Аналоговое устройство для определения частной производной

Аналоговое устройство для определения частной производной

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. АНАЛОГОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТНОЙ ПРОИЗВОДНОЙ, содержащее дифференциатор, вход которого является первым входом устройства , последовательно соединенные первый блок умножения, интегратор, первый-блок сравнения, второй вход которого является вторым входом устройства , первый усилитель и второй блок умножения, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности устройства за счет повыгае ,ния помехозащищенности, оно содержит инерционное звено первого порядка, подключенное входом и выходом соответственно к выходу второго блока умножения и к первому входу первого блока умножения, выход дифференциатора соедииен со вторыми входами первого и второго блоков умножения. 2. Устройство по п.1, отличающее с я тем, что дифференциатор выполнен в виде .Линейного дифференцирующего фильтра, содержащего последовательно соединенные второй блок сравнения, третий бхгок сравнения с второй усилитель, второй интегратор, а подключенный выходом ко второму входу (Л третьего блока сравнения, и третий интегратор, соединенный выходом с первым входом второго блока сравнения , второй вход которого является входом дифференциатора, а выход второго интегратора - выхо,ом дифференциатора .

ч = Ф.:) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3375348/18-24 (22) 06.01,82 (46) 07.11.83. Бюл, )) - 41 (72) А.С.Востриков, С.M,Õà÷àòóðîâà

Е.Б.Гаврилов н А.Б.Гаврилов (71) Новосибирский электротехнический институт (53) 62-50(088.8) (56) l, Авторское свидетельство СССР

У 324610, кл, G 05 В 13/02, 1972.

2, Авторское свидетельство СССР

У 817728, кл. (05 В 13/02, 1981 (прототип) . (54)(57) 1. АНАЛОГОВОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТНОЙ ПРОИЗВОДНОЙ, содержащее дифференциатор, вход которого является первым нходом устройства, последовательно соединенные йервый блок умножения, интегратор, первый блок сравнения, второй вход которого является вторым входом устройства, первый усилитель и .второй блок умножения, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повьппения точности устройства за счет повыше,ния помехозащищенности, оно содержит инерционное звено первого порядка, подключенное входом и выходом соответственно к выходу второго блока умножения и к первому входу первого блока умножения, выход дифференциа- тора соединен со «торыми входами первого и второго блоков умножения.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что дифференциатор выполнен н виде Линейного дифференцирующего фильтра, содержащего последовательно соединенные второй блок сравнения, третий блок сравнения второй усилитель, второй интегратор, подключенный выходом ко второму входу третьего блока сравнения, и третий интегратор, соединенный выходом с первым входом второго блок» сравнения, второй вход которого является входом дифференциатора, а выход второго интегратора — Bhlxo.",îì дифференциатора.

10 23065

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в экстремальных и адаптивных системах автоматического управления. 5

Известно устройство для определения частноц производной, используемое в адаптивных системах, состоящее из блока вычисления приращения регулируемой величины, блока вычисления 10 приращения управляющеro воздействия и блока аппроксимации, причем вход блока вычисления приращения регулируемой величины является первым входом устройства, выход соединен с пер- 15 вым входом блока аппроксимации, вход блока вычисления приращения управляю щего воздействия является вторым входом устройства, выход соединен с вторым входом блока аппроксимации, вы- gp ход которого является выходом устройстаа (1) .

Недостатками этого устройства являются малая помехозащищенность и низкая точность определения частной 25 производной.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения частной произ1водной, содержащее блок сравнения, усилитель, два блока умножения, интегратор, дифференциатор, блок определения модуля, блок выделения знака (2) .

Одна .о известное устройство обла35 дает невысокой точностью из-за пло хой помехозащищенности.

Целью изобретения является повышение точности определения частной производной за счет повышения поме40 хозащищенности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее дифференциатор, вход которого явля45 ется первым входом устройства, последовательно соединенные первый блок умножения, интегратор, первый блок сравнения, второй вход которого является вторым входом устройства, первый усилитель и второй блок умножения, введено инерционное звено первого порядка, подключенное входом и выходом соответственно к выходу вто" рого блока умножения и к первому входу первого блока умножения, выход 55 дифференциатора соединен со вторыми входами первого и второго блоков умножения.

