Телеизмерительная система Советский патент 1988 года по МПК G08C19/00 G08C15/00 

00

со

со

00

Изобретение является усовершенствованием известного устройства по а.с. № 805380, может применяться в телеметрии и телеуправлении при сильных помехах в канале связи. В известном устройстве, основанном на пороговом алгоритме коррекции сбоев, имеется возможность длительного срыва слежения за отсчетами. Цель изобретения - повышение точности - достигается введением в известное устройство в каждом информационном канале вычитателя, блока сравнения и счетчика импульсов, а также введением измерителя уровня шума и экстремального регулятора. При этом за счет контроля разности соседних забракованных отсчетов срьгеы слежения устраняются за 2-3 интервала дискретизации. Кроме того, минимизируется сумма погрешностей дискретизации и сбоев. 1 ил. а «5 (/

го

Изобретение относится к информаци- онно иямерительной технике, может применяться в телеметрии и телеуправлении При сильных помехах в канале связи и является усовершенствованием известного устройства по авт, св. СССР № 805380.

Цель изобретения - повьшение точности телеизмерительной системы.

На чертеже представлена предлагаемая система.

Телеизмерительная система содержит на передающей стороне: датчики 1,блок

да на входах в последовательный код на выходе,

Канал 7 связи может быть представлен проводным или оптическим или ра2 прямого ортогонального преобразова-15 для преобразования параллельного ко- ния Уолша., коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь А, блок 5 считывания, передатчик 6, канал 7 связи, на приемной стороне блок 8 промежуточной памятиJ цифроаналоговый преоб-2Q диоканалом, предназначен для переда- разователь 9, дешифратор 10 адреса, чи информации на расстояние. блок 11 вычитания, блок 12 сравнения, Блок 8 промежуточной памяти пред- фильтр 13 нилсних частот, блок 14 о б- назначен для формирования кода адре- ратного ортогонального преобразова- са (первые выходы) и кода отсчета ния Уолша, измеритель 15 уровня шума, 25 экстремальный регулятор 16 и в каждом информационном канале 17 блок 18 памяти, элемент И 19, ключ 2,0, счетчик 21, блок 22 сравнения и вычитатель 23

(вторые выходы), реализуется на основе сдвигающего регистра (известны интегральные схемы).

Цифроаналоговый преобразователь 9 преобразует входные кодовые комбинаДатчик 1преобразует входные теле-зо Дии в аналоговое напряжение. Реали

метрируемые параметры в нормируемый сигнал, например напряжение постоянного тока:, Один из датчиков формирует известное,, например, нулевое напряжение для определения на приемной стороне уровня суммарной погрешности.

Блок 2 прямого ортогонального,преобразования и блок 14 обратного ортогонального преобразования Уолша вы полняют функцию линейного ортогонального преобразования N входных сигналов в N выходных:

-1- W X

VN

и X --- We, /N

где W и W - матрицы прямого и обратного преобразований Уолша. Эти блоки реализуются на основе сзгммато- ров« Одним из свойств преобразования Уолша является совпадение матриц прямого и обратного преобразований: W W . Поэтому блок 14, реализующий обратное преобразование Уолша на приемной стороне предложенной системы, конструктивно ничем не отличается от блока 2.

Коммутатор 3 является адаптивным: в нем на каждом такте определяется канал с максимальной погрешностью

дискретизации (экстраполяции нулевого порядка), и этот канал подключается : на выход коммутатора, а на другом его выходе формируется код выбранного сигнала. Началом такта работы коммутатора 3 служит управляющий сигнал от блока 5 считывания.

Аналого-цифровой преобразователь 4 преобразует входную аналоговую величину в двоичный код. Реализация этого устройства известна в виде интегральной микросхемы.

Блок 5 считывания используется

да на входах в последовательный код на выходе,

Канал 7 связи может быть представлен проводным или оптическим или радля преобразования параллельного ко- диоканалом, предназначен для переда- чи информации на расстояние. Блок 8 промежуточной памяти пред- назначен для формирования кода адре- са (первые выходы) и кода отсчета

для преобразования параллельного ко- диоканалом, предназначен для переда- чи информации на расстояние. Блок 8 промежуточной памяти пред- назначен для формирования кода адре- са (первые выходы) и кода отсчета

(вторые выходы), реализуется на основе сдвигающего регистра (известны интегральные схемы).

Цифроаналоговый преобразователь 9 преобразует входные кодовые комбина5

л

5

/ч

5

зация блока известна в виде интегральных схем.

Блоки 18 памяти предназначены для, запоминания на своем выходе входного напряжения в момент появления сигнала 1 на управляющих выходах. Эти блоки реализуются на основе аналоговой ячейки памяти.и элемента ИЛИ.

