Устройство спектральной обработки

ОПИСАНИЕ И 306 РЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликДЕТЕЛЬСТВ АВТОР СКО Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 18.11.1963 ( 819459/26-24) л. 42 п 1, 14,06 ПриоритетОпубликовано 26,Ч.1965, Бюллетень11Дата опубликования описания 26 Л 11.1965 Государственный комитет по делам изобретений и открытий СССРДК 681.142(088.8 Авторизобретения В. С. Мосьпа аявитель СТРОЙСТВО СПЕКТРАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ импульсной модуляцией. Блок управления подключен также к реле времени, которое подсоединено к индикатору фазы.Выход индикатора фазы подключен к запоминающему устройству модуля знаменателя стохастической передаточной функции и к амплитудному модулятору блока магнитной записи, подсоединенномутакже к блокууправления и частотному модулятору, вход которого подключен к источнику второго исследуемого сигналаПри определении передаточных функций многих промышленных объектов, а также при осуществлении различных алгоритмов оптимизации в самонастраивающихся системах, информация о динамических свойствах объекта должна получаться без нарушения его нормальной работы.Весьма перспективен метод, основанный на статической обработке случайных оценок, так называемой стохастической передаточной функции: в заданной точке щение спектра вхог,;, ) - приращфункции. дписная группа1 присоединением заявкиИзвестны устройства спектральной обработки. Устройства, предназначенные для определения стохастической передаточной функции, в научно-технической и патентной литературе не описаны.5Новым в предлагаемом устройстве является то, что в нем блок управления подключен к анализатору спектра, Вход анализатора спектра подсоединен через ключ либо к источнику первого исследуемого сигнала, либо к частот ному демодулятору блока магнитной записи, амплитудный демодулятор которого подключен к анализатору спектра и к запоминающему устройству мнимой части числителя стохастической передаточной функции.15Выход анализатора спектра подсоединен через ключ либо к запоминающему устройству модуля знаменателя стохастической передаточной функции и к измерителю фазы, либо к запоминающим устройствам мнимой и дейст вительной частей числителя стохастической передаточной функции, подключенных к множительным устройствам, подсоединенным к выходу.сравнивающего устройства, первый вход которого подсоединен к запоминающему уст ройству модуля знаменателя стохастической передаточной функции, а второй вход к источнику опорного напряжения. Выходы множительных устройств подсоединены ко входам двухканального регулятора с широтно С (ущ,,)3Развитие временного процессав частотной области удобно характеризовать приращением спектра функции на интервале:Т - к - н,где и, и- соответственно начало и конец -го интервала.Лппроксимируя процессступенчатыми функциями типа единичного скачка, естественно принять за прекращение спектра на интервале Т; суммарный комплексный спектр аппроксимирующих функций, т. е. преобразование Лапласа: 10 15 го= (н) - (1) для) кЕсли г - случайное воздействие, обладающее свойствами стационарности и эргодичности, которое подано на вход линейного фильтра с передаточной функцией 6 (а), то можно доказать, чтоС(, н )11 т - У(волнистая черта означает усреднение по множеству) .Величина Т, выбирается большей некоторой критической величины, зависящей от величины памяти фильтра, Можно показать, что если спектры г и с непрерывны, а связь между ними, как и сами функции, квазистационарны и эргодичны, то может быть получена некоторая неслучайная комплексная функция: именуемая стохастической передаточной функцией 6 лс (в), определяет передаточную функцию некоторого линейного фильтра.На фиг. 1 представлена схема замещения связи между двумя стационарными эргодическими функциями времени; на фиг. 2 - блоксхема предлагаемого устройства спектральной обработки,Средний квадрат ошибки линейного приближения с.ч , которую необходимо прибавить к выходной функции фильтра, чтобы получить заданную функцию с, будет минимальным в силу некоррелированности функции с ли г .Устройство спектральной обработки предназначено для получения случайных оценок (в заданной точке) стохастической передаточнойфункции, т, е. величина типа:СУ, н, )- 6 ( щк н к)Яф ( он, 1 н ) Для пары функций времении с при ж = вк и заданного интервала в виде двух импульсов, пропорциональных по длительности действительной и мнимой комплексным составляющим из 6(1 щк, и ). Одним из основных элементов схемы является так называемый идеальный фильтрпредставляющий собой хорошо известный контур из двух интегрирующих звеньев с передаточной функО . 8цией 6(з) - , преобразующий сигналЯ+,К"н (, н 1 ц) в синусоидальную функцию вида ф = - я совщкР+з 1 п щкР, где Р = =- н а " И г) -И г) = щк " ( щн к,)Такая передаточная функция наиболее просто реализуется двумя интегрирующими и одним интертирующим операционным усилителем постоянного тока.Однако для получения случайной оценки 6 лс (о) необходимо иметь два преобразователя типа 6 н(я), причем требуется, чтобы их частоты абсолютно точно совпадали, так как ошибка в определении фазы оценки 6 ( щк, , к,) из-за несовпадения частот функций финтегрируется во времени.