RU2061253C1 - Device for measuring characteristics of controlled object - Google Patents
Device for measuring characteristics of controlled object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2061253C1 RU2061253C1 SU4942687A RU2061253C1 RU 2061253 C1 RU2061253 C1 RU 2061253C1 SU 4942687 A SU4942687 A SU 4942687A RU 2061253 C1 RU2061253 C1 RU 2061253C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- signal
- register
- outputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах автоматического управления, а также в системах другого назначения, имеющих электрически измеримый выход. The invention relates to automation and can be used in automatic control systems, as well as in other systems having an electrically measurable output.
Известна система определения или идентификации параметров объекта, содержащая модель объекта идентификации, блока сравнения, блок памяти, блок запрета, первый и второй блока реализации алгоритмов идентификации и коммутатор (авт. св. СССР N 1156001, кл. G 05 B 13/02, 1983), в которой величины коэффициентов динамической модели, включенной в систему, целенаправленно меняются, достигают значений, при которых сигнал, характеризующий степень несовпадения выходных переменных модели и объекта, минимален, в этом положении фиксируются и принимаются за параметры, характеризующие объект. A known system for determining or identifying parameters of an object, containing a model of an identification object, a comparison unit, a memory block, a prohibition block, the first and second blocks for the implementation of identification algorithms and a switch (ed. St. USSR N 1156001, class G 05 B 13/02, 1983 ), in which the values of the coefficients of the dynamic model included in the system purposefully change, reach values at which the signal characterizing the degree of mismatch of the output variables of the model and the object is minimal, in this position they are fixed and taken as a parameter ry characterizing the object.
Недостатком известной системы являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные предопределенностью модели, заложенной в систему и ее вероятным несовпадением с типом модели, объективно соответствующим объекту, а также малое быстродействие, характерное для любых процедур подстройки. A disadvantage of the known system is limited functionality due to the predetermination of the model embedded in the system and its likely discrepancy with the type of model objectively corresponding to the object, as well as the low speed characteristic of any adjustment procedures.
Известно устройство для контроля, содержащее аналого-цифровой преобразователь (АЦП), дешифратор, первый регистр, генератор тактовых импульсов и регистратор (авт. св. СССР N 1406604, кл. G 06 F 15/46, 1986). Основное назначение этого устройства установление соответствия сигналов с объекта сигналам уставки, формируемым извне. A control device is known comprising an analog-to-digital converter (ADC), a decoder, a first register, a clock generator and a registrar (ed. St. USSR N 1406604, class G 06 F 15/46, 1986). The main purpose of this device is to establish the correspondence of signals from an object to setpoint signals generated from the outside.
Однако это устройство не определяет величин, характеризующих объект, что является основным его недостатком. However, this device does not determine the values characterizing the object, which is its main disadvantage.
Целью изобретения является обеспечение возможности измерения величин параметров состояния за счет преобразования значений напряжений, поступающих с выхода АЦП, в значения параметров состояния объекта управления. The aim of the invention is the ability to measure the values of state parameters by converting the voltage values coming from the ADC output into the state parameter values of the control object.
