SU1675854A1 - Устройство Титова В.Б. дл контрол и линеаризации передаточных характеристик многоканальных преобразователей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при создании инвариантных к помехам линейных преобразователей. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства путем диагностировани контролируемых многоканальных преобразователей и повышение точности устройства. Устройство содержит блок 3 вы влени  неисправности преобразователей, блок 4 и вычислени  характеристик преобразователей, инвертор 5 и коммутатор 6, подключенные к преобразовател м 1, 2, Раскрыто построение блока вычислени  характеристик преобразователей . Устройство обеспечивает высокую точность контрол  при наличии погрешностей функционировани  каждого из преобразователей и непрерывную оценку величин погрешностей их функционировани . 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

С

 

00

ел

Јь

Фи.1

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при создании инвариантных к помехам линейных преобразователей.

Цель изобретени  - расширение функ- циональных возможностей устройства путем обеспечени  диагностировани  контролируемых многоканальных преобразователей и повышение точности устройства .

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - функциональна  схема устройства; на фиг. 3-функциональна  схема блока вычислени  характеристик преобразователей; на фиг. 4 - граф опера- ций. соответствующий решению системы уравнений, реализуемой на основе устройства .

Устройство содержит первый 1 и второй 2 электрические преобразователи с посто-  нными уровн ми смещени  рабочих точек , блок 3 вы влени  неисправности преобразователей, блок 4 вычислени  характеристик преобразователей, инвертор 5 и коммутатор б, вход 7 устройства, входы 8 первого преобразовател , вход 9 второго преобразовател , выход 10 первого преобразовател , первый информационный вход 11 блока- 3, первый информационный вход 12 блока 4, выход 13 второго преобразовател  2, второй информационный вход 14 блока 3, второй информационный вход 15 блока 4, выход 16 блока 3, управл ющий вход 17 коммутатора и управл ющий вход 18 блока 4, вы- ход 19 блока 4, выход 20 коммутатора, его информационные входы 21,22, сумматор 23 и генератор 24 блока 3.

Блок 4 содержит сумматоры 25-38 с первого по четырнадцатый, узлы 39-42 де- лени  с первого по четвертый, три узла 43- 45 умножени , три узла 46-48 оперативной пам ти, включающие коммутаторы в первом узле 49, во втором 50, третьем 51 и  чейки 52-54 пам ти.

Справедливы формулы

гм

Mj rM2j

-±l

M

и

-2i

N4j + M2; Z ijsKO1 ;

n

(Kj«4ll;)(tr, + Z,.e),i.-1l2 ; (2)

Zjj-. zJ0 fi;; 0) I1S K;Z40; w

A-

(5)

где - информационные сигналы на входах 8 и 9 преобразователей соответственно;

5 0

5

0 5 0 5

0 5

0

- чувствительности величин zij и Z2J к изменению сигналов п и гг соответственно;

- смещени , подаваемые на входы 8 и 9 первого 1 и второго 2 преобразователей;

zio Z20 zio -смещени , подаваемые на входные сумматоры блока 4;

Azio, A, Aki - изменени  величин , п и kj вследствие воздействи  на преобразователи дестабилизирующих факторов;

Mij, M2j - посто нные величины,

Возможны четыре варианта изменени  величины zij в зависимости от пол рности информационных сигналов ±п на входах 8 и 9 преобразователей. Каждому варианту соответствует линейное алгебраическое уравнение относительно информационного сигнала п и погрешностей AI.

Коммутатор 6 имеет два режима работы в зависимости от наличи  сигнала на управл ющем входе 17. Первым режимом работы коммутатора  вл етс  соединение выхода 20 и входа 21. Вторым режимом работы  вл етс  соединение выхода 20 и входа 22.

На один вход сумматора 25 подано посто нное смещение, равное значению величины г ю . Смещени  220 поданы на входы сумматоров 27, 30 и 31. На один вход узла 43 подано смещение (Р2+1)С/2. Смещение, соответствующее константе 1, подано на входы сумматоров 32, 34, 35 и 36.

Выходом 19 устройства  вл етс  выход узла 48, включающий три составные части (с первой снимают сигнал, соответствующий величине Ј, с второй - величине 5i, ас третьей - величине 62).

Управление блоком 4 осуществл ют путем подачи тактовых пр моугольных импульсов на управл ющий вход 18. Вход 18 св зан с управл ющими входами коммутаторов 49-51, Коммутаторы 49 и 50  вл ютс  нормально замкнутыми, а коммутатор 51 - нормально разомкнутым.

