Устройство коррекции выходных сигналов

(51)5 0 9/02 ИСАНИ ЗОБР ТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ С кий инст во СССР, условием с выполнени уН(в) -ц лизует итерацидимости которонеравенства1,гдеН(и) -дает нее связи спектра оектной гнала на рактериВОСТЬЮленияНЕКООНОГО Синои ха наэн сигн чен ОВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙКОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельсМ 503187, кл. 0 01 Я 29/ОАлиев Т.М., Тер-Хачатунов А.М, Итерационные меточности измерений. М.: Э1986, с.5-7. Изобретение относится тельной технике и может быт при разработке устройств, ных для коррекции сигнало линией передачи.Известно устройство для раметров сигналов, содерж сигнала, линию передачи, пульсной характеристики ли блок деления, интеграторы, ния модулей функций, устр жения результатов обработкОднако такое устройств высокой точностью и устойчи с тем, что операция опреде входного сигнала является иэ-за деления спектра выход спектр импульсной переход стики.Известно устройство, пр для восстановления входны(54) УСТРОЙСТВО КОРРЕКЦИИ ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть использовано для коррекции систем управления. Оно также может быть использовано в технике связи при коррекции сигналов от внутрикэнальных искажений, Цель изобретения - расширение области применения и увеличение точности устройств коррекции выходных сигналов. Устройство реализует вычисление входных сигналов устройств, функционирование которых описывается линейными управлениями, приведечными в описании изобретения. 1 ил. нейных инвариантных к сдвигу времени линий передачи, функционирование которыописывается уравнениями вида: где х(т) и ф) - соответственно входновыходной сигналы;Ь(1) - импульсная переходная хара ние Фурье функции п(с) (частотистика), у - вещественная конНедостатком этого устройства являео обстоятельство, что в устройство введфильтр с определенной теоретически передаточной функцией Н ( г). которая можетотличаться от передаточной функции реального измерительного тракта.Наиболее близким к предлагаемому является предложенное устройство, предназ, наченное для улучшения метрологическихкачеств приборов. Устройстео состоит изцифроаналогового преобразователя (ЦАП) схарактеристикой гф.), устройства умноженияна вещественную константу у(п), сумматора,регистра памяти и переклгочателя, включенного в обратную связь аналого-цифровогопреобразователя (АЦП) с характеристикойРД. Устройство реализует алгоритм7,1 =у.-у(п)(Г(р(г. - Г(х, (2)где п - номер итерации, Еп - скорректированный результат, у(п) - параглетр алгоритма (называется шагогл).Достоинством этого устройства является то, что при получении каждого и скорректированного результата функции Г( р (7 пзадается не алгоритмически. а получается врезультате прохождения сигнала р(2 П) через корректируемый АЦП с характеристикой Г(2),Недостатком этого устройства являетсяузкая область применения,Целью изобретения является повышение точности коррекции выходного сигналаи расширение области применения устройства.Поставленная цель достигается тем, чтов устройство, содержащее переключатель.блок памяти, блок умножения на константу,сумматор, вводятся дополнительно три блока умножения, три сумматора, три блокапамяти, два переключателя, а также организуется полностью новая система связеймежду элементами,При этом выход первого переключателячерез последовательно соединенные первый блок памяти, второй переключатель,клеммы для подключения корректируемогоустройства подключен ко входу третьего переключателя, первый выход которого подключен ко входу третьего блока памяти, авторой - ко входу четвертого блока памяти,выход третьего блока памяти через первыйблок умножения на констэнту подключен кпервому входу первого сумматорз, второйвход которого через четвертый блок умножения на константу подключен к выходучетвертогоблока памяти, первый вход сторого блока палотти через второй блок умножения на константу подключен к выходутретьего блока памяти, а второй вход черезтретий блок углножения на константу подключен к выходу четвертого блока памяти,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 выход первого сумматора подключен к первому входу трет ьего сумматора, второй вход которого подключ.