Поскольку на аналоговых интеграторах практически невозможно создать два совершенно идентичных преобразователя 6 н (з), то в устройстве спектральной обработки применяется один преобразователь для поочередной обработки функцийи с.Блок управления 1 устройства спектральной обработки задает команды, поступающие по определенной программе.Так как задачей устройства является получение оценок 6( щ, н 1 к,), то несущественно, когда начинается и когда заканчивается очередной интервал обработки. Важно, чтобы интервал обработки был больше критического интервала Тщ Поэтому программа работы устройства строится следующим образом: по окончании очередного -го цикла обработки на частоте а=о устройство немедленно запускается для следующей обработки, т, е. задается 1 =1 н+ ц), щ =. щ+ц, а н+ цвыбирается при Т+, ), Т чтобы получить наиболее простым путем отношение векторов в числителе и знаменателе: 6 ( щн, 1;, к). В случае обработки на ряде частот щ= 1,2а порядок обработки циклический.В исходном положении электрический аналог функции г подают на анализатор 2 спектра (идеальный фильтр с характеристикой 6(з), а с подают к узлу 3 магнитной записи, причем запись функции времени с инфранизким спектром осуществляется с по 17167010 15 мощью частотного модулятора 4. По команде из блока 1 управления включается анализатор 2, на магнитной ленте с помощью амплитудного модулятора 5 делается отметка начала преобразования и запускается реле времени б.Схема амплитудного модулятора 5 выполнена таким образом, что в момент ее запуска при 1 = 1 н,; автоматически исключается начальное значение функции.После срабатывания реле б включается индикатор 7 фазы, назначение которого выбрать 1 = 1 н,; в момент, когда выходная величина анализатора 2 проходит через нуль от отрицательных значений к положительным, так как при этом фаза вектора, символически представляющего функцию ф(1), равна нулю, В момент . =гк; значение айф (1 нн,1, к; Х(модуля вектора) запоминается в запоминающем устройстве 8 и с помощью модулятора 5 на магнитной ленте делается отметка окончания преобразования. Затем переключают переключатели 9 и 10 в другое положение. Записанный сигнал с(г) при помощи частотного демодулятора 11 воспроизводится и подается на вход анализатора 2. Амплитудный демодулятор 12 определяет отметки на ленте, соответствующие Ен, и 1;,на основании которых он вначале включает анализатор 2, а затем запоминающие устройства 18 и 14 действительной и мнимой составляющих вектора.,т; -- "окСф (1 щ, 1 н;, ;) еТаким образом, числитель функции 6 (1 щ 11;) содержится в запоминающих устройствах 18 и 14. а знаменатель в устройстве 8.Операция деления производится с помощью нормирования числителя и знаменателя, во время которой величина во всех трех запоминающих устройствах 8, 18 и 14 увеличивается в у раз так, чтобы модуль знаменателя привести к некоторому фиксированному значению, определяемому пороговым элементом 15, управляющим множительными устройствами 1 б и 17, выходы которых подаются на входы двухканального регулятора 18 с широтно- импульсной модуляцией, в результате чего на выходах регулятора образуются два импульса, длительность которых пропорциональна т т, гэ С (1 к н кдгде Ко - коэффициент пропорциональности. Наэтом 1-й цикл обработки заканчивается и начинается (+1) цикл. Физическая реализация устройства спектральной обработки включает пять операционных усилителей, реверсивный двигатель, релейные схемы, генератор со следящей лампой, а также другие элементы автоматики. Предмет изобретения Устройство спектральной обработки, отличаючееся тем, что, с целью определения стохастической передаточной функции, дающей статистическую информацию о динамике объекта, в нем его блок управления подключен к анализатору спектра, его вход подсоединен через ключ либо к источнику первого исследуемого сигнала, либо к частотному демодулятору блока магнитной записи, амплитудный демодулятор которого подключен к анализатору спектра и к запоминающему устройству мнимой части числителя стохастической передаточной функции, выход анализатора спектра подсоединен через ключ либо к запоминающему устройству модуля знаменателя стохастической передаточной функции и к измерителю фазы, либо к запоминающим устройствам мнимой и действительной частей числителя стохастической передаточной функции, подключенных к множительным устройствам, подсоединенным к выходу сравнивающего устройства, первый вход которого подсоединен к запоминающему устройству модуля знаменателя стохастической передаточной функции, а второй вход к источнику опорного напряжения, выходы множительных устройств подсоединены ко входам двухканального регулятора с широтно-импульсной модуляцией, блок управления подключен также к реле времени, которое подсоединено к индикатору фазы, выход которого подключен к запоминающему устройству модуля знаменателя стохастической передаточной функции и к амплитудному модулятору блока магнитной записи, подсоединенному также к блоку управления и частотному модулятору, вход которого подключен к источнику второго исследуемого сигнала.171670фСоставитель В. А. Субботин Редактор И. Г. Карпас Техред Т, П. Курилко Корректор А, А, Берез2193/18 Тираж 975 Формат бум. 60 К 90/з Объем 0,38 изд. л. Цена 5 коп. 1 ИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР Москва, Центр, пр, Серова, д. 4пография, пр. Сапунова,