Первое и второе алгебраические уравнени  реализуют следующим образом. В исходном состо нии, при отсутствии информационных сигналов на входах 8 и 9 преобразователей , назначают величины смещений

zij zio+Zjio Mij;

Z2j Z20+Z20 M2j; , J 1,2. (6)

Первое алгебраическое уравнение. Первый режим работы коммутатора 6

j 1, zn zio + zio + kin + А,

Z21 Z20 + Z20 - k2P2 + Дг,(7)

516758546

Подставив выражени  (7) в порождаю- ,zi4 (210 +zio-km+ Д1) +

ЩИЙ МНОГОЧЛеН (1), ПОЛУЧИМ+ (Z20 - k2H2 + А),(14)

r +H-DW TC + M-PY rS -Z24 Z20

l v VbnJb vi тж/01Подставив выражени  (14) в порождаю ,„ „ ro+iw (.8)5 Щий многочлен (1), получим

(1+YMi)02-lM T- IMT

где ,()YM4- 15)

.V-Ve/M. Ј,--ЈЈ- .

20 Z2°ЮvP2 + 1

у , ,r -.гДеУм4 -рГ-К4.

Ml P, 1 1 Zfo г Z2o+Z2oСигналы, соответствующие величинам

zi3 и ZH, снимают с выхода сумматора 26.

Второе алгебраическое уравнение. Вто- Величины газ и Z24 задают в виде смещени  рой режим работы коммутатора 615 /20 подаваемого на входы сумматоров 27,

А30 и 31.

j-2 zi2-zjo +zio kin+ AI,Таким образом, на основе двух преобZ22 Z20+Z20 Н 2Г2+Л2.(9)разователей, включенных по балансной схеме , при преобразовании последовательно

Подставив выражени  (9) в порождаю- 20 парафазных и синфазных сигналов реализу- щий многочлен (1), получимют систему уравнений

(Pi + 1)YM2Ј + (1-PiYM2)5i-(1+YM2) + .(1-P)(t-P1YMi)$ (Pi + i)YM2,(Ю))5(p/mN1,

fp1 + 1425 (P,M)YM2Ј()y;: (16)

W YM2 РГ1 K2 r YM,)-(,

Сигналы, соответствующие величинам

zn и zi2, снимают с выхода сумматора 25., , С (Ра + 1) УМЗ

Сигналы, соответствующие величинам Z21 и 30 0- +02 i р2 ум3 Z22, снимают с выхода сумматора 27.

Третье и четвертое алгебраические С(Р2 + 1) Ум4

уравнени  реализуют следующим образом. о - 02 - М4

В исходном состо нии при отсутствии информационных сигналов на входах 8 и 9 35 Откуда преобразователей , назначают ве-. личины смещенийс. Ym унг (,§г + 1.,

1- YMZ V 2.

zij zio + zio + Z20 М ij,где

Z2J ,4.(11) 40. y

. б--с() f«

Третье алгебраическое уравнение. Пер-г мз

вый режим работы коммутатора 6#f (YM1 -Ј (-f YM1);(19;

zi3 (zio+zio-kin+Ai)+45 F2-- в - Ј( .(2o)

+ (z20 - k2T2 + Дг),Пор док функционального диагностиZ23 Z20.(12)ровани  преобразователей состоит в следующем ..

Подставив выражени  (12) в порождаю-Исход  из максимально возможных знащий многочлен (1), получимьи чений входных информационных сигналов nl ir2i г на основе выражений

6i +д - (2 (131 6) и (11) задают смещени  zio, zio , Z20, Z20,

1-P2YM3 Mij макс Inl ,M2j макс Ira I, J 1(1)4.

„На вход преобразователей последо v.. Pa + 1 v r 1, 220вательно подают сначала парафазные

ТДс ТМЗ -п;N3 - 1i i ii.

PazioI п I |-Г2 I, а затем синфазные сигналы

, череду  режимы работы коммутатоЧетвертое алгебраическое уравнение. ра 6. При этом с выходов преобразовате- Второй режим работы коммутатора 6лей 1 и 2 получают сигналы.

kirj+Л , 1, 2.

На основе порождающего многочлена (1) и выражений (7), (9), (12), (14) дл  каждого из вариантов изменени  величин zij и гг рассчитывают с помощью блока 4 величину Kj, использу  сигналы RIJ с выходов 10 и 13 преобразователей.

Рассчитывают коэффициенты уравнений (16) с помощью блока 4,

Реализовав таким образом систему уравнений (16), определ ют неизвестные величины С, 5i и дг с помощью блока 4.

Устройство работает следующим образом .

Пусть преобразователи функционируют без погрешностей. Об этом свидетельствует отсутствие напр жени  на выходе сумматора 23. Генератор 24 не включен. На выходе 19 устройства значени  сигналов равны нулю.