г ко втооому выходу первого блоха памяти, второй вход которого подключен к выходу третьего блока памяти, выход второго блока памяти подключен ко входу четвертого блэка памяти, выход которого через второй и четлертыи сумлгзторы подключен ко входу второго блока памяти, в 1 орой выход которого подключен ко второму входу второго переключателя, а вход - к выходу четвертого сумматора,Повышение точности коррекции выходного сигнала и расширение обг асти применения устройства достигается за счет введения в его состав ряда новых элементов и связей между ними.На чертеже изображена блок-схема устройс гва для коррекции выходного сигнала.Устройство для коррекции выходного сигнала содержит первый переключатель 1, первый блок памяти 2. второй блок памяти 3, второй переключатель 4. корректируемое устройство 5, тоетий переключатель 6, третий блок памяти 7, четвертый блок памяти 8, первый блок умножения на константу 9, второй блок умножения на константу 10, третий блок умножения на константу 11, четвертый блок умножения на константу 12, первый сумматор 13, втооой сумматор 14, третий сумматор 15, четвертггй сумматор 16,При этом выход первого переключателя 1 через последовательно соединенные первый блок памяти 2, второй переключатель 4, клеммы для подключения корректируемого устройства 5 подключен ко входу третьего перехлючателя 6, перзый выход которого подключен ко входу третьего блоха памяти 7, а второй - ко входу четвертого блока памти 8, выход трет;его блока пагллти 7 через первый блок умножения г а константу 9 подключен к первому сходу первого сумматора 13, второй вход которого через четвертый блок умножения на константу 12 подхл;очен к выоду четвсртого блока памя ги 8, первый вход второго блока памяти 3 через второй блок умножения н; константу 10 подключен к зыходу третьего блока пагляти 7, а второй сход через третий блок углножаня на константу 11 подкл,очен к выходу ",етвертого блоха памяти 8, выход пегвого сумматора 13 подключен к псрвому входу тртьего суммэтора 15. стопой вход которого подклгочен ко;.торому выходу перво;о блока пзл 1 яти 2, второ; схо т, ко.ор, го .од.лючен к выходу третьего блока пэ .вти 7, выход второго блока паглл, г 3 подключен ко входу четвертого бас.кзпал;ятг 6, ых э, ко ро э чре 1 сг эрой 14 и;етсертчй сули вторы 16 подкл,о ген ко-твт(17(щ)ьщ+ ч.(щ) ьв) е. второму входу второго переключателя 4, а вход - к выходу четвертого сумматора 16,Опишем работу устройства, предполагая вначале, что корректируется сигнал, искаженный линейной, инвэриантной к сдвигу времени системой, описываемой уравнением6( - т)х(т)от=т(т).где х(т) и ф) - соответственно входной и выходной сигналы, ф) - импульсная переходная функция.Условия, при которых возможно использование устройства для коррекции сигналов, искажаемых системами с нелинейными характеристиками, приведены ниже.Обозначим через Н (и) частотную характеристику линейного устройства Н (и)- преобразование Фурье функций ф). Предположим, что выполнено следующее условие: при изменении й) в интервале ( - ф, ф ) множество значений Н(а) расположено внутри угла (включая вершину) с вершиной в начале координат плоскости комплексной переменной и с раствором меньшим л. Тогда найдется такая комплексная константа у, что и множество уН(в) при - ф иф расположено в круге радиуса 1 с центром в точке (1,0). Пусть у = а +1 Р. Отметим, что на практике достаточно потребовать выполнение этого условия при -Т а .-Т, где Т достаточно большая константа.