Поставленная цель достигается тем, что измеритель, содержащий аналого-цифровой преобразователь, дешифратор, первый регистр, генератор тактовых импульсов, и регистратор, снабжен буфером данных и преобразователем напряжение-состояние, выполненным из последовательно соединенных идентичных n блоков измерения конечной разности (БИКР) уровней сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных первого регистра, второго регистра и сумматора, второй вход первого регистра соединен с вторым входом сумматора, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом первого регистра первого блока измерения конечной разности уровней сигналов и с первым входом буфера данных, каждый предыдущий первый выход сумматора соединен с входом каждого последующего первого регистра блока измерения конечной разности и с втоpым входом буфера данных, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с синхровходами АЦП и преобразователя напряжение-состояние, а второй выход генератора тактовых импульсов соединен с третьим входом синхронизации буфера данных, измеритель снабжен также арбитром размерности, выполненным из n компараторов, двоичного шифратора и элемента И-НЕ с числом входом > 1 + log2n, вход каждого компаратора соединен с вторым выходом сумматора соответствующего блока измерения конечных разностей, выходы n компараторов соединены с входами двоичного шифратора, выходы которого соединены с четвертым входом буфера данных и с количеством входом элемента И-НЕ, численно равным log2n, выход элемента И-НЕ соединен с пятым входом буфера данных, а первый и второй выходы генератора тактовых импульсов соединены также с синхровходами арбитра размерности.This goal is achieved in that the meter, containing an analog-to-digital converter, a decoder, a first register, a clock generator, and a registrar, is equipped with a data buffer and a voltage-state converter made of identical n finite-difference measurement blocks (BICR) of signal levels connected in series , each of which consists of series-connected first register, second register and adder, the second input of the first register is connected to the second input of the adder, the output is analog-digital of the first converter is connected to the input of the first register of the first block of measuring the final difference in signal levels and to the first input of the data buffer, each previous first output of the adder is connected to the input of each subsequent first register of the block of measuring the final difference and to the second input of the data buffer, the first output of the clock with the clock inputs of the ADC and the voltage-state converter, and the second output of the clock generator is connected to the third synchronization input of the data buffer, the meter is sn bzhen also arbiter dimension, made of n comparators, the binary encoder and the AND-NO element with the number of input> 1 + log 2 n, input of each comparator is connected to a second output of the adder corresponding unit of measurement of finite differences, the outputs of n comparators are connected to inputs of the binary encoder, the outputs of which are connected to the fourth input of the data buffer and with the number of the input of the NAND element numerically equal to log 2 n, the output of the NAND element is connected to the fifth input of the data buffer, and the first and second outputs of the clock s also with sync inputs of a dimension arbiter.
Благодаря указанному выполнению измерителя на выходе АЦП и в блоках измерения конечной разности сигналов формируются значения параметров, однозначно характеризующих состояние объекта управления. При этом с выхода АЦП поступают сведения о величине сигнала с объекта, с выхода первого блока измерения конечной разности сведения о приращении сигнала за период дискретизации, с выхода второго сведения о приращении приращения и так далее до выхода n-го блока, с выхода же арбитра размерности поступают сведения о числе параметров, характеризующих состояние объекта. Due to the indicated implementation of the meter, at the ADC output and in the units for measuring the final difference of the signals, parameter values are generated that uniquely characterize the state of the control object. In this case, information about the signal value from the object, from the output of the first block of measuring the final difference of information about the signal increment for the sampling period, from the output of the second information about the increment of the increment, and so on until the output of the nth block, from the output of the dimension arbiter information is received on the number of parameters characterizing the state of the object.
Данные с выходов измерителя образуют в комплексе вектор параметров состояния, включающий сведения о величине выходного сигнала объекта и всех его конечных разностей, отличных от нуля. Рациональное использование данных измерителя открывает новые возможности в организации контроля и управления объектом. The data from the outputs of the meter form a vector of state parameters in the complex, which includes information about the value of the output signal of the object and all its finite differences, nonzero. The rational use of meter data opens up new possibilities in the organization of control and management of an object.
На фиг.1 приведена блок-схема измерителя параметров состояния; на фиг.2 принципиальная электрическая схема генератора тактовых импульсов и АЦП; на фиг. 3 принципиальная электрическая схема блока измерения конечной разности; на фиг. 4 принципиальная электрическая схема арбитра размерности; на фиг.5 возможная принципиальная электрическая схема буфера данных. Figure 1 shows a block diagram of a state parameter meter; figure 2 circuit diagram of a clock generator and ADC; in FIG. 3 is a circuit diagram of a finite difference measuring unit; in FIG. 4 circuit diagram of a dimension arbiter; figure 5 is a possible circuit diagram of a data buffer.
