Телеизмерительная система

 

Изобретение является усовершенствованием известного устройства по а.с. № 805380, может применяться в телеметрии и телеуправлении при сильных помехах в канале связи. В известном устройстве, основанном на пороговом алгоритме коррекции сбоев, имеется возможность длительного срыва слежения за отсчетами. Цель изобретения - повышение точности - достигается введением в известное устройство в каждом информационном канале вычитателя, блока сравнения и счетчика импульсов, а также введением измерителя уровня шума и экстремального регулятора. При этом за счет контроля разности соседних забракованных отсчетов срьгеы слежения устраняются за 2-3 интервала дискретизации. Кроме того, минимизируется сумма погрешностей дискретизации и сбоев. 1 ил. а «5 (/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 08 С 19/00 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,:

gp р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО. ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 805380 (21) 4169336/24-24 (22) 29.12.86 (46) 30.05.88. Бюл. N- 20 (71) Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) (72) Л.Г.Журавин, С.В.Кукушкин, С.Д;Рубцов, Е.И.Семенов и Е.Г.Сипович (53) 62!.398 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 805380, кл. G 08 С 19/00, 1979. (54) ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение является усовершенствованием известного устройства по а.с. У 805380, может применяться в телеметрии и телеуправлении при силь„„Я0„„1399793 A 2 ных помехах в канале связи. В известном устройстве, основанном на пороговом алгоритме коррекции сбоев, имеется возможность длительного срыва слежения за отсчетами. Цель изобретения— повышение точности — достигается введением в известное устройство в каждом информационном канале вычитателя, блока сравнения и счетчика импульсов, а также введением измерителя уровня шума и экстремального регулятора. При этом за счет контроля разности соседних забракованных отсчетов срывы слежения устраняются за 2-3 интервала дискретизации. Кроме того, минимизируется сумма погрешностей дискретизации и сбоев. 1 ил.

1399793

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, может применяться в телеметрии и телеуправлении при сильных помехах в канале связи и является усовершенствованием

5 известного уствойства по авт. св.

СССР Р 805380.

Цель изобретения — повышение точности телеизмерительной системы.

На чертеже представлена предлагаемая система.

Телеизмерительная система содержит на передающей стороне: датчики 1,блок

2 прямого ортогонального преобразова- 1g ния Уолша,, коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, блок 5 считывания, передатчик б, канал 7 связи, на приемной стороне блок 8 промежуточной памяти, цифроаналоговый преоб- 20 разователь 9, дешифратор 10 адреса, блок 11 вычитания, блок 12 сравнения, фильтр 13 нижних частот, блок 14 обратного ортогонального преобразования Уолша, измеритель 15 уровня шума, 25 экстремальный регулятор 1б и в каждом информационном канале 17 блок 18 памяти, элемент И 19, ключ 20, счетчик

21, блок 22 сравнения и вычитатель 23 датчик 1 преобразует axopíûå теле- 30 метрируемые параметры в нормируемый сигнал, например напряжение постоянного тока, Один из датчиков формирует известное„ например, нулевое напряжение для определения на приемной стороне уровня суммарной погрешности, Блок 2 прямого ортогонального преобразования и блок 14 обратного ортогонального преобразования Уолша выполняют функцию линейного ортогональ- ® ного преобразования N входных сигналов в N выходных:

С

EN

45 где N n M — матрицы прямого и обратного преобразований Уолша. Эти блоки реализуются на основе сумматоров. Одним из свойств преобразования

Уолша является совпадение матриц пря- мого и обратного преобразований: Ы =

= И . Поэтому блок 14, реализующий обратное преобразование Уолша на приемной стороне предложенной системы, конструктивно ничем не отличается от блока 2.

Коммутатор 3 является адаптивным: в нем на каждом такте определяется канал с максимальной погрешностью дискретизации (экстраполяции нулевого порядка), и этот канал подключается на выход коммутатора, а на другом его выходе формируется код выбранного сигнала. Началом такта работы коммутатора 3 служит управляющий сигнал от блока 5 считывания.

Аналого-цифровой преобразователь

4 преобразует входную аналоговую величину в двоичный код. Реализация этого устройства известна в виде интегральной микросхемы.

Блок 5 считывания используется для преобразования параллельного кода на входах в последовательный код на выходе.

Канал 7 связи может быть представлен проводным или оптическим или радиоканалом, предназначен для передачи информации на расстояние.

Блок 8 промежуточной памяти предназначен для формирования кода адреса (первые выходы) и кода отсчета (вторые выходы), реализуется на основе сдвигающего регистра (известны интегральные схемы).

Цифроаналоговый преобразователь 9 преобразует входные кодовые комбинации в аналоговое напряжение. Реализация блока известна в виде интегральных схем.