Рассмотрим итерационный процессг. +1(т) =г. (с)-уХь(т - ф (3)- т ) 2( т ) О т + у 1 ( т ),и -0,1Докажем сходимость итерационного процесса(3) при укаэанном выборе константы ук решению 2(т) уравнения (1). Для доказательства воспользуемся теоремой Банаха о неподвижной точке.Пусть хо(т) - начальное приближение в итерационном процессе (3). Возьмем произвольное, достаточно малое е(я)0), и обозначим через Т достаточно большое число, такое, что.-ТфУ 1 Г(в) ьв+У г(щ)1 ьв е,е ф 0 при 1 в Т Е т(в) =Е(в)прив Т.Аналогичным образом определяются 10 функции гп 211 у, и - 0,1;Через Цт) и Гсу(т) обозначены прообразы функций Ет (в) и Ест (а) .Применим к уравнению (3) преобразование Фурье 15 гл+1(в) =го (й --уН (в) г, (в)+уЕ (в).Это уравнение можно представить в виде системы двух уравнений20 гл +1. т (И) = 2 п, т (В) -25-ун(в)Ъ,. +уЕ(в). где г. 1(а) - г, (щ)+гп+1,(в) Рассмотрим первое иэ уравнений (4),Нетрудно видеть, что 30 1 гав+1,т(т) - го,т(т) 11 =-уН (в) 1 1 12 л,т(т)-. 50 -глт (с)11 5 ц 112,т(т) Из теоремы Банаха следует,что последовательность хв.т сходится к функции 2 г (т) и1705768 Так как непосредственно реализовать игерационный процесс при комплексном упредставляется невозможным, то полагая у = и +/3, г = х + у, представим итераци 5 онный процесс (Э) в вещественной области выражениями(5) хп +1 = хп - а,/Ь (т -Перейдем к исследованию второго изуравнений (4). Нетрудно видеть, что15- т) уп (г) б т+а 1 уп +1 = уп -Д 1 Ь (в 20=О,В выражении (7) все параметры вещественны. Выходным сигналом устройства явЗО ляется функция хп(т). Функция уп(т) являетсявспомогательной.Введение комплексного параметрау позволяет расширить область примененияустройства, так как оно оказывается примеЭ 5 нимым к устройствам, у которых импульснаяхарактеристика Н (в ) сосредоточена нетолько в правой полуплоскости комплексной переменной.Увеличение точности по сравнению с40 прототипом обусловлено тем, что в предлагаемом устройстве отсутствует аналогоцифровой преобразователь (АЦП) схарактеристикой Г(г). Наличие этого преобразователя может вызвать большую по 45 грешность, так как скорректированный результат 2 определяется из равенства Г(фрФ(2= Е(х). Точность определения г в этомслучае зависит от точности реализации функции Г.Иэ методов решения оп 2 раторных уравнаний с постоянными возмущениями(7) следует, чго погрешность определения 2 естьвеличина А, где е - погрешность реализации величины Г(х в И П, константа А зависит от функций г, р и параметра уп),используемых в итерациях (2).Устройство р. ботает следующим образом. 112 т(1)-г.,т(т)11121, т - го, т 1 1 с " /(1- ц) =1 у(вор 1 Н (в) 111+11(1)11)оп /(1 - с). Таким образовал, если уравнение (1) имеет е,;лиственное решение х(т), то к нему сходится итерационный пр"., есс (3). Существование единственного решения х (.) при наложенных условиях на функцию Цс) следует (6).- т) х, (т) б т+РГп(1 -- г)хп(т)б г - а/Ь(т -Первый цикл, В начале работы в первый, второй, третий и четвертый блоки памяти записываются нулевые сигналы. Первый, второй и третий переключатели переводятся в положение 1, Выходной сигнал 5 ф) подается на переключатель 1 и запоминается в первом блоке памяти 2. Первый переключатель 1 переводится в положение 11. Сигнал ф) проходит через корректируемое устройство 5 и запоминается в третьем 1 О блоке памяти 7. Сигнал Ч(с) - / ф - т) (т)- фбт выхода третьего блока памяти 7 умножается на константу -а и подается на вход первого сумматора 13, на второй вход первого сумматора 13, на второй вход которого подается нулевой сигнал. С выхода первого сумматора 13 сигнал подается на вход третьего сумматора 14, на второй вход кото рого - сигнал 1(т), записанный а первом блоке памяти 2, Выходом третьего сумматора 14 является первое приближение х 1. Нулевой сигнал, записанный в четвертом блоке памяти 8, подается на третий блок умножения на константу 11, выход которого соединен со входом второго сумматора 15, на второй вход которого подается сигнал -рЧ(с). Выходной сигнал второго сумматора 15 подается на вход