Элементы И 19 реализуются в виде интегральных схем

Ключи 20 служат для передачи входного напряжения на свой выход при появлении сигнала 1 на управляющем входе. Эти блоки реализуются-в виде интегральных схем.

Вычитатель 23 вычисляет модуль разности между напряжением на входе в данный момент и в момент прихода последнего управляющего сигнала.

Блок 22 сравнения формирует на своем выходе сигнал 1, если напряжение на его входе, связанном с вы- читателем 23, меньше или равно напряжению на другом входе, связанном с фильтром 13, и О в противном случае. Результат, сравнения формируется на выходе в момент появления 1 на входе управления. Этот блок реализуется в виде компаратора.

Счетчик 21 импульсов предназначен ля накапливания импульсов, поступающих на счетный вход, и формирования на его выходе 1, когда число импульсов достигнет определенного уровня (2-3)о При поступлении сигнала на вход сброса накопленное число обнуляется. Счетчик 21 реализуется на основе известной интегральной схемы двоичного счетчика-делителя частоты с заданным коэффициентом деления.

Дешифратор 10 адреса формирует логический сигнал 1 на одном нз своих выходов в соответствии с входным кодом. Реализуется на основе известной интегральной схемы.

Блок 11 вычитания служит для формирования на выходе модуля разности входных напряжений. Такой блок можно реализовать на основе операционных усилителей.

Блок 12 сравнения формирует на выходе сигнал Г , если напряжение на его входе, связанном с блоком 11, меньше, чем на другом входе, и О в противном случае. Блок реализз ктся на основе компаратора в интегральном исполнении.

Фильтр 13 нижних частот предназначен для сглаживания последовательности входных импульсов. Коэффициент передачи фильтра регулируется сигналом на входе управления,поступающим от регулятора 16.Так как амплитуда входных импульсов пропорциональна разности между соседними отсчетами в одноименных каналах 17, то на выходе фильтра 13 формируется величина КЕл , Р- г текущий уровень погрешности адаптивной дискретизации. Фильтр 13 может быть реализован в виде пассивной сглаживающей RC-цепи и усилителя с регулируемым коэффициентом усиления (К).

Измеритель 15 предназначен для определения уровня шума, обусловленного погрешностями дискретизации и сбоев системы. Он может быть реализован на основе квадратора и последовательно включенного апериодического звена.

Экстремальньш регулятор 16 предназначен для формирования на выходе такого воздействия, при котором какой-либо параметр объекта регулирования, являющийся входной .величиной регулятора, г-ганимален, В данном случае объектом регулирования является

0

0

5

0

0

5

0

5

приемная сторона системы, минимизируемый параметр - дисперсия суммы погрешностей дискретизации и сбоев, воздействие регулятора 16 на объект осуществляется изменением выходного напряжения, поступающего на вход управления фильтра 13.

В качестве экстремальных регуляторов могут быть использованы серийные приборы типа 1А01-2 или 1А01-К

Предлагаемая система работает следующим образом.

Сигналы от датчиков 1 преобразуются в блоке 2. выходные напряжения которого через коммутатор 3 и АЦП 4 в В1{де кода отсчета поступают на вход блока 5 счнт)1вания, на другой вход которого пост Т1ает код адреса опрашиваемого сигнала. Формирование каж,- дого адаптивного отсчета заканчивается подачей управляющего сигнала с выхода блока 5 считывания на управляю- unn-j вход коммутатора 3. Код адреса и код отсчета через передатчик 6 и канал 7 связи передаются в блок 8 промежуточной памяти, с выхода которого код адреса управляет состоянием дешифратора 10 адреса, а код отсчета - работой ЦДЛ 9. Напряжение с выхода ЦАП 9 подается на входы всех блоков 18 памяти и вход блока 11 вычитания, на другой вход которого приходит через соответствующий ключ 20, открытый дешифратором 10 адреса, выходное напряжение блока 18 памяти, номер которого определяется кодом адреса на выходе дешифратора 10. Если напряжение на выходе блока 11 меньше, чем напряжение на выходе ФНЧ 13, то на выходе блока 12 сравнения формируется сигнал 1, вследствие чего срабатывает соответствующий элемент И 19 и выходное напряжение ЦАП 9 запоминается соответствующим блоком 18 памяти „ В противном случае запись в блок 18 памяти не последует, т.е. произойдет обнарь жение сбоя, и в соответствующем блоке 18 останется напряжение,

запомненное на предыдущем такте. 1

В то же время с целью восстановления слежения за отсчетам после срыва слежения напряжение с выхода блока 11 вычитания поступает на вход соответ- ствующего В1лч1 тателя памяти и разности, где вычисляется модуль разности напряжением на пычитателя 23 в данный момент и ei o зимчением в момент поступления импульса на управ513997936