Блоки 18 .памяти предназначены для запоминания на своем выходе входного напряжения в момент появления сигнала "1" на управляющих выходах. Эти блоки реализуются на основе аналоговой ячейки памяти и элемента ИЛИ.

Элементы И 19 реализуются в виде интегральных схем.

Ключи 20 служат для передачи входного напряжения на свой выход при появлении сигнала "1" на управляющем входе. Эти блоки реализуются в виде интегральных схем.

Вычитатель 23 вычисляет модуль разности между напряжением на входе в данный момент и в момент прихода последнего управляющего сигнала.

Блок 22 сравнения формирует на своем выходе сигнал "1", если напряжение на его входе, связанном с вычитателем 23, меньше или равно напряжению на другом входе, связанном с фильтром 13, и "0" в противном случае.. Результат, сравнения формируется на выходе в момент появления "1" на входе управления. Этот блок реализуется в виде компаратора.

Измеритель 15 предназначен для определения уровня шума, обусловленного погрешностями дискретизации и сбоев системы. Он может быть реалиI зован на основе квадратора и последовательно включенного апериодического звена.

Экстремальный регулятор 16 предназначен для формирования на выходе такого воздействия„ при котором какой-либо параметр объекта регулирования, являющийся входной величиной регулятора, минимален, В данном случае объектом регулирования является

Счетчик 21 импульсов предназначен для накапливания импульсов, постуг1ающих на счетный вход, и формирования на его выходе "1" когда число им9

5 пульсов достигнет определенного уровня (2-3). При поступлении сигнала на вход сброса накопленное число обнуляется. Счетчик 21 реализуется на основе известной интегральной схемы двоичного счетчика-делителя частоты с заданным коэффициентом деления.

Дешифратор 10 адреса формирует логический сигнал 1 на одном из своих выходов в соответствии с входным кодом. Реализуется на основе известной интегральной схемы, Блок 11 вычитания служит для формирования на выходе модуля разности входных напряжений. Такой блок можно реализовать на основе операционных усилителей.

Блок 12 сравнения формирует на выходе сигнал "1", если напряжение на его входе, связанном с блоком 11, ff меньше, чем на другом входе, и 0 в противном случае. Блок реализуется на основе компаратора в интегральном исполнении.

Фильтр 13 нижних частот предназначен для сглаживания последовательности входных импульсов. Коэффициент передачи фильтра регулируется сигналом на входе управления, поступающим от регулятора 16.Так как амплитуда входных 5 импульсов пропорциональна разности меж--- ду соседними отсчетами в одноименных каналах 17, то на выходе фильтра 13 формируется величина КГ, где текущий уровень погрешности адаптив40 ной дискретизации. Фильтр 13 может быть реализован в виде пассивной сглаживающей RC-цепи и усилителя с регулируемым коэффициентом усиления (к) . пpff1 мная стс p011а сисTeмы ми11имизЕ!— руемый пар;1метр — дисперсия суммы погрешностей дискретизации и сбоев, воздействие регулятора 16 «а объект осуществляется изменением выходного напряжения, поступающего на вход управления фильтра 13.

В качестве экстремальных регуляторов могут быть использованы серийные приборы типа 1А01-2 или 1А01-1.

Предлагаемая система работает следующим образом.

Сигналы от датчиков 1 преобразуются в блоке 2. выходные напряжения которого через коммутатор 3 и ЛЦП 4 в виде кода отсчета поступают на вход блока 5 считывания, на другой вход которого поступает код адреса опрашиваемого сигнала. Формирование каж;. дого адаптивного отсчета заканчивается подачей управляющего сигнала с выхода блока 5 считывания на управляю1п1й вход коммутатора 3. Код адреса и код отсчета через передатчик 6 и канал

7 связи передаются в блок 8 промежуточной памяти, с выхода которого код адреса управляет состоянием дешифратора 10 адреса, а код отсчета — работой ЦАП 9. Напряжение с выхода ЦАП 9 подается на входы всех блоков 18 памяти и вход блока 11 вычитания, на ,цругой вход которого приходит через соответствующий ключ 20, открытый де1иифратором 10 адреса выходное напряжение блока 18 памяти, номер которого определяется кодом адреса на выходе дешифратора 1О. Если напряжение на вьгходе блока 11 меньше, чем напряжение на выходе ФНЧ 13, то на вьгходе блока 12 сравнения формируется сигнал "1", вследствие чего срабатывает соответствующий элемент И 19 и выходное напряжение ЦЛП 9 запоминается соответствующим блоком 18 памяти, В противном случае запись в блок

18 памяти не последует, т.е. произойдет обнаружение сбоя, и в соответствующем блоке 18 останется напряжение, запомненное на предыдущем такте.

