Цифровой измеритель параметров движения

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цифровых схемах измерения и регулирования скорости и ускорения. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения одновременного и независимого вычисления скорости и ускорения с использованием формул численного дифференцирования функции, заданной на дискретном множестве равноотстоящих точек. Использование блока 6 последовательно соединенных регистров позволяет запомнить необходимое число кодов угловых перемещений за фиксированный интервал времени, которые при перемножении схемами умножения 8 и 9 на соответствующие коэффициенты, хранящиеся в блоках 10 и 11 задания коэффициентов, и последующем суммировании блоками 12 и 13 суммирования полученных произведений дают мгновенные значения скорости и ускорения. 1 ил.

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5И 4 G 01 Р 3!489, 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4091586/24-10 (22) 14 ° 07.86 (46) 30 ° 04.89, Был. N - 16 (71) Андроповский авиационный технологический институт (72) 10.Ä.Жаботинский и В,А .Малышев (53) 531.767 (088.8) (56) Березин И.С ., Жидков Н .П, Методы вычислений. Т.l. М.: Физматгиз, 1962, с.437-444.

Авторское свидетельство СССР

lit 1040414,кл. G Ol Р 3/489, 1982.

Авторское свидетельство СССР

11 851265, кл. G Ol P 3/489, 1979.„„SU„„1476388 А1 (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ

ДВИЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цифровых схемах измерения и регулирования скорости и ускорения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения одновременного и независимого вычисления скорости и ускорения с использованием формул численного дифференцирования функции, заданной на дискретном множестве равноотстоящих точек. Использование

1476388

Р,(х) = l;

2

P (х) =1- — -х и

° P;(1)1 ; (h); (51 блока 6 последовательно соединенных регистров позволяет запомнить необходимое число кодов угловых перемещений за фиксированный интервал времени, которые при перемножении схе.мами 8 и 9 умножения на соответствую1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольI зовано в цифровых системах измерений и регулирования скорости и ускорения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения одновременного вычисления скорости и ускорения.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенный импульсный датчик 1, логический элемент И 2, счетчик 3 импульсов, блок 4 формирования временных интервалов, выход которого соединен с вторым входом логического элемента И 2 и входом формирователя

5, блок 6 последовательно соединенных регистров, элемент 7 задержки, первый 8 и второй 9 блоки умножения, в каждом из которых число схем умножения равно числу регистров .блока 6 регистров, первый 10 и второй ll блоки задания коэффициентов (могут быть выполнены в виде ПЗУ), первый

l2 .и второй 13 блоки суммирования, кнопку 14 "Сброс". Выход формирователя 5 соединен с синхровходами регистров блока 6 регистров и входом элемента 7 задержки, выход которого подключен к входу сброса счетчика 3 и к синхровходам схем умножения блоков 8 и 9 умножения. Выход i-го регистра (i=1,2,...,m, где т — число регистров блока 6) подключен к первым входам i-х схем умножения блоков 8 и 9 умножения, второй вход i-й схемы умножения блока 8 соединен с

i-м выходом первого блока 10 задания коэффициентов, а второй вход

1.-й схемы умножения блока 9 — с 1-M выходом второго блока ll задания коэффициентов, выходы первого блощие коэффициенты, хранящиеся в блоках 10 и 11 задания коэффициентов, и последующем суммировании блоками

12 и 13 суммирования полученных произведений дают мгновенные значения скорости .и ускорения. 1 ил. ка 8 умножения соединены с входами— первого блока 12 суммирования, а выходы второго блока 9 умноже-. ния —, с входами второго блока 13 суммирования,кнопка 14 "Сброс" соединена с входами сброса счетчика 3 и регистров блока 6. Выходы первого 12 и второго 13 блоков суммирования являются выходами устройства, на которых формируются соответственно коды значений скорости и ускорения.

В принцип работы устройства заложены формулы численного дифференци15 рования функции У(ь), заданной на дискретном множестве равноотстоящих точек. Из теории известно, что многачлены:

6 6 а

P (х) = 1.— — — х+ — — x

2 и-1 n(n-1) 2(2m+1) и (в+1)(п-и) 2

m (n+m+1 l (1)

"P (х) - — — — -- P (х)

Ttl (m+1) (и-zn) "- т образуют ортогональную систему на точках О,l...n, где.n — число точек аппроксимации функции. По системе многочленов (1) можно получить следующую формулу численного дифференцирования: и

40 з () 1. . А Г (1 1 )11) ко (2 i+ l ) h5h-1) 9- 1) „

" =;, (i+n+I)(i+h)...(4+1) 1476388

1}аа + 125 Ь1 ); (4) (5) 30

+ 2Д, ), + 125 а, ).

h — шаг квантования по аргументу (- функции f(4.);

$ — степень производной.