ляюпp й вход вычитателя 13 данного ка- напряжения) можно однозначно судить

нала. Блок 22 сравнения этого же канала сравнивает выходное напряжение вычитателя 23 с порогом, формируемым ФНЧ 13.. Если напряжение на выходе вычитателя 23 меньше, чем напряжение на входе блока 22 сравнения от ФНЧ, то на выходе блока 22 появляется сигнал 1. Следовательно, счетчик 21

20

импульсов накапливает импульсы при срыве слежения за отсчетами, когда очередной неискаженный отсчет бракуется из-за большой разности между

ним и отсчетом, хранящимся в соответ-15 величина Kf ствующем блоке 18 памяти. При накоплении счетчиком 21 импульсов числа, большего порогового (2-3), происходит формирование 1 на его выходе

и в блок 18 памяти заносится очередной- отсчет, т.е. восстанавливается

слежение на неискаженными отсчетами. Сигналы с выходов блоков 18 через

блок 14 поступают на выход системы.

Кроме того, предлагаемая система

выполняет также функцию минимизации суммарной погрешности передачи изме- рительньк сигналов. Для этого в системе имеется измерительный канал

(номер его оговаривается заранее), ЭО Формула по которому передается известное напряжение (например, нулевое). Групповое представление телемет- рических сигналов (блоки 2 и 14) позволяет, анализируя сигнал на выходе указанного канала, судить об уровне погрешностей во всех каналах системы.

При групповом измерительном представлении входные сигналы ) преобразуются в промежуточные C(t) 1/V - W,- X(t), которые передаются по линии связи, восстанавливаются с погрешностью .(t ) (главным образом, за счет дискретизац11И и сбоев), так что ) C(t) E5.(t), и после этого восстанавливаются исходные

сигналы X (t) 1/V S-W . (t). При этом в векторе погрешностей

Напряжение вестным номер тель 15 уровня жение измерите экстремального рый стремится входное напряж

ное. Благодаря циент передачи которого устан

, му дисперсий с Благодаря в в телеизмерите дит уменьшение ная погрешност составляет при мя как в прото бросе после ср ность будет ра 25 составляет 0, вании предлага в предельной п 5-30 раз.

х Все

x(t) - (t) 1/ VN. w- E.,(t)

компоненты (t чески одинаковы, т.к. ся соотношениями

IV

статисти- определяюте, (t)

г

(±1)

,,(t).

Телеизмерит св. № 805380, тем, что, с ц

2g в телеизмерит на приемной ст ня шума и экст в канодом инфор чик, блок срав

40 выход которого дом блока срав торого объеди читателя и вт ход блока срав

45 вым входом сч торого подклю выход счётчика входом блока п блоков сравне каналов объеди ходу фильтра входы вычитат ных каналов о к выходу блока

gg рителя уровня му из выходов гонального Пр ход измерителя тремальньй ре

50

Поэтому, как указано выше, по одной из погрешностей (в канале опорного

об уровне погрешностей во все х остальных каналах системы.

Напряжение с выхода канала с известным номером подается на измеритель 15 уровня шума. Выходное напряжение измерителя 15 поступает на вход экстремального регулятора 16, который стремится минимизировать cisoe входное напряжение, изменяя выход

величина Kf

Формула

ное. Благодаря этому меняется коэффициент передачи фильтра 13, на выходе которого устанавливается оптимальная

, соответствующая минимуму дисперсий суммарной погрешности. Благодаря введению новых блоков в телеизмерительную систему происходит уменьшение погрешности. Предельная погрешность предлагаемой системы составляет примерно /Vl, в то время как в прототипе при 100%-ном выбросе после срыва слежения погрешность будет равна 100/-/If %. Если fee составляет 0,5-3%, то при использовании предлагаемой системы выигрыш в предельной погрешности будет в 5-30 раз.

изобретения

ормула

Телеизмерительная система по авт. св. № 805380, о тли чающая с я тем, что, с целью повьш1ения точности,

в телеизмерительную систему введены на приемной стороне измеритель уровня шума и экстремальньй регулятор и в канодом информационном канале счетик, блок сравнения и вьгчитатель,

выход которого соединен с первым вхоом блока сравнения, второй вход которого объединен с первым входом вычитателя и вторым входом ключа, выод блока сравнения соединен -с первым входом счетчика, второй вход которого подключен к выходу элемента И, выход счётчика соединен с третьим входом блока памяти, третьи входы блоков сравнения всех информационных каналов объединены и подключены к выходу фильтра нижних частот, вторые входы вычитателей всех информацион- ных каналов объединены и подключены к выходу блока вычитания; вход измерителя уровня шума подключен к одному из выходов блока обратного ортогонального Преобразования Уолша, выход измерителя уровня шума через экстремальньй регулятор соединен с вто

рым входом фильтра нижних частот, на ка считывания соединен с управляющим передающей стороне второй выход бло- входом коммутатора.