Дифференцирующее устройство

 

Изобретение относится к автома .тике и аналоговой вычислительной технике и предназначено для получения сигналов, пропорциональных производной , при наличии шума, уровеньи время корреляции которого априори неизвестны и могут меняться в заданных пределах. Цель изобретения состоит в повышении помехозащищенности . Устройство содержит два элемента сравнения, три интегратора, пять сумматоров, четыре масштабирующих элемента, два источника постоянного сигнала, три блока умножения, два релейных элемента, элемент ОГРАНИЧЕНИЕ . Повышение помехозащищенности , обеспечивается за счет зависимости эквивалентного коэффициента передачи релейного элемента от уровня помех во входном сигнале, а такс S же тем, что изменение знака обратной ел связи, осуществляемой одним из блоков умножения, определяется только регулярной составляющей выходного сигнала вследствие фильтрации случайной составляющей. 1 ил. 4 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (1I> (59 4 G 06 G 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3903480/24-24 (22) 29, 05. 85 (46) 30. 10. 86. Бюл. У 40 (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов . (72) С.В. Емельянов, В.А. Корабельников, С.К. Коровин, А.А. Соловьев и К.М. Цветкова (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 729594, кл. G 06 G 7/18, 1980.

Авторское свидительство: СССР

У 1154683, кл. G 06 С 7/18, 1983. (54) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к автома.тике и аналоговой вычислительной технике и предназначено для получения сигналов, пропорциональных производной, при наличии шума, уровень и время корреляции которого априори неизвестны и могут меняться в заданных пределах. Цель изобретения состоит в повышении помехозащищенности. Устройство содержит два элемента сравнения, три интегратора, пять сумматоров, четыре масштабирующих элемента, два источника постоянного сигнала, три блока умножения, два релейных элемента, элемент ОГРАНИЧЕНИЕ. Повышение помехозащищенности.обеспечивается за счет зависимости эквивалентного коэффициента передачи релейного элемента от уровня помех во входном сигнале, а также тем, что изменение знака обратной связи, осуществляемой одним из блоков умножения, определяется только регулярной составляющей выходного сигнала вследствие фильтрации случайной составляющей. 1 ил.

2 ром из него вычитается постоянный сигнал V генерируемый источником

14. На вход интегратора 3 подается ,сигнал с выхода сумматора 7, на входы которого поступают сигнал E(t) через элемент 12 масштабирования с коэффициентом,В и сигнал,V(t) с выхода сумматора 4.

В отсутствии шума в дифференциато10 ре возникает скользящий режим. В скользящем режиме сигнал g(t) близок к нулю. Выбирая достаточно малые значения С, Ь С, имеем соответственно малое значение ошибки х() на выходе

15 элемента 1 сравнения. Это означает, что выход интегратора 3 отслеживает со сколь угодно малой ошибкой входной сигнал и на выходе сумматора 4 будет сигнал, пропорциональный произ20 водной входного сигнала. В этом случае передаточная функция устройства имеет вид

Ъ7(р)

rp р1

Т где

А(1 + — ) 30 ьК

С вЂ” + К

OQC C —,) 1 ьК

A(1 + — ) ЬС

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и предназначено для получения сигналов, пропорциональных производной, при наличии шума, уровень и время корреляции которого априори неизвестны и могут меняться в задан ных пределах.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности, На чертеже дана блок-схема дифференцирующего устройства.

Устройство содержит элементы 1 и 2 сравнения, интегратор 3, сумматоры 4-7, интегратор 8, масштабирую щие элементы 9-12, источники 13, 14 постоянных сигналов, интегратор

15, блоки 16-18 умножения, релейные элементы 19 и 20, элемент 21 OIPAНИЧЕНИЕ и сумматор 22.

Устройство работает следуюшим об разом.

На первый вход элемента 1 сравнения поступает смесь полезного сигнала с шумом, которая сравнивается с величиной сигнала на выходе интегратора 3. Ошибка с выхода элемента 1 сравнения поступает на первый вход элемента 2 сравнения, где сравнивается с выходным сигналом блока 17 умножения. Элементы 10 и 11 масштабирования имеют коэффициенты К,, и

А соответственно.

Выход элемента 5 сравнения подается на сумматор 6, где суммируется с сигналом x(t) ошибки. Выход сумматора 6 является входом для интегратора 8.