При этом дифференциатор выполнен в виде линейного дифференцирующего фильтра, содержащего последовательно соединенные второй блок сравнения, третий блок сравнения, второй усилитель, второй интегратор, подключенный выходом ко второму входу третьего блока сравнения, и третий интегратор, соединенный выходом с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого является входом дифференциатора, а выход второго интегратора — выходом дифференциатора.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит первый 1, второй 2 и третий 3 блоки сравнения,,первый 4 и второй 5 усилители, первый 6 и второй 7 блоки умножения, демпфирующее звено 8, первый, второй . и.третий интеграторы 9-11, дифференциатор 12, первый 1(и второй ) входы устройства, Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу дифференциатора, выполненного в виде линейного дифференцирующего фильтра, образованного блоками 2 и 3 сравнения, усилителем

5, интеграторами 10, 11 и имеющего передаточную функцию

Х (p)

Хф "/,.p i p+I где X (p) - изображение по Лапласу перво го входно r о си гн ала ус тройства;

X(p) — изображение по Лапласу выходного сигнала линейного дифференцирующего фильтра; — коэффициент усиления вто 2 рого усилителя; р — оператор дифференцирования.

В области низких частот (частот входного сигнала, р (< 1 ) передаточная функция имеет вид

"2(Р) = р (2)

В области высоких частот (частот помехи, р » 1) передаточную функцию можно представить в виде

Рg (p) - О „(3)

Следовательно, сигнал Х (1) можно представить как оценку сигнала х (Ц, отстроенную от высокочастотных поме.х.

Рассмотрим работу контура обратной связи, образованного устройством

) сравнения, усилителем 4, блоками

6 и 7 умножения, интегратором 9, депп

Жирующим звеном,8. Представим блоки

1053065

5, 4(1 . q()u) I1 7 Ч „(11 1 (11 1 (10) В случае высокочастотной помехи,из формулы (10) следует, что при

1О 1» 1М 0 (»). °

Анализ выражений (11) и (12) по казывает, что в известном устройстве высокочастотная помеха, содержащаяся во втором входном сигнале, оказывает влияние на выходной сигнал устройства,. усиливаясь в К раз. В. предлагаемом устройстве высокочастотная помеха подавляется тем больше, чем вьпие ее частота, и величину К1 можно выбирать достаточно большой исхо. дя из требуемой точности определения частной производной. ф)= —: — - —, (т, (@ i=(v); щ

dq Дх и м к„к,(ц

Анализ данного выражения показывает, что при достаточно большом К1 влиянием второго члена правой части формулы (81 можно пренебречь

„, ч „„,) ,35

Для доказательства предположим, что спектр помехи, содержащейся во втором входном сигнале, расположен в высокочастотной области, а производная первого входного сигнала по сравнению с помехой изменяется значительно медленнее, т.е. по сравне-, нию с помехой X (t)=K5(t)=const, сле:.довательно, T(t)=Teonst. Тогда можно воспользоваться аппаратом частотных характеристик с целью иллюстра- 45 умножения в виде усилителей с параметрическим коэффициентом усиления

К,() = (a} (4)

Тогда контур описывается дифференциальным уравнением вида причем: 1 (Ц =, (6}

k, М,(Ц где T(t)- постоянная времени контура;

Т вЂ” постоянная демпфирования, К< — коэффициент усиления первого усилителя; F(t)- выходной сигнал системы; (Ц вЂ” второй входной сигнал системы.

Учитывая выражение 4 проведем преобоазование

"Ь! — - 2 (т,Р(Ц Г(Ц) (8)

3 ции фильтрующих свойств. Частотная функция анализируемого контура принимает вид

В то же время в известном устройстве при тех же условиях частотная характеристика контура обратной связи

W<()01) -э К.1 (12) Величину Т1 необходимо выбирать исходя из спектров полезного сигнала и помехи. Кроме того, в известном устройстве отсутствует защита от помех в первом входном сигнале, в та время как в предлагаемом устройстве зту функцию выполняет линейный дифференцирунщий филь гр.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно увеличить точность определения частной производной путем фильтрации высокочастотных помех, содержащихся во ходиых сигналах устройства.

Составитель В, Куэин

Редактор П. Коссей Техред Л.Пилипенко Корректор В.Бутяга

Заказ > 870/45 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам и юбретений и открытий

1131Г15, 11о< ква, l1-35, Раушская наб., д. 4/5

Фипиал ПГ1И "1lатент . г. Ужгород, ул. Проектная, 4