Измеритель параметров состояния объектов управления содержит последовательно соединенные генератор 1 тактовых импульсов, аналого-цифровой преобразователь 2 (АЦП), преобразователь 3 напряжение-состояние, выполненный из последовательно соединенных идентичных n блоков 4 измерения конечной разности (БИКР) уровней сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных первого регистра 5, второго регистра 6 и сумматора 7, буфер 8 данных, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 2, второй вход соединен с первыми выходами сумматоров 7, третий синхровход с вторым выходом генератора 1 тактовых импульсов, выход буфера 8 данных соединен с регистратором 9, в качестве которого используется микроЭВМ, второй выход первого регистра 5 соединен с вторым входом сумматора 7, каждый предыдущий первый выход сумматоров 7 соединен с входом каждого последующего первого регистра 5 блока 4 измерения конечной разности уровней сигналов, первый выход генератора 1 тактовых импульсов соединен также с синхровходом преобразователя 3 напряжение-состояние, арбитр 10 размерности, выполненный из n компараторов 11, двоичного шифратора 12 и элемента И-НЕ 13 с числом входов ≥ 1+log2n, вход каждого компаратора 11 соединен с вторым выходом сумматора 7 соответствующего блока 4 измерения конечной разности уровней сигналов, выходы компараторов 11 соединены с входами двоичного шифратора 12, выходы которого соединены с четвертым входом буфера 8 данных и с количеством входов элемента И-НЕ 13, численно равным log2n, выход элемента И-НЕ 13 соединен с пятым входом буфера 8 данных, а первый и второй выходы генератора 1 тактовых импульсов соединены также с синхровходами арбитра 10 размерности.The measuring instrument of the state parameters of the control objects contains a series-connected
Реализация предлагаемого измерителя может быть осуществлена на микросхемах малой и средней степени интеграции. На фиг.2 приведена принципиальная схема АЦП 2 и генератора 1 тактовых импульсов. Генератор 1 тактовых импульсов реализован на микросхеме КМ 1804 ГГ1, являющейся системным тактовым генератором для работы с частотой, определяемой внешним кварцевым резонатором BQ 1 и внешними конденсаторами С3 и С4. Выходной сигнал генератора снимается с вывода 14, усиливается, инвертируется и используется для синхронизации функциональных узлов измерителя. В качестве АЦП 2 используется микросхема К 1107 ПВ2-восьмиразрядный АЦП параллельного действия с временем преобразования 0,1 мкс. Работой микросхемы управляет тактовый сигнал Ти, поступающий на вывод 30. По фронту тактового импульса инициируется выборка аналогового сигнала, а по срезу кодирование. Результат кодирования по фронту следующего импульса записывается в выходной регистр микросхемы и подается на входы преобразователя 3 напряжение-состояние и буфера 8 данных.The implementation of the proposed meter can be carried out on microcircuits of small and medium degree of integration. Figure 2 shows a schematic diagram of an
Принципиальная схема одного блока 4 измерения конечной разности (БИКР) уровней сигналов преобразователя 3 напряжение-состояние приведена на фиг.3. БИКР 4 реализован на микросхемах К155 ИР 13 и К155 ИП3. Микросхема К155 ИР13 высокоскоростной, универсальный, восьмиразрядный, синхронный регистр сдвига. При параллельной загрузке слово, подготовленное на входах D0-D7, появится на выходах Q0-Q7 после прихода последующего положительного перепада тактового импульса. Два регистра блока соединены последовательно и каждый выходами соединен с арифметически-логическим устройством (АЛУ) так, что на входы АЛУ, реализованного на микросхемах К155 ИП3, в каждый момент времени подаются значения напряжений, соответствующих двум соседним моментам времени. В предлагаемой схеме два микросхемы К155 ИП3 работают как одно восьмиразрядное АЛУ, выполняющее операцию сложения в обратном двоичном дополняющем коде и на блок-схеме обозначаются как сумматор 7. Разность величин сигналов, поданных на входы, получается в прямом двоичном коде. Полученный результат подается на вход буфера 8 данных, а значение бита нуля является информационными входами арбитра 10 размерности, принципиальная схема которого приведена на фиг.4. Schematic diagram of one
Основой арбитра 10 размерности является микросхема К155 ИВ1 управляемый шифратор восьми входом на три выхода, где и формируется трехразрядный двоичный код, соответствующий номеру старшего блока измерения конечной разности, на котором не зафиксировано значащих результатов. На микросхеме И-НЕ фиксируется отсутствие сигнала на входе измерителя. The basis of the arbiter of 10 dimensions is the K155 IV1 chip, a managed encoder of eight inputs to three outputs, where a three-digit binary code is generated corresponding to the number of the senior unit of measurement of the final difference, on which no significant results are recorded. On the chip AND-NOT recorded the absence of a signal at the input of the meter.
