Цифровая следящая система Советский патент 1985 года по МПК G05B11/26 

изобретение относится к автомати ке и может быть использовано в геоакустике для автоматического вьщеле ния геофизических сигналов, отражен ных от дна морей и океанов. Цель изобретения - расиирение функциональных возможностей, и повышение быстродействия и помехозащищенности устройства, На фиг. 1 представлена функциональная схема цифровой следящей системы; на фиг.2 - временные диаграммы работы системы. Цифровая следящая система содержи генератор 1 импульсов, управляемый делитель 2 частоты, формирователь 3 пачек импульсов, элементы И 4 - 6, триггеры 7-9, коммутатор 10, реверсивный счетчик 11 импульсов, дешифратор 12, вычитающий счетчик 13 импульсов, элементы И 14 и 15, блок 16 ключей, входы 17 и 18 системы, выход 19 системы, счетчик20 импульсов. Цифровая следящая система работае

следуюш 1м образом.

Тактовый импульс, определяющий начало цикла, с входа 17 устанавливает триггер 7 в единичное состояние, записывает с выхода блока 16 ключей в счетчик 20 импульсов код, определяющий число импульсов в пачк и переписывает содержимое реверсивного счетчика (PC) 11 через элемент И 15 в вычитающий счетчик 13 управляемого делителя частоты (УДЧ) 2. Элемент И 14 открывается, так как дешифратор 12 нулевого кода вырабатывает разрешающий сигнал после записи содержимого PC 11 в счетчик 13 Импульсы с вьЕХода генератора 1 проходят через элемент И 14 и уменьшают содержимое вычитающего счетчика 13. В момент обнуления содержимого счетчика 13 срабатывает дешифратор 12, выходная команда которого закрывает элемент И 14, останавливая УДЧ 2, и одновременно устанавливает в единичное состояние триггер 8, разрешая прохождение импульсов генератора 1 через элемент И 4 на входы счетчиков 20 и 11. Потенциал с выхода триггера 8 открывает элемент ИЗ, стробируя входной сигнал, поступающий с входа 18. Потенциал с выхода блока 16, поступающий на управлякгщий вход коммутатора 10, определяет режим работы PC 11. Пусть при низде 18 появляется входной сигнал, то он проходит через элементы И 5 и 6 на выход 19 устройства и устанавливает триггер 7 в нулевое состояние, выходная команда которого через коммутатор 10 переключает PC 11 в режим Вычитание, т.е. PC 11 часть времени работает на сложение, а часть на вычитание, при этом возможны три случая (фиг.1): а) PC 11 половину длительности пачки импульсов работает на сложение, половину - на вычитание; б) большую часть времени длительности пачки PC 11 работает на сложение, меньшую - на вычитание; в) меньшую часть времени длительности пачки PC 11 работает на сложение, большую на вычитание.

В случае а число импульсов, прошедшее на сложение и на вычитание, равно (число импульсов в пачке четное), то суммарный код PC 11 после окончания пачки остается без изменения (фиг. 2а), т.е. время задержки до начала формирования пачки импульсов в следующем цикле остается прежним.

