Дифференцирующее устройство Советский патент 1986 года по МПК G06G7/18 

и

112

Изобретение относится к системам автоматического управления и аналоговой вычислительной техники и предназначено .для получения сигналов, пропорциональных производпой для широкого класса функций, описывающих входные сигналы.

Цель изобретения - повьпиение точности и расширение класса дифференцируемых входных сигналов.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит первый элемен 1 сравнения, третий сумматор 2,первый интегратор 3, первый с мматор 4, четвертый масштабирующий элемент 5, источник 6 постоянного сигнала,второй, третий и четвертый элементы 7 - 9 сравнения, четвертый сумматор 10, второй сумматор 11, третий 12, пятый 13, первый 14 и второй 15 масштабирующие элементы, первое 16 и второе 17 нелинейные звенья переменной струк- туры, второй интегратор 18.

Устройство работает следующ;им образом.

На первый вход элемента 1 сравнения поступает входной сигнал f(t), который сравнивается с сигналом, поступающим с выхода интегратора 3 (Т/ - постоянная интегрирования интегратора 3), разность сигналов x(t) с выхода элемента 1 сравнения поступает на первьй вход элемента

7 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал u)(t) ,. который формируется на выходе интегратора 18 (с постоянной интегрирования Tj). Разность сигналов (t) x(t)-cO(t) является выходным сигналом элемента 7. Сигналы x(t) и (t) поступают соответственно на первьй и второй входы Ч -ячейки нелинейного звена 17. Выходной сигнал Ч -ячейки формируется следующим образом;

Ч(х, ,t) K(t) x(t),

где лК, если x(t)-SCt) О, K(t) 1

НК, если x(t):(t) 0;

йК постоянный коэффициент усиления 1 -ячейки.

На первый и второй входы (Ч -ячей- ки) нелинейного звена 16 поступают сигналы - (t) и x(t) . Выходной сиг- н;ял этой Н -ячейки имеет вид

71432

,(х, е , t) K(t)- (t),

Сигналы -С (x,e,t) и S .CxjV. jt) поступают на входы элемента 8 срав- 5 нения, на выхо71,е которого формируется сигнал S(t) - K(t) (t) - x(t)l Сигнал S(t) через масштабирующий

20

т

JO

15

25

элемент 12 (-::. - его коэффициент) ЛК

поступает на первый вход сумматора 11, на второй вход которого поступает сигнал GO -Ч с) (с,-, - коэффициент усиления элемента 14). Суммарный

14С

сигнал p(t) - -- S(t) -f- ) u .

подается на второй вход элемента 9 сравнения, где вычитается из сиг- найа А (t (А - коэффициент усиления элемента 13). Разность поступает на вход интегратора 18. Связь между сигналами x(t) и (t) описывается дифференциальным уравнением

(t) - (А + С„ - -K(t))

лС

tiK

. iC

(t) -f ( K(t) - C)x(t). CD

Сигнал x(t) через масштабирующий элемент 15 поступает также на первый вход сумматора lOjKa выходе которого формируется сигнал U(t) К + K(t)l x(t). Сигнал U(t) - Vg посту пает на вход интегратора 3. Для сигнала x(t) справедливо дифференциальное уравнение

x(t) f(t) - - K(t))x(t) - Vl (2)

Правые части уравнений (1) и (2) при E(t) О терпят разрыв, поэтому при определенном подборе коэффициентов усютения И постоянных времени интегрирования в дифференциаторе возникает скользящий режим. Вьгкодной сигнал устройства совпадает с выход- HbiM сигналом сумматора 2

Z(t) - x(t) - R V ,

где R - коэ4)зициент усиления элемента 5.

Если R

ЛС

Ко U.C - С дК

то передаточная функция устройства от входа к выходу при возникновении скользящего режима имеет вид

.w(s) .

, Т, |-V

1 - II ,Ti uC

При заданных значениях коэффициентов усиления и постоянных интегрирования скользящий режим возникает -для входных сигналов со знакопере- . менными производными, если сигнал Vjj отличен от нуля.

За счет выбора конечных значений коэффициентов усиления и постоянных интегрирования в передаточной функци устройства могут быть получены любые значения Тд ив , т.е. обеспечена любая заданная точность дифференцирования .-

I,

За счет выбора значения постоянного сигнала V можно обеспечить дифференцирование широкого класса вход

ных сигналов, например входных сигна лов. модули первых и вторых произволных.которых ограничены произвольными постоянными.

Формула изоб.ретениЯ

Дифференцирующее устройство, содержащее первый элемент сравнения, первый вход которого является входом

устройства, а выход соединен с пер- вым входом второго элемента сравне.ния, первый сумматор, первьш вход которого соединен с выходом источника постоянного сигнала, первый интегратор, выход которого соединен с вто- рым входом первого элемента сравнения, второй интегратор, выход которого через первьй масштабирующий элемент соединен с первым входом второго сумматора, второй, третий и чет- вертый масштабирующие элементы,третий и четвертый сумматоры и первое

О

и

9С

- - ь

ЗО

35

4045

1434

нелинейное звено переменной структуры, отличающееся тем, что, с целью повьтения точности и расширения класса дифференцируемых входных сигналов, устройство содержит третий и четвертый элементы сравнения, пятьш масштабирующий элемент, второг нелинейное звено переменной структуры, при этом выход первого элемента сравнения соединен с первым входом третьего сумматора, с информационным входом первого нелинейного звена переменной структуры, с переключающим входом второго нелинейного звена переменной структуры и через второй масштабирующий элемент - с первым входом четвертого суммато- ра, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход-которого соединен с входом первого интегратора, выход второго элемента сравнения соединен с переключаюш гм входом первого и с информационным входом второго нелинейных звеньев переменной структуры, выход первого из которых соединен с вторым входом четвертого сумматора и с первым входом третьего элемента сравнения, а выход второго - с вторым входом третьего элемента сравнения, выход которого через третий масштабирующряй элемент соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента сравнения, второй вход которого через четвертый масштабирующий элемент подключен к выходу второго элемента сравнения, а выход четвертого элемента сравнения соединен с входом второго интегратора, выход которого соединен с вторым входом второго элемента сравнения,выход источника постоянного сигнала соединен через четвертый масштабирующий элемент с вторым входом третьего сумматора, выход которого является выходом устройства.

-i j К

Изобретение относится к системам автоматического управления и к вычислительной технике. Цель изобретения - повышение точности и расши- ,рение класса дифференцируемых вход- :ных сигналов. Устройство содержит четыре элемента сравнения, четыре сумматора, два интегратора, два нелинейных звена переменной структуры (Ч -ячейки) и пять масштабирующих элементов. Устройство относится к классу систем с переменной структурой. Высокое качество дифференцирования обеспечивается за счет скользящего режима, существующего для широкого класса входных воздействий,имеющих знакопеременные производные. 1 ил. 1C ч 4 СО

Редактор И.Рыбченко

Составитель Г.Осипов

Техред М.Ходанич Корректор М.Максимишинец

Заказ 6669/44Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного ко митета СССР 1 по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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