Например, при степени сглаживающего многочлена m=3 и количестве точек

5 аппроксимации n=4 имеем следующие формулы приближенного вычисления производных степени S = 1 и $ = 2:

1

f (t) = — — Г"29f (t-4h)+88f (t-Çh)

84h

48f (t-2h) — 1 36f (t h) + 125f (t)); (2) -2f(t-2h)-f(t-h)+2f(t)j, (3)

20 ! )С или, представляя f (t) и f (t) через разности первого порядка

f (й) = — — — (29 Ь вЂ” 59 а

84h 4 з

f (t) = — — (2Ь вЂ” )))f + (1 +

8 1

7}

4 Ъ 2 где А = f (1-() — 1)?))- f (t-jh), 1,2,3,4.

Работу устройства поясним на при- 35 мере вычисления скорости и ускорения согласно формулам (4) и (5) .

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы нажатием 40 кнопки 14 "Сброс" счетчик 3 и регистры 6 обнуляются. В блоке 10 и 11 задания коэффициентов заносятся коэффициенты из выражений (4) и (5) соответственно

29 -59 -11 125

° « ° » °.и

84}1 84}1 8411 84?1

-2 -1 1 2

7}1 7h 7h 7}1" в блок 10 и в блок ll, блок формирования временных интервалов формирует сигнал длительностью ?1, в течение которого импульсы с датчика I через

55 схему 2 проходят на счетчик 3. При этом период дискретизации h выбирается в зависимости от требуемой точности. По окончании интервала h в счетчике формируется значение разности Ь для данного интервала, представляющей собой код углового пути (угла поворота) вала на данном интервале (т.е. число импульсов, сформированных датчиком на данном интервале)..

По заднему фронту сигнала блока 4 формирования временных интервалов формирователь 5 формирует сигнал, поступающий на синхровходы регистров.

6. При этом в (i+1)-й регистр переписывается информация с i-r o регистра,i = 1,2,...,п, а в первый регистр заносится информация со счетчика 3.

Этот же сигнал с формирователя 5 поступает на синхровходы всех схем умножения блоков 8 и 9 (величина задержки выбирается такой, чтобы обеспечить перезапись информации в регистрах).

Сигнал с элемента 7 задержки обнуляет также счетчик 3. В схемах умножения первого блока 8 умножения осуществляется вычисление произведений

125 11 . — 59 29

84Ь 84}1 8411 з 8411 Ф» а в схемах умножения второго блока умножения — вычисление произведений

2 I -1 а, -2

7h 7h 7h 7h соответственно. Затем в первом блоке суммирования вычисляется значение скорости с l

f (t) = — — (29 а — 59 а — 11а +

84}1 4

3 а во втором блоке суммирования— значение ускорения

ФоРмУла из обре тения

Цифровой измеритель параметров движения, содержащий последовательно соединенные импульсный датчик, логический элемент И, счетчик импульсов, а также блок формирования временных интервалов, выход которого соединен с вторым входом логического элемента И, последовательно сое!

Составитель А.Меженков

Редактор М.Петрова Техред Л.Олийнык

Корректор М.Васильева

Заказ 2150/45 Тиоаж 790 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101 диненные первый блок умножения и первый блок суммирования, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения одновременного вычисления скорости и ускорения, в него введены кнопка "Сброс", формирователь, элемент задержки, последовательно соединенные второй блок умножения и второй блок суммирования, первый и второй блоки задания коэффициентов, блок последовательно соединенных регистров, число которых равно числу схем умножения, выходы регистров связаны с первыми входами соответствующих схем умножения первого и второго блоков умножения, при этом вход формирователя сое6388 6 динен с выходами блока формирования временных интервалов, а выход — с синхровходами регистров блока регист5 ров и входом элемента задержки, выход которого подключен к входу сброса счетчика и синхровходам схем умножения первого и второго блоков умножения, вторые входы схем умножения подключены к соответствующим выходам первого и второго блоков задания коэффициентов, выход счетчика импульсов соединен с информационным входом первого регистра блока регистров, кнопка "Сброс" соединена с входами сброса счетчика и регистров. блока регистров, выходы первого и второго блоков .суммирования являются выходами устройства.