Информационный сигнал с входа 7 устройства через инвертор 5 и коммутатор 6 поступает на вход 8 преобразовател  1 и непосредственно на вход 9 преобразовател  2. Сигналы на входах 8 и 9 преобразователей 1 и 2  вл ютс  парафазными. Сигналы с выходов 10 и 13 преобразователей используют в информационно-измерительной системе без обработки. Устройство контрол  и линеаризации посто нно контролирует величину погрешности функционировани  преобразователей 1 и 2 путем сложени  сигналов с выходов 10 и 13 в сумматоре 23 блока 3 и рассчитывает величины (YMI и Умз).

Расчет величин YMI, Умз осуществл ют путем подачи сигналов с выходов 10 и 13 преобразователей на входы 12 и 15 блока 1 4 соответственно. Реализуют уравнени  (8) и (13). Сигналы преобразуютс  в сумматорах 25-31 иузлахЗЭ и40делени , Сигнал, соответствующий величине YMI, получают на выходе узла 39 делени , а сигнал, соответствующий величине YMG, на выходе узла 40 делени . Сигнал YMI запоминают в  чейке о2, худа он поступает через нормально замкнутый коммутатор 49. Сигнал Умз дополнительно преобразуют в сумматоре 35, узлах умножени  43 и делени  42, получа  таким образом сигнал, соответствующий величине Ь/2, мспользуемой в дальнейшем при расчете величин Ј, 5f и дг. Сигнал Ь/2 поступает в  чейку 53.

При возникновении погрешностей функционировани  в преобразовател х 1 и/или 2 на выходе сумматора 23 по вл етс  сигнал , включающий генератор 24, пр моугольный импульс которого поступает на управл ющий вход 18 блока 4 и таким образом на управл ющие входы коммутаторов 49-51, а также на управл ющий вход 17 коммутатора 6.

Коммутаторы 49 и 50 размыкают электрические цепи, способству  запоминанию величин YMJ и Ь/2 в  чейках 52 и 53 соответственно . Коммутатор 51 подключает  чейку 54 к сумматорам 37, 38 и узлу 44 умножени  дл  запоминани  величин Ј, 5i и 62, которые будут рассчитаны.

Коммутатор б подключает вход преобразовател  1 непосредственно к входу 7 устройства . Таким образом, на входы 8 и 9 преобразователей 1 и 2 поступает синфазный сигнал. Сигнал на выходе сумматора 23 остаетс  отличным, от нул . Генератор не выключаетс .

Сигналы с выходов 10 и 13 преобразователей 1 и 2 поступают на входы 12 и 15 блока

4 соответственно. На основе сумматоров 25-31 и узлов 39 и 40 делени  рассчитываютс  величины YM2 и Уш. Величину YM при расчете величин Е, di и ду (при данном конкретном варианте исполнени  блока 4) не

используют. Коммутатор 50 разомкнут.

Сигнал, соответствующий величине Ума (с выхода делител  39) поступает одновременно с сигналами, соответствующими величинам YMI и Ь/2 (из  чеек 52 и 53), на

входы сумматоров 32, 33, 34 и 36. Эти три сигнала преобразуютс  сумматорами 32-34 и 36-38, узлами делени  41 и умножени  44 и 45. Реализуютс  уравнение (10) и формулы (17), (19) и (20). На вход коммутатора 51 поступают три сигнала, соответствующие величинам Ј, 5i и дг. Сигнал е поступает с выхода узла 44 умножени , сигнал di - с выхода сумматора 37, а сигнал дг - с выхода сумматора 38.

Коммутатор 51 замкнут, поэтому сигналы , соответствующие величинам е, 5i и дг. поступают в  чейку 54.

Граф операций расчета величин Е, 5i и дг представлен на фиг. 4 и соответствует

функциональной схеме блока 4 (фиг. 3).

В момент окончани  действи  пр моугольного импульса коммутатор 6 и коммутаторы 49-51 возвращаютс  в исходное состо ние. Если погрешности функционировани  преобразователей 1 и 2 отсутствуют , сигнал на выходе сумматора 23 нулевой, генератор 24 вы ключей, устройство контролирует величину погрешностей Ai,Aa функционировани  преобразователей 1 , 2

ц рассчитывает величины YMI и Ь/2. При по влении погрешностей генератор 24 включаетс , генерирует пр моугольный импульс и процессы расчета величин Ј, 5i и дг повтор ютс .