четвертого сумматора 16. на второй вход которого подается сигнал с выхода второго блока памяти 3. Выходом четвертого сумматора 16 является первое приближение у 1. Выходные сигналы х)(т) и у 1(с) запоминаются в первом и втором бло ках памяти 2 и 3,Второй и последующие циклы, Второй и третий переключатели переводятся в положение 1. Результат предыдущей итерации хп, записанный в первом блоке памяти 2, 40 проходит через корректируемое устройство 5 и записывается в третьем блоке памяти 7, Второй и третий переключатели переводятся в положение 2. Результат предыдущей итерации ул. записанный ео втором блоке памяти 3. проходит через корректируемое устройство 5 и записывается в четвертом блоке памяти 8. Обозначим сигналы. записанные в третьем и четвертом блоках памяти, через Ч и Щ) соответственно, На 50 вход первого сумматора 13 подаются сигналы -аЧ, и ДЭБА(т), На вход третьего сумматора 14 подаются сигналы хп(т) и - аЧп(с) + фиг(т), Выходной сигнал третьего сумматора 14 равен хм 1 "х-аЧ 4 с)+ ЙМ(с), На 55 вход второго сумматора 15 подаются сигналы - РЧ, и - а Юф). На вход четвертого сумматора 16 подаются сигналы -/)Чг(т) - айаг(1) и уп(1). Выходной сигнал четвертого сумматора 16 равен ум - у -ф/ (т) - аай). Выходные сигналы хм 1 и ум 1 запоминаются соответственно в первом и втором блоках памяти, Цикл закончен.Устройство может быть использовано при коррекции сигналов, искаженных измерительным трактом, функционирование которого описывается нелинейным уравнением+(Ч(, г, х(т) ) ба=У(т),При этом достаточно выполнения следующего условия: при достаточно больших значениях Т (Т = сопи О) найдется такая константа у(в общем случае комплексная), что зор1 - уН (сО) =о (1 и- т мтбтбт 1 ч =а 1где9(с)е 5(Ю, г),г=1 1/(Ь(с - т)ю(т)+Б ( хх г ) = 1 х г .2х - ххг ) .По сравнению с прототипом применение данного устройства позволит повысить точность коррекции выходного сигнала и существенно расцсирить класс устройств, допускающих итерационную корректировку выходных сигналов,Формула изобретения Устройство коррекции выходных сигналов, содержащее переключатель, блок памяти, сумматор, блок умножения на константы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности короекции выходного сигнала и расширения класса устройств, допускающих итера ци энную корректировку выходных сигналов. в него введено три блока памяти, три сумматора, три блока умножения на константу и два1705768 12- Длер Составитель И. Бойковдактор Н.Горват Техред МЛч 1 оргентал Корректор Н.Реская аказ 191 ВНИИПИ Госуд Подписнообретениям и открытиям прауская наб 4/5 Тирак ственного ко 113035, Моитета по иэ и ГИ.1 Т СССР(ва, Ж, Р 1 т", г. Ух.г-.Г эд, ул,Гагари,г, 10 изводственно-изда г 1 ьскь й ком" ин пеоеключателя, причем выход первого переключателя через последосательио сое чиненные псрвый блок памяти. второй переключатель, клеммы для и".дклю ения корректируемого блока подключнц к входу 5 третьего переключателя, первый выход которого подключен к входу третьего блока памяти, а второй - к входу четвертого блока памяти. выход третьего блока памяти через первый блок умножения подключен к перго му входу первого сумматора, второй вход которого через четвертый бгюк умножения подключен к выходу четвергого блока памяти, первый вход второго блока памяти через второй блок умножения подключен к выходу 15 третьего блока памяти. а второй вход через тре 1 и . блок умножения подключен к выходу чтвсртого блока памяти, выход первого сумматора подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого подключен к второму выходу первого блока памяти, второй вход ко 1 орого подключен к выходу третьего блока памяти, выход второго блока памяти подключен к входу четвеотого блока памя;и, выход которсго чсоез второй и четвертый сумматоры подключен к входу второго блоха памяти, второй выход которого подключен к второму входу второго переключателя, а вход - к выходу четвертого сумматора.