SU1267440A1 - Дифференцирующее устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автома .тике и аналоговой вычислительной технике и предназначено дл  получени  сигналов, пропорциональных производной , при наличии шума, уровеньи врем  коррел ции которого априори неизвестны и могут мен тьс  в заданных пределах. Цель изобретени  состоит в повышении помехозащищенности . Устройство содержит два элемента сравнени , три интегратора, п ть сумматоров, четыре масштабирующих элемента, два источника посто нного сигнала, три блока умножени , два релейных элемента, элемент ОГРАНИЧЕНИЕ . Повышение помехозащищенности , обеспечиваетс  за счет зависимости эквивалентного коэффициента передачи релейного элемента от уровн  помех во входном сигнале, а такс S же тем, что изменение знака обратной ел св зи, осуществл емой одним из блоков умножени , определ етс  только регул рной составл ющей выходного сигнала вследствие фильтрации случайной составл ющей. 1 ил. 4 4

Description

Изобретение относитс  к автоматике и аналоговой вычислительной технике и предназначено дл  получени  сигналов, пропорциональных производной , при наличии шума, уровень и врем  коррел ции которого априори неизвестны и могут мен тьс  в заданных пределах. Целью изобретени   вл етс  повышение помехозащищенности. . На чертеже дана блок-схема дифференцирзпощего устройства. Устройство содержит элементы 1 и 2 сравнени , интегратор 3, сумматоры 4-7, интегратор 8, масштабирующие элементы 9-12, источники 13, 14 посто нных сигналов, интегратор 15, блоки 16-18 умножени , релейные элементы 19 и 20, элемент 21 ОГРАНИЧЕНИЕ и сумматор 22. Устройство работает следуюш м об разом. На первый вход элемента 1 сравне ни  поступает смесь полезного сигна ла с шумом, котора  сравниваетс  с величиной сигнала на выходе интегра тора Зо Ошибка с ,а элемента 1 сравнени  поступает на первьм вход элемента 2 сравнени , где сравниваетс  с выходным сигналом блока 17 умножени . Элементы 10 и 11 масштабировани  имеют коэффициентыKj, и А соответственно. Выход элемента 5 сравнени  подаетс  на сумматор 6, где суммируетс  с сигналом x(t) ошибки. Выход сумма тора 6  вл етс  входом дл  интегратора 8. На вход релейного элемента 19 поступает сигнал с выхода элемб.нта сравнени . Выходной сигнал, равный oi, если (t) 0 (U(t) , если (t) 0,oi const; через интегратор 15 поступает на вход элемента 21 ОГРАНИЧЕНИЕ, а затем на первый вход блока 16 умножени , выход которого через блок 9 масштабировани  с коэффициентом Л С посгупает на вход сумматора 22, в котором складываетс  с посто нным сигналом Ср, генерируемьм источнико 13 посто нного сигнала. Сигнал с выхода элемента 11 пос тупает на вход сумматора 4, в котоом из него вычитаетс  посто нный игнал Vg , генерируемый источником 14. На вход интегратора 3 подаетс  игнал с вьшода сумматора 7, на вхоЫ которого поступают сигнал (t) через элемент 12 масштабировани  с коэффициентом,В и сигнал .V(t) с выхода сумматора 4. В отсутствии шума в дифференциаторе возникает скольз пщй режим. В скольз щем режиме сигнал (t) близок к нулю. Выбира  достаточно малые значени  Сд, и С, имеем соответственно малое значение ошибки x(t) на выходе элемента 1 сравнени . Это означает, что выход интегратора 3 отслеживает со сколь угодно малой ошибкой входной сигнал и на выходе сумматора 4 будет сигнал, пропорциональный производной входного сигнала. В этом случае передаточна  функци  устройства имеет вид W(p) УгР+У|Р+1 где у А(,|Г С - Ке У ЛС . (5, , rlJ Т, - посто нна  времени интегратора 3j тора 3, Tj - посто нна  времени интегра-. тора 8; тора 8, йК - константа, характеризующа  выходной сигнал элемента 20., Таким образом, в отсутствие помех за счет выбора коэфсЬидиентов передачи А и йС блоков 11 и 9 масштабировани  и величины Сд сигнала источника 13 посто нного сигнала можно осуществить сколь угодно точное дифференцирование при любом значении Tf. Достигаетс  это при конечных значени х коэффициентов масштабировани  элементов 9-12 и посто нных времени интеграторов 3,8, 15 и при отсутствии скольз щего режима в главном контуре. Под действием помех скольз щий режим .прекращаетс  н возникает режим переключений. При выборе значени  oi из услови 

- г

макс а

где д,о,кс - максимально возможное

врем  коррел ции шума на всем интервале времени дифференцировани , выходной сигнал блока 21 не успеет изменить знак под действием помехи. Это означает, что, несмотр  на воздействие помех, изменение знака обр .атной св зи через блок 18 умножени определ етс  только регул рной составл ющей сигнала (t), так как после попадани  в область существовани  скольз щего режима сигнал W(t) на выходе интегратора 8 знако- посто нен. Поэтому сохран етс  правильное изменение (увеличение или уменьшение) величины сигнала W(t) и соответственно выходного сигнала V(t), определ емое регул рной, а не случайной составл ющей сигнала, что и обеспечивает подавление корр елированных шумов при дифференцировании.

При наличии помех св зь между входом и выходом устройства аппроксимируетс  дифференциальным уравнением третьего пор дка

ft

V(t) +

V(t) +

v(t) .+

1+К,

+ v(t) T,f(t),

где Kj - коэффициент, завис щий обратно пропорционально от дисперсии помехи, |Д(Рз некоторые константы, завис щие от парамет ров дифференцирующего устройства.

Из уравнени  следует, что с ростом уровн  шума увеличиваютс  коэффициенты в левой части уравнени , обеспечива  подавление помех.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Дифференцирующее устройство, содержащее первый элемент сравнени , первый вход которого  вл етс  информационным входом устройства, а выход соединен с первыми входами-первого сумматора и второго элемента сравнени , выход первого сумматора через первый интегратор соединен с входами первого и второго масштабирующих элементов, выход первого масштабирующего элемента и выход первог источника посто нного сигнала соединены с соответствующими входами второго сумматора, выход которого  вл етс  выходом устройства и соединен с первым входом третьего сумматора,второй вход которого через третий масштабирующий элемент подключен к выходу второго элемента сравнени , а выход через второй интегратор соединен с вторым входом первого элемента сравнени , выход второго масштабирующего элемента соединен с первым входом четвертого сумматора, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, а также четвертый масштабирующий элемент, отличающе ес  тем, что, с целью повьш1ени  помехозащищенности устройство содержит третий интегратор , два релейных элемента, три блока умножени , элемент ОГРАНИЧЕНИЕ , второй источник посто нного сигнала и п тый сумматор, при э-том вход второго элемента сравнени  через соединенные последовательно первый релейный элемент, третий интегратор и элемент,ОГРАНИЧЕНИЕ,соединен .с первым входом первого блока умножени , выход которого соединен с первым входом второго блока умножени  и через четвертый масштабирующий элемент с первым входом п того сумматора , второй вход которого подключен к выходу второго источника посто нного сигнала, а выход - к первому входу третьего блока умножени , выход которого соединен с вторым входом второго элемента сравнени , выход первого интегратора соединен с вторыми входами второго и третьего блоков умножени  и через второй.релейный элемент - с вторым входом первого блока умножени , а выход второго блока умножени  соединен с вторБ1м входом четвертого сумматора.