Пример. Пусть |r| 10. Поэтому назначим

, ,

, .5

Считаем, что с выходов 8 и 9 преобразователей 1 и 2 при парафазных входных сигналах получены сигналы Яш 6, Я2П -3 и сигналы , при синфазных сиг- 10 налах

33

/ 2л-21; Z2i:12; YMf-:pjf1

Z12- 11 , Z22r12; K2 ЈЈ/ YMST- J

73

Z2j 5; Kr i M3r}&5

77

22tlz5 KJ,--8/YM4--ff1lЈ + 762 3,

Ј-12(5 +11(52 1,

(5i + (52 1 -(52 r.

В результате решени  системы уравнений получим

Ј,6i

Отсюда , A , А2 2.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Устройство дл  контрол  и линеари- зации передаточных характеристик многоканальных преобразователей, содержащее блок вы влени  неисправностьи преобразователей , блок вычислени  характеристик преобразователей и инвертор, вход которого  вл етс  входом устройства дл  ввода сигнала, равного подаваемому на один из контролируемых преобразователей , входы устройства дл  подключени  выходов двух контролируемых преобразо- вателей соединены с первыми и вторыми информационными входами блока вы влени  неисправности преобразователей и блока вычислени  характеристик преобразователей , выход которого  вл етс  инфор- мационным выходом устройства, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности устройства и расширени  его функциональных возможностей путем обеспечени  диагностировани  контролируемых многоканальных преобразователей, в устройство введен коммутатор, первый информационный вход которого соединен с входом устройства дл  ввода сигнала, рав

   5

   10

   15

   20

   25

   30

   35 40 45 50 55 ного подаваемому на один из контролируе мых преобразователей, второй информационный вход коммутатора св зан с выходом инвертора, управл ющие входы коммутатора и блока вычислени  характеристик преобразователей подключены к выходу блока вы влени  неисправности преобразователей , выход коммутатора служит выходом устройства дл  подачи сигнала на другой контролируемый преобразователь
2. 2. Устройство по п. 1,отличающее- с   тем, что блок вычислени  характеристик преобразователей содержит четырнадцать сумматоров, четыре узла делени , три узла умножени  и три узла оперативной пам ти, входы первых слагаемых первого, третьего и седьмого, дес того и двенадцатого сумматоров , пр мые входы восьмого и одиннадцатого и инвертирующий вход шестого сумматоров и вход первого сомножител  первого узла умножени  служат дл  ввода посто нных величин вычислений, вход второго слагаемого первого сумматора св зан с первым информационным входом блока, а выход соединен с входами первых слагаемых второго, четвертого и п того сумматоров , второй информационный вход блока подключен к входам вторых слагаемых второго и третьего сумматоров, выход второго сумматора соединен с пр мым входом шестого и с входом второго слагаемого седьмого сумматора, выходы которых св заны соответственно с входами делимого и делител  второго узла делени , выход которого подключен к входу второго сомножител  первого узла умножени  и к инвертирующему входу одиннадцатого сумматора, выход третьего сумматора соединен с входами вторых слагаемых четвертого и п того сумматоров , выходы которых св заны соответственно с входами делимого и делител  первого узла делени , выход которого подключен к информационному входу первого узла оперативной пам ти и к инвертирующим входам восьмого и дев того сумматоров , выход первого узла оперативной пам ти соединен с пр мым входом дев того сумматора, с первым пр мым входом тринадцатого сумматора и с входом второго слагаемого дес того сумматора, выход которого св зан с входом первого сомножител  третьего узла умножени , выход которого подключен к второму пр мому входу тринадцатого сумматора, а вход второго сомножител , пр мой вход четырнадцатого сумматора и вход второго слагаемого двенадцатого сумматора соединены с выходом второго узла оперативной пам ти, информационный вход которого св зан с выходом четвертого узла делени , вход делимого которого подключен к выходу первого узла умножени , а вход делител  - к выходу одиннадцатого сумматора, входы делител  и делимого третьего узла делени  соединены соответственно с выходами восьмого и дев того сумматоров, а выход св зан с входом первого сомножител  второго узла умножени , вход второго сомножител  которого подключен к выходу двенадцатого сумматора, а выход - к инвертирующему входу тринадцатого сумматора и к первому

   н ,

   10

   0

   информационному входу третьего узла оперативной пам ти, второй информационный вход которого соединен с выходом четырнадцатого сумматора, инвертирующий вход которого и третий информационный вход третьего узла оперативной пам ти св заны с выходом тринадцатого сумматора, управл ющие входы всех узлов оперативной пам ти подключены к управл ющему входу блока, выход третьего узла оперативной пам ти св зан с выходом блока.

   Фиг. 2

   Т U0-W+

   to ч- „ ...v-.

   k

   „ ...v-.

   k

   Pi+f