Одна из возможных схем буфера 8 данных приведена на фиг.5. Восьмиразрядные универсальные регистры принимают информацию с выходов БИКР 4 после завершения цикла работы преобразователя 3 напряжение-состояние, которая считывается затем регистратором 9. One of the possible schemes of the
Измеритель работает следующим образом. The meter works as follows.
Сигнал с объекта (на фиг.1 не показан) поступает на аналоговый вход АЦП 2, который по фронту синхросигнала Ти генератора 1 тактовых импульсов производит выборку аналогового сигнала, а по срезу перевод в двоичный цифровой код (кодирование). Результат кодирования по фронту следующего импульса записывается в выходной регистр АЦП 2 и далее подается на входы буфера 8 данных и на вход первого регистра 5 первого блока 4 измерения конечной разности (БИКР) уровней сигналов преобразователя 3 напряжение-состояние.The signal from the object (not shown in Fig. 1) is fed to the analog input of the
Сигнал, поданный с АЦП 2 на вход буфера 8 данных в двоичном коде, представляет величину сигнала, поступившего с объекта на измеритель, и является первым элементом, характеризующим состояние объекта. The signal supplied from the
Сигнал, поданный с АЦП 2 на вход первого регистра 5 первого БИКР 4 по очередному тактовому импульсу Ти генератора 1, подается на входы второго регистра 6 первого БИКР 4 в то время, как первый регистр 5 первого БИКР 4 принимает сигнал, соответствующий следующему значению напряжения, поступившего с выхода АЦП 2.The signal supplied from the
К моменту поступления любого очередного тактового импульса Ти на выходах первого 5 и второго 6 регистров первого БИКР 4 зафиксированы значения напряжений, поступивших с АЦП 2 в настоящий и предыдущий моменты времени соответственно. Эти же значения напряжений, соответствующих настоящему и предыдущему моментам времени, поданы на входы сумматора 7. By the time of receipt of any next clock pulse Ti at the outputs of the first 5 and second 6 registers of the
Нетактируемый сумматор 7 выполняет операцию сложения двух чисел в дополняющем двоичном обратном коде, что соответствует операции вычитания. Результат появляется на выходах сумматора 7 через 20-50 нс в зависимости от серии микросхем, используемых для конкретной реализации измерителя. Полученный в прямом двоичном коде результат подается на входы буфера 8 данных, на вход первого регистра 5 второго БИКР преобразователя 3 напряжение-состояние и на компаратор 11. The
Сигнал, поданный с первого БИКР 4 на вход буфера 8 данных, представляет разность напряжений в соседние моменты времени, является вторым элементом, характеризующим состояние объекта, и свидетельствует о скорости изменения напряжения, поступающего с объекта. The signal supplied from the
Сигнал, поданный с выхода первого БИКР 4 на вход первого регистра 5 второго БИКР 4, подвергается такой же обработке, как и сигнал, поданный с выхода АЦП 2 на вход первого регистра 5 первого БИКР 4 преобразователя 3 напряжение-состояние. Результат, полученный на выходе второго БИКР 4, подается на входы буфера 8 данных, на вход первого регистра 5 третьего БИКР 4 и на компаратор 11. The signal supplied from the output of the
Сигнал, поданный с выхода второго БИКР 4 на вход буфера 8 данных, представляет разность напряжений в соседние моменты времени, является третьим элементом, характеризующим состояние объекта, и свидетельствует о скорости, с которой меняется напряжение на выходе первого БИКР 4. The signal supplied from the output of the
Процедура выделения разностей высшего порядка аналогична описанной выше и повторяется в каждом из последующих БИКР. The procedure for distinguishing higher-order differences is similar to that described above and is repeated in each of the subsequent BICRs.
