Устройство для оптимальной компенсации случайных сигналов Советский патент 1986 года по МПК G05B13/00 

t

Изобретение относится к автоматике и предназначено для формирования информационного сигнала, а именно для вьщеления из двух коррелированных случайных сигналов, поступающих на собственные входы устройства, их некоррелированной части.

Целью изобретения является првьше ние точности устройства.

На; чертеже представлена блок-схе- ма предлагаемого устройства.

Устройство для оптимальной компенсации случайных сигналов содержит усилитель 1 .напряжения , первый сумматор 2, умножитель 3, первый фильтр нижних частот 4, электронный ключ 5 второй фильтр нижних частот 6, второ сумматор 7, первый и второй инверторы 8 и 9, компаратор 10, первый и второй коммутаторы П и 12, генера- тор 13 пилообразного напряжения и генератор 14 тактовых импульсов.

Устройство работает следующим образом.

На входы устройства поступают два случайных коррелированных сигнала (t) и Y(t), величина коэффициента взаимной корреляции f которых может принимать любое значение в интервале 0-1 . Сигнал (t,) поступает на информационный вход усилителя 1 напряжения, а случайный сигнал (t) - на информационный вход электронного ключа 5,- с выхода которого Ц, G (t)rvp (t)3 через фильтр 4 нижних частот поступает на второй вход сумматора 2, где: Q (t) - коммутационная функция ключа 5, равная А во время 1 замкнутого ключа и ми.,- нус 4 - во время (Т, - Ц)открытого ключа (Т - период следования импульсов на выходе компаратора 10, А - постоянная).

В исходном состоянии электронный .ключ 5 замкнут, а на выходе компаратора 10 имеем отрицательный перепад (Д), на выходе сумматора 2 будем иметь

i|(t) 9 (t)V(-t-)l -(t), (О

который поступает на выход устройства и первый вход сумматора 7. Сигнал (t) поступает также на первый информационный вход коммутатора 1 1 и вход инвертора 8.

В первый момент времени, когда коммутаторы 11 и 12 находятся в поло

1891

жении, как показано на чертеже, на выходе сумматора 7 будем иметь сигнал

Ui 4(t) ч- 9( (ti), (21 а на выходе умножителя 3 сигнал

и () +0 (t)-(t)x

;(r(t) + 0 (t)(t) f

+ й

м|

(3)

где погрешность, вносимая умножителем

который, пройдя инвертор 9, первый информационный вход коммутатора 12, с его выхода поступает на вход фильтра 6 нижних частот со знаком минус, т.е. (-УЗ).

Во второй момент времени, когда коммутаторы 11 и 12 находятся в положении, противоположном изображенному на чертеже, на выходе сумматора 7 будем иметь сигнал

Uy t|(t) - 9 (t)vf(t)j, (4) а на выходе умножителя 3 сигнал

5 (h - 0 0 (ОСЦ (t) +/4 5)

который, пройдя через второй информационный вход коммутатора 12, с его выхода поступает на вход фильтра 6 нижних частот.

Компаратор 10 тактовых импульсов , осуществляя принцип временного разделения сигналов, формирует на входе фильтра 6 нижних частот переменный сигнал, имеющий форму меандра, амплитуда положительных импуль- сов которого равна Ug-, а на отрицательных - из.

На выходе фильтра 6 нижних частот будем иметь сигнал, пропорциональный оценке математического ожидания, поступаюг его на его вход переменного сигнала Ц , который далее поступает на первый вход компаратора 10, т, е.

ср.

7

о f

i - из ,

где L- - длительность импульсов генератора 14 тактовых импульсов ;

Эопг(

31241189

- период коммутации генератора 14 тактовых импульсов; - математическое ожидание. ывая, что Т 2 i, получим получим

bi К-- Ui.

onrv При б

где G ( у С учетом выражений (3) и (5) получим

UCP, - I M{40(t)0 (t)/l( - 2 Мр (t)t (t)(t) , a с учетом выражения (1) получим

Ucpi 2 (t)f (t)((t) - 2 Mr0 (t)f(t) Ct) . (6)

Сигнал Ubpj, пропорциональный оценке математического ожидания поступающего на его вход переменного сигнала Ug,, поступает на первый вход компаратора 10, на второй вход кото- рого поступает пилообразное напряжение с выхода генератора I4 пилообразного напряжения.

Компаратор 10 осуществляет сравнение периодического пилообразного напряжения с сигналом, поступающим с выхода фильтра 6 нижних частот.

При равенстве, сигналов компаратор 10 переходит из одного устойчивого состояния в противоположное (Д) т.е. на его выходе формируется периодическая последовательность прямоугольных импульсов, у которых Тг. пропорциональна Ucp. Периодическая последовательность прямоугольных им- пульсов с выхода компаратора 10 поступает на управляющий вход электронного ключа 5 который под воздействием этих импульсов размыкается на время 1г Время Т размьжания электронного ключа 5 под воздействием Ucp изменяется до тех пор, пока на выходе фильтра 6 не будет нуль.

При этом в установившемся режиме сигнал

Itp, Оапт (t)4(t),

где 6опт оптимальный коэффициент передачи электронного ключа 5 и фильтра 4, который в установившемся режиме с учетом выражения 6 будет определяться соотношением

Эопг(ь)

1189

получим

(t)d(t)

onrvu; M-pft) При большом интервале осреднения (51

0

5

0

5

о

0

5

Волг (t) ,

где G дисперсия сигнала (t); ( дисперсия сигнала Ч (t) ; у коэффициент взаимной корреляции входных сигналов S(t)

и f Ct).

Точность предлагаемого устройства обеспечивается за счет компенсационного метода измерения оценки математического ожидания с выхода фильтра 6 нижних частот.

Формула изобретения

Устройство для оптимальной компенсации случайньпс сигналов, содержа.- щее усилитель напряжения, вход которого является первым входом устройства, первый сумматор, первый вход которого соединен с выходом устройства, умножитель и первый фильтр ниж. них частот, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, введены электронный ключ, второй фильтр нижних частот, второй сумматор первый и второй инвертоы, компаратор, первый и второй коммутаторы, генератор пилообразного напряжения и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к управляющим входам коммутаторов, вход электронного ключа является вторым входом устройства, а его выход через первый фильтр нижних частот соединен с вторым входом первого сумматора, с входом первого инвертора и первым информационным входом первого коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом первого инвертора, первый и второй входы второго сумматора соединены соответст.венно с выходом устройства и выхо дом первого коммутатора, а выход - с первым и вторым входами умножителя, выход которого соединен с первым информационным входом, а через второй инвертор - с вторым информационным входом второго коммутатора, выход которого через второй фильтр нижних частот подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, выход компаратора соединен с управляющим входом электронного ключа.

f/f)

l{t)

Ч±

ifjl

Б

/4

I I1

. f Ф

KI

I

Изобретение относится к автоматике и предназначено для формирования информационного сигнала, а именно для вьщеления из двух коррелированных случайных сигналов ;их некоррелированной части. Цель изобретения - повышение точности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены электронный ключ, фильтр нижних частот, сумматор, два инвертора, компаратор, два коммутатора, ге-. нераторы пилообразного напряжения и тактовых импульсов. Точность устройства обеспечивается за счет компенсационного метода измерения оценки математического ожидания с выхода фильтра нижних частот и исключения влияния погрешностей, вносимых умножителем. 1 ил. (Л с ю 00 со

Редактор M.Бандура

Составитель П.Кудрявцев

Техред О.Сопко Корректор В.Бутяга

Заказ 3485/41 Тираж 836Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4