В случае б (фиг. 26) импульсов, прошедшее на сложение в PC 11, равно

П Ро .. (1) где п - число импульсов, приходящееся на половину длительности пачки; ком потенциале на втором выходе блока 1 6 и единичном состоянии триггера 7 сигналом с выхода коммутатора 10 PC 11 переключается в режим Сложение. PC 11 производит подсчет импульсов, поступающих с выхода элемента И 4, одновременно со-счетчиком 20, импульс переполнения которого устанавливает триггер 8 в нулевое состояние. Цоследний закрывает элементы И 5 и 4, прекращая формирование пачки. Если во время формирования пачки импульсов элемент И 5 открыт, на входе 18 отсутствует входной сигнал, то триггер 7 остается в состоянии 1, все импульсы пачки PC 11 подсчитывает в режиме Сложение, т.е. содержимое PC 11 увеличивается на число Импульсов, содержащихся в пачке, увеличивая время задержки УДЧ 2 до начала формирования пачки импульсов в следующем цикле. Если в следующем цикле во время формирования пачки импульсов на вхо3 , р- смещение входного сигнала на входе 18 от середины пач импульсов. Число импульсов, прошедшее на вы читание в PC 11, равно п , так как по сигналу .с выхода элемента И 6 в счетчик 20 записывается повторно ко с первого выхода блока 16, т.е. PC 1 фиксирует код, обусловленный сдвиго по фазе входного сигнала, равньй ntp -П р следовательно, в следующем цикле время задержки до начала формирования пачки импульсов увеличивается на р периодов следования импульсов генератора 1, в результате чего середина пачки импульсов (фиг. 2а) совпадает с сигналом на входе 18. В случае в (фиг. 2в) число импульсов, прошедшее на сложение в PC 11, равно h4p-n р п-с (3) где q - сдвиг по фазе влево (фиг.2в сигнала на входе 18 относительно середины пачки. Число импульсов, прошедшее на вычитание в PC 11,равно и , так как по сигналу с выхода элемента И 6 в счетчик 20 повторно записывается код с первого выхода блока 16, т.е. сиг нал ошибки, зафиксированный в PC 11 равен П-с|-п -С| , . (4) следовательно, время задержки УДЧ 2 до начала формирования пачки импуль сов в следующем цикле (по сигналу с входа 18) уменьшится на а периодов следования импульсов на выходе гене ратора 1, в результате чего середин пачки импульсов.в следующем цикле совпадает с сигналом на входе 18. Таким образом, формируемая пачка импульсов предназначена для полу чения в цифровом виде (в PC 11) сигнала ошибки о величине смещения входного сигнала относительно середи ны пачки. Действительно-В случае а число импульсов пачки, прошедшее на сложение и на вычитание в PC 1 11, равно, следовательно, сигнал ошибки равен нулю и содержимое PC 11 (время задержки до начала формирования следующей пачки импульсов) не изменяется; в случаях б и в вырабатывается сигнал ошибки (выражения (2) и (4)), на величину которого изменяется (увеличивается или уменьшается) содержимое PC 11, соответственно изменяется время задержки УДЧ 2 до начала формирования пачки импульсов в следующем цикле, т.е. середина пачки импульсов отслеживает входной сигнал. При отсутствии входного сигнала во время формирования пачки импульсов содержимое PC 11 при низком (высоком) потенциале на втором выходе блока 16 от цикла к циклу .(от импульса к импульсу на входе 17) непрерывно увеличивается (уменьшается) на 2п, так как триггер 7 все время находится в состоянии 1, следовательно, непрерьшно увеличивается (уменьшается) на 20 ( Т период следования импульсов на выходе генератора 1) время задержки до начала формирования очередной пачки импульсов, т.е. система просматривает временной интервал, равный- периоду следования тактовых импульсов на входе 17, с дискретом, равным 2п. При обнаружении сигнала триггер 7 устанавливается входным сигналом через элементы И 5 и 6 .в нулевое состояние и устройство переходит в режим слежения. При наличии сигнала на третьем выходе блока 16 триггер 9 устанавливается в нулевое состояние, элемент И 6., Сигнал с выхода элемента И 5 не проходит через элемент И 6 на выход 19 и своим задним фронтом возвращает, триггер 9 в единичное . состояние, т.е. в данном цикле состояние триггера 7 не изменяется и система переходит в режим Поиск и находится в этом режиме пока не обнаружит последующий (предьщущий) по временному положению сигнал на входе 18 при низком (высоком) потенциале на втором выходе блока 16.

Фиъ.1

Фиг.. 2

1. ЦИФРОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА, содержащая блок ключей, первый триггер и управляемый делитель частоты, к первому и второму входам которого подключены соответственно выходы генератора импульсов и реверсивного счетчика импульсов, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия и помехоза- пцищенности системы, в нее введены формирователь пачек импульсов, коммутатор, элементы И и второй триггер, причем выходы первого триггера через коммутатор подключены к первому вхо-. ду реверсивного счётчика импульсов, первый вход первого триггера соединен с первым входом системы, третьим входом управляемого делителя частоты и первым входом формирователя пачек импульсов, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам генератора импульсов и управляемого делителя частоты, второй вход системы через первый и второй элементы И соединен с вторым входом первого триггера, с выходом системы и с четвертым входом формирователя пачек импульсов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к вторым входам реверсивного счетчика импульсов и первого элемента И, а первый, второй и третий выходы блока ключей соединены соответственно с пятым входом формирователя пачек импульсов, - управляющим входом коммутатора и первым входом второго триггера, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, а прямой выход второго триг€ гера - к второму входу второго элеW мента И. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем,что формирователь лачек импульсов содержит счетчик импульсов, третий триггер и третий элемент И, первый вход которого соединен с прямым выходом третьего 00 . триггера, а выход - с первым входом о ,счетчика импульсов, выходом подклю00 4: ченного к первому входу третьего триггера, причем первый, второй, третий четвертый и пятый входы формирователя пачек импульсовСоединены соответственно с вторыми входами счетчика импульсов третьего элемента И и третьего триггера, с третьим и четвертым входами счетчика импульсов, а первый и второй выходы - с выходом Третьего элемента И и с прямым выходом третьего триггера.