Сигналы, полученные с выходов последующих БИКР 4, подаются на входы буфера 8 данных, представляют разность напряжений в соседние моменты времени, являются элементами, характеризующими состояние объекта, и по своей физической сути близки к производным высших порядков. The signals received from the outputs of
На входы буфера 8 данных подаются также результаты, полученные арбитром 10 размерности. Входными элементами арбитра 10 размерности являются компараторы 11, сравнивающие результаты работы сумматоров 7 с нулем. Выходной двухуровневый (ноль или единица) сигнал с компараторов 11 подается на двоичный шифратор 12, который преобразует полученную информацию в номер последнего БИКР 4, на выходах которого появлялись отличные от нуля результаты. Эти сведения в составе данных буфера 8 позволяют ограничить размерности матриц в процессе обработки результатов измерений регистратором 9, в качестве которого используется микроЭВМ, и значительно сократить время обработки в тех случаях, когда количество БИКР 4 достаточно велико. Включенный в состав арбитра 10 размерности многовходовый элемент И-НЕ 13 с числом входов 1+log2n сигнализирует о произведенном измерении. На один из его входов подается сигнал, соответствующий окончанию цикла измерения Тц, а на остальные log2n входов сигналы с выходов двоичного шифратора 12. Измерение считается состоявшимся, если на выходе хотя бы одного из компараторов 11 имелся сигнал отличия от нуля. В случае же нулевых результатов на всех БИКР 4 на буфер 8 данных подается нулевой уровень сигнала, свидетельствующий о непоступлении сигнала с объекта или о неисправности в цепи измерения.The inputs of the
Сигналы, поступающие с выхода АЦП 2, выходов всех БИКР 4 и арбитра 10 размерности фиксируются буфером 8 данных по сигналу Тц генератора 1 тактовых импульсов, который формируется только после того, как на выходе последнего БИКР 4 появится результат вычисления разности n-го порядка. The signals coming from the output of the
Таким образом, по окончании цикла измерения на выходах буфера 8 данных будут зафиксированы данные о величине напряжения, поступившего с объекта в момент времени, соответствующий последнему (n+2)-му импульсу Ти в цикле измерения, и разности напряжений порядка от первого до n-го, полученные в БИКР 4 по результатам измерений напряжения, поступившего с объекта в моменты времени, соответствующие импульсам Ти с номерами от первого до (n+1)-го. Зафиксированные данные однозначно характеризуют состояние объекта управления в данный момент времени, что увеличивает достоверность, сокращает объем вычислений, уменьшает время обработки и улучшает качество процесса управления.Thus, after the cycle of measurement to the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4942687 RU2061253C1 (en) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | Device for measuring characteristics of controlled object |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4942687 RU2061253C1 (en) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | Device for measuring characteristics of controlled object |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2061253C1 true RU2061253C1 (en) | 1996-05-27 |
Family
ID=21577878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4942687 RU2061253C1 (en) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | Device for measuring characteristics of controlled object |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2061253C1 (en) |
-
1991
- 1991-06-04 RU SU4942687 patent/RU2061253C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1363258, кл. G 06F 15/46, 1986. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3493958A (en) | Bipolar analog to digital converter | |
RU2061253C1 (en) | Device for measuring characteristics of controlled object | |
US5107265A (en) | Analog to digital converter | |
JPS6211816B2 (en) | ||
SU1290521A1 (en) | Device for measuring dynamic characteristics of analog-to-digital converters | |
JPS609882Y2 (en) | digital correlator | |
GB2082857A (en) | Determining the frequency of an alternating signal | |
EP0645719B1 (en) | Correlation detector | |
SU1345135A1 (en) | Digital converter for phase-meter | |
RU2204884C1 (en) | Analog-to-digital converter | |
SU1096658A1 (en) | Digital instrument system | |
SU1049893A1 (en) | Information input device | |
SU1307442A1 (en) | Device for determining time position of signal | |
SU1501110A1 (en) | Information readout device | |
SU1057891A2 (en) | Device for measuring power of losses in thyristor switching | |
RU2205500C1 (en) | Analog-to-digital converter | |
SU434328A1 (en) | DEVICE FOR CONVERSION OF FREQUENCY IN p-DISCHARGE CODE | |
SU1644184A2 (en) | Device for image recognition | |
SU1564671A1 (en) | Device for adaptive compression of information | |
RU2033617C1 (en) | Device for detection of periodic pulse sequences and evaluation of their period | |
SU1363252A1 (en) | Device for determining mean value of sampling swing | |
SU1262553A1 (en) | Device for transmission of telemetering information | |
SU599161A1 (en) | Information recording arrangement | |
SU1231529A1 (en) | Device for transmission of telemetering information | |
JPS6229965Y2 (en) |