Дифференцирующее устройство

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и к вычислительной технике. Цель изобретения - повышение точности и расши- ,рение класса дифференцируемых вход- :ных сигналов. Устройство содержит четыре элемента сравнения, четыре сумматора, два интегратора, два нелинейных звена переменной структуры (Ч -ячейки) и пять масштабирующих элементов. Устройство относится к классу систем с переменной структурой . Высокое качество дифференцирования обеспечивается за счет скользящего режима, существующего для широкого класса входных воздействий,имеющих знакопеременные производные. 1 ил. 1C ч 4 СО

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ш4 G 06 G 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3741302/24-24 (22) 16.05.84 (46) 15. 12.86. Бюл. М - 46 (71) Всесоюзный научно-исследователь- ский институт системных исследований (72) С.В.Емельянов, В.Б. Гаврилов, .С.К.Коровин, А.A.Ñoëoâüéâ и К.М.Цветкова (53) 681.335(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 729594, кл. G 06 С 7/18, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N - 1154683, кл. С 06 С 7/18, 1983. (54) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЦ(ЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к системам автоматического управления и к

„.SU„1277143 А1 вычислительной технике. Цель изобретения — повышение точности и расши,рение класса дифференцируемых вход.ных сигналов. Устройство содержит четыре элемента сравнения, четыре сумматора, два интегратора, два нелинейных звена переменной структуры (Ч -ячейки) и пять масштабирующих элементов. Устройство относится к классу систем с переменной структурой. Высокое качество дифференцирования обеспечивается эа счет скользящего режима, существующего для широкого класса входных воздействий,имеющих знакопеременные производные.

1 ил.

7143 поступает на

11, на второй ет сигнал С, ент усиления

1 сигнал p(t) 1 127

Изобретение 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 16 и второе 17 нелинейные звенья переменной струк туры, второй интегратор 18.

Устройство работает следующим образом.

На первый вход элемента 1 сравнения поступает входной сигнал f.(t) который сравнивается с сигналом, поступающим с выхода интегратора 3 (Т вЂ” постоянная интегрирования интегратора 3), разность сигналов

x(t) с выхода элемента 1 сравнения поступает на первый вход элемента

7 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал u3(t),. который формируется на выходе интегратора

18 (с постоянной интегрирования Т,,).

Разность сигналов F (t) = x(t)- Xt) является выходным сигналом элемента

7. Сигналы x(t) и 8(t) поступают соответственно на первый и второй входы Ч -ячейки нелинейного звена 17.

Выходной сигнал Ч --ячейки формирует-, ся следующим образом: (x, Е,t) = K(t) х(с), где дК, если x(t) Я (t) 7 О, K(t)

-6К, если x(t) -Я (t.) а 0;

<,(x, E, t) =: К(Е). Е (t) Сигналы М (х 6 y -) и Ф, (хq c: q 1 ) поступают на входы элемента 8 сравнения, на выходе которого формируется сигнал S(t) = K(t) LE(t) — х(t))

Сигнал S (t) через масштабирующий,dC

10 элемент 12 (-- — его коэффициент)

dK первый вход сумматора вход которого поступа>(t) (С вЂ” коэффициэлемента 14). Суммарный

4С аК

S(t) + С U-I(t) подается на второй вход элемента

9 сравнения, где вычитается из сигнала А K (t((А — коэффициент усиления элемента 13). Разность поступает на вход интегратора 18. Связь между сигналами x(t) и E (1) описывается дифференциальным уравнением

x(t) — F» (t) = — ((А + С вЂ” — — K(t))

hK

"F(t) + (,K K(t) — С )х(.)1. (1)

dC

30 °

Сигнал х (t ) через масштабирующий элемент 15 поступает также на первый вход сумматора 10,на выходе которого формируется сигнал U(t) = (К, +

+ K(t) J . x(t) . Сигнал U(t) — V,ïoñòóпает на вход интегратора 3. Для сигнала x(t) справедливо дифференциальное уравнение х() = f(t) — — ((К,— К())х() — Vl

0 т, ° (, Правые части уравнений (1) и (2) при 8(t) = О терпят разрыв, поэтому при определенном подборе коэффициентов усиления и постоянных времени интегрирования в дифференциаторе возникает скользящий режим. Выходной сигнал устройства совпадает с выходным сигналом сумматора 2

50 () = х«.) — " о где R — коэффициент усиления элемента 5.. ь К вЂ” постоянный коэффициент усиления -ячейки.

На первый и второй входы (=ячейки) нелинейного звена 16 поступают сигналы с (t) и x(t). Выходной сигнал этой Ч -ячейки имеет вид

KC

Если R — -- —,, то пе55 редаточная функция устройства от входа к выходу при возникновении скользящего режима имеет вид

1277143

Т S

И(5)

GS+ 1

Т аС ь. где б =d. Т, Т

К hC — С йК

При заданных значениях коэффициентов усиления и постоянных интегрирования скользящий режим возникает

-для входных сигналов со знакопере.менными производными, если сигнал

V отличен от нуля. о

3а счет выбора конечных значений коэффициентов усиления и постоянных интегрирования в передаточной функции устройства могут быть получены любые значения Тд и G, т.е. обеспечена любая заданная точность дифференцирования.

3а 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 из о бретенияЗО

Дифференцирующее устройство, содержащее первый элемент сравнения, первый вход которого являЕтся входом устройства, а выход соединен с пер- 35 вым входом второго элемента сравне.ния, первый сумматор, первый вход которого соединен с выходом источника постоянного сигнала, первый интегратор, выход которого соединен с вто- 40 рым входом первого элемента сравнения, второй интегратор, выход которого через первый масштабирующий элемент соединен с первым входом второго сумматора, второй, третий и чет- 4S вертый масштабирующие элементы,третий и четвертый сумматоры и первое нелинейное звена переменной структуры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения класса дифференцируемых входных сигналов, устройство содержит третий и четвертый элементы сравнения, пятый масштабирующий элемент, второе нелинейное звено переменной структуры, при этом выход первого элемента сравнения соединен с первым входом третьего сумматора, с информационным входом первого нелинейного звена переменной структуры, с переключающим входом второго нелинейного звена переменной структуры и через второй масштабирующий элемент— с первым входом четвертого сумматора, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход второго элемента сравнения соединен с переключающим входом первого и с информационным входом второго нелинейных звеньев переменной структуры, выход первого из которых соединен с вторым входом четвертого сумматора и с первым входом третьего элемента сравнения, а выход второго — с вторым входом третьего элемента сравнения, выход которого через третий масштабирующий элемент соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента сравнения, второй вход которого через четвертый масштабирующий элемент подключен к выходу второго элемента сравнения, а выход четвертого элемента сравнения соединен с входом второго интегратора, выход которого соединен с вторым входом второго элемента сравнения,выход источника постоянного сигнала соединен через четвертый масштабирующий элемент с вторым входом третьего сумматора, выход которого является выходом устройства.

1277143

Составитель Г.Осипов

Техред М.Ходанич Корректор М.Макснмишинец

Редактор И.Рыбченко

Заказ бб69/44

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