В то же время с целью восстановления слежения за отсчетами после срыва слежения напряжение с выхода блока 11 вычитания поступает на вход соответ- ствующего вм1итателя памяти и разности, где вычисляется модуль разности между напряжением на входе вычитателя

23 в данный момент и его з1111 1ением в моме нт пост уп11е11ия имг1 л1 ьс а )Iа у11ра Р

5 13 ляющий вход вычитателя 13 данного канала. Блок 22 сравнения этого же канала сравнивает выходное напряжение вычитателя 23 с порогом„ формируемым

ФНЧ 13. Если напряжение на выходе вычитателя 23 меньше, чем напряжение на входе блока 22 сравнения от ФНЧ, то на выходе блока 22 появляется сигнал "1". Следовательно, счетчик 21 импульсов накапливает импульсы при срыве слежения эа отсчетами, когда очередной неискаженный отсчет бракуется из-за большой разности между .ним и отсчетом, хранящимся в соответствующем блоке 18 памяти. При накоплении счетчиком 21 импульсов числа, большего порогового (2-3), происходит формирование ".1" на его выходе

:и в блок 18 памяти заносится очеред: ной отсчет, т.е. восстанавливается слежение на неискаженными отсчетами. Сигналы с выходов блоков 18 через ( блок 14 поступают на выход системы.

Кроме того, предлагаемая система

:выполняет также функцию минимизации суммарной погрешности передачи измерительных сигналов. Для этого в системе имеется измерительный канал (номер его оговаривается заранее), по которому передается известное напряжение (например, нулевое).

Групповое представление телеметрических сигналов (блоки 2 и 14) позволяет, анализируя сигнал на выходе укаэанного канала, судить об уровне погрешностей во всех каналах системы.

При групповом измерительном представлении входные сигналы Х() преобразуются в промежуточные C(t)

1/RN - W X(t), которые передаются по линии связи, восстанавливаются с погрешностью Е,() (главным образом, -4Р за счет дискретизации и сбоев), так что С "(t) = C(t) + Е,(t), и после этого восстанавливаются исходные сигналы X «(t) = 1/V Й -W . 6+(t) .

При этом в векторе погрешностей

Е „= Х (й) — 7(С) = 1/ МЯ ° И - Е,(t) все компоненты Е „ (t) cTGTHcTH чески одинаковы, т.к. определяются соотношениями (+1) ° Е,, (с ), 3

Поэтому, как указано выше, по одной из погрешностей (в канале опорного

99793

Формула изобретения

ЭО

Телеизмерительная система по авт. св, Ф 805380, отличающаяся тем, что, с целью повьппения точности, в телеизмерительную систему введены на приемной стороне измеритель уровня шума и экстремальный регулятор и в каждом информационном канале счетчик, блок сравнения и вычитатель, 4О выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого объединен с первым входом вычитателя и вторым входом ключа, выход блока сравнения соединен с пер4 вым входом счетчика, второй вход которого подключен к выходу элемента И, выход счетчика соединен с третьим входом блока памяти, третьи входы блоков сравнения всех информационных каналов объединены и подключены к выходу фильтра нижних частот, вторые входы вычитателей всех информационных каналов объединены и подключены к выходу блока вычитания, вход измерителя уровня шума подключен к одному из выходов блока обратного ортогонального преобразования Уолша, выход измерителя уровня шума через экстремальный регулятор соединен с вто6 напряжения) можно однозначно судить об уровне погрешностей во всех остальных каналах системы.

Напряжение с выхода канала с известным номером подается на измеритель 15 уровня шума. Выходное напряжение измерителя 15 поступает на вход экстремального регулятора 16, котоig рый стремится минимизировать свое входное напряжение, изменяя выходное. Благодаря этому меняется коэффициент передачи фильтра 13, на выходе которого устанавливается оптимальная величина Kf, соответствующая минимуму дисперсии суммарной погрешности.

Благодаря введению новых блоков в телеизмерительную систему происходит уменьшение погрешности. Предель2р ная погрешность предлагаемой системы составляет примерно 6f>/3, в то время как в прототипе при 100 .-ном выбросе после срыва слежения погрешность будет равна 100/AN . Если Е

25 составляет 0,5-3, то при использовании предлагаемой системы выигрыш в предельной погрешности будет в

5-30 раз.

1399793 ка считывания соединен с управляющим входом коммутатора. рым входом фильтра нижних частот, на передающей стороне второй выход блоСоставитель H. Бочарова

Редактор М.Циткина Техред g,Äèäûê Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2669/51 Тираж 558 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