На вход релейного элемента 19 поступает сигнал с выхода элемента 2 сравнения. Выходной сигнал, равный

Т, — постоянная времени интегратора 3, тора 3, Т вЂ” постоянная времени интегра2 тора 8 тора 8, 40 dK — константа, характеризующая выходной сигнал элемента 20., ог, если Q(t) + 0

p(t) =

-, если f (t) < О,a = const, через интегратор 15 поступает на вход элемента 21 ОГРАНИЧЕНИЕ, а затем на первый вход блока 16 умноже50 ния, выход которого через блок 9 масштабирования с коэффициентом А С поступает на вход сумматора 22, в котором складывается с постоянным сигналом С, генерируемым источником

13 постоянного сигнала.

Сигнал с выхода элемента 11 поступает на вход сумматора 4,, в котоТаким образом, в отсутствие помех за счет выбора коэффидиентов передачи А и аС блоков 11 и 9 масштабирования и величины С сигнала источника 13 постоянного сигнала можно осуществить сколь угодно точное дифференцирование при любом значении Т .

Достигается это при конечных значениях коэффициентов масштабирования элементов 9-12 и постоянных времени интеграторов 3,8, 15 и при отсутствии скользящего режима в главном контуре, Под действием помех скользящий режим прекращается и возникает режим переключений. При выборе значения из условия

1267440 л

oL

> "макс где смакс — максимально возможное время корреляции шума на всем интервале времени дифференцирования, выходной сигнал блока 21 не успеет изменить знак под действием помехи.

Это означает, что, несмотря на воздействие помех, изменение знака обратной связи через блок 18 умножения определяется только регулярной составляющей сигнала f(t), так как после попадания в область существования скользящего режима сигнал

W(t) на выходе интегратора 8 знако-постоянен. Поэтому сохраняется правильное изменение (увеличение или уменьшение) величины сигнала W(t) и соответственно выходного сигнала

V(t), определяемое регулярной, а не случайной составляющей сигнала, что и обеспечивает подавление коррелированных шумов при дифференцировании.

При наличии помех связь между входом и выходом устройства аппроксимируется дифференциальным уравнением третьего порядка р 82 (3, 1+К

v(t) + — v(t) + v(t) .+

1+К 1+К2

+ V(t) = Т, f(t), где К вЂ” коэффициент, зависящий обратно пропорционально от дисперсии помехи, ,, 1„Pq — некоторые константы, зависящие от параметров дифференцирующего устройства.

Из уравнения следует, что с ростом уровня шума увеличиваются коэффициенты в левой части уравнения, обеспечивая подавление помех.

Формула из Обретения

Дифференцирующее устройство, содержащее первый элемент сравнения, первый вход которого является информационным входом устройства, а выход соединен с первыми входами первого сумматора и второго элемента сравнения, выход первого сумматора через первый интегратор соединен с входами первого и второго масштабирующих элементов, выход первого масштабирующего элемента и выход первого источника постоянного сигнала соеди1р нены с соответствующими входами второго сумматора, выход которого является выходом устройства и соединен с первым входом третьего сумматора,второй вход которого через третий масштабирующий элемент подключен к выходу второго элемента сравнения, а выход через второй интегратор соединен с вторым входом первого элемента сравнения, выход второго мас2р штабирующего элемента соединен с первым входом четвертого сумматора, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, а также четвертый масштабирующий элемент, 25отличающеесятем,что, с целью повышения помехозащищенности, устройство содержит третий интегратор, два релейных элемента, три блока умножения, элемент ОГРАНИЧЕ3О НИЕ втОрой источник пОстОЯннОГО сигнала и пятый сумматор, при этом вход второго элемента сравнения через соединенные последовательно первый релейный элемент, третий интег35 Ратор и элемент, 03 РАНИЧЕНИЕ, соединен с первым входом первого блока умножения, выход которого соединен с первым входом второго блока умножения и через четвертый масштабирующий

40 элемент с первым входом пятого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго источника постоянного сигнала, а выход — к первому входу третьего блока умножения, 45 выход которого соединен с вторым входом второго элемента сравнения, выход первого интегратора соединен с вторыми входами второго и третьего блоков умножения и через второй.релейный элемент — с вторым входом пер50 вого блока умножения, а выход второго блока умножения соединен с вторым входом четвертого сумматора.

Составитель Г. Осипов

Редактор Н. Слободяник Техред И.Попович Корректор Л. Патай

Заказ 5779/49 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4