-Ь)+1, (3)20)с или, представляя Г (1) и Г (Т) через разности первого порядка ности. По окончании интервала Ь в счетчике формируется значение разности а для данного интервала, представляющей собой код углового пути (угла поворота) вала на данном интервале (т.е. число импульсов, сформированных датчиком на данном интервале) По заднему фронту сигнала блока 4 формирования временных интервалов формирователь 5 формирует сигнал, поступающий на синхровходы регистров 6. При этом в (+1)-й регистр переписывается информация с 1-го регистра,д - 1,2, ,п, а в первый регистр заносится информация со счетчика 3. Этот же сигнал с Формирователя 5 поступает на синхровходы всех схем умножения блоков 8 и 9 (величина задержки выбирается такой, чтобы обеспечить перезапись информации в регистрах).Сигнал с элемента 7 задержки обнуляет также счетчик 3. В схемах умножения первого блока 8 умножения осуществляется вычисление произведений125 -11 . - 59 2984 Ь84 Ь84 Ь84 Ь фа в схемах умножения второго блокаумножения - вычисление произведений2 1 -1 а, -27 Ь7 Ь7 Ь з 7 Ь осоответственно. Затем в первом блоке суммирования вычисляется значение скоростис 1Г (1) = -- (29 а - 59 а - 116 +84 Ь 43+ 125 а, ).а во втором блоке суммирования -значение ускорениясс .17 ьт (-2 а. - а, + а,+2 а,),формула из обре тенияЦифровой измеритель параметров движения, содержащий последовательно соединенные импульсный датчик, логический элемент И, счетчик импульсов, а также блок формирования временных интервалов, выход которого соединен с вторым входом логического элемента И, последовательно сое47 Составитель А.МеженковРедактор М.Петрова Техред Л,Олийнык Корректор М.Васильева Заказ 2150/45 Тиоаж 790 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 диненные первый блок умножения ипервый блок суммирования, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей за счет обеспечения одновременного вычисления скорости и ускорения,в него введены кнопка "Сброс", формирователь, элемент задержки, последовательно соединенные второй блокумножения и второй блок суммирования, первый и второй блоки заданиякоэффициентов, блок последовательно соединенных регистров, число которых равно числу схем умножения,выходы регистров связаны с первымивходами соответствующих схем умножения первого и второго блоков умножения, при этом вход формирователя сое 6388 6динен с выходами блока формированиявременных интервалов, а выход - ссинхровходами регистров блока регистров и входом элемента задержки, выходкоторого подключен к входу сбросасчетчика и синхровходам схем умножения первого и второго блоков умножения, вторые входы схем умножения подключены к соответствующим выходампервого и второго блоков заданиякоэффициентов, выход счетчика импульсов соединен с информационным входомпервого регистра блока регистров,кнопка "Сброс" соединена с входамисброса счетчика и регистров. блока регистров, выходы первого и второгоблоков суммирования являются выходами устройства.