Корректор динамической характеристики измерительного преобразователя Советский патент 1991 года по МПК G05B13/00 

3,1620990

Изобретение относится к измерителы ной технике и может быть использовано в качестве устройства, улучшающего динамическую характеристику инерционного ,. измерительного преобразователя физических величин.

Цель изобретения - повышение точ-t v ности измерения и расширение области применения.JQ

На чертеже изображена блок-схема корректора динамической характеристики инерционного измерительного преобразователя.

Корректор содержит измерительный (5 преобразователь I, который представляет собой инерционную систему, преобразующую измеряемую физическую величину в электрический сигнал. Выход измерительного преобразователя соединен 20 с входом аналого-цифрового преобразог вателя 2, преобразующего аналоговьй сигнал в двоичный код дискретного числа. Выход аналого-цифрового преобразователя 2 соединен с первым входом сум- 25 матора 3, выход которого соединен с входом формирователя 4 оценки вектора состояния, который на каждом такте вырабатывает п+2 выходных величин согласно соответствующим уравнениям. Все зд п+2 выхода формирователя 4 соединены с соответствующими входами формирователя 5 свертки, причем (п-Н)-ый и (п+2)-и выходы формирователя 4 одновременно являются выходами устройства.. Выход, формирователя 5 соединен- с вторым входом сумматора. Формирователь 5 реализует ряд арифметических действий. Блоки 2-5 содержат каждый выходные запоминающие регистры. Их 0 синхронизация осуществляется блоком 6 синхронизации} выходы которого соединены с тактовыми входами блоков 2-5, а вход подключен к выходу задающего частоту тактирования генератора 7 им- 45 пульсов„

Корректор работает следующим об- разом.

35

гд

jb

ан на ва эт

ан вкл ри чин

гд

мо

На вход корректора поступает электрический сигнал (t), который является выходным сигналом измерительного преобразователя 1. В общем случае измерительный преобразователь описывается дифференциаль ным уравнением порядка п, которое можно записать как систему n-го порядка линейных уравнений с дискретным временем:

e(t+l) (Ь,в|(О (t) +... -.MnCt) +

0e(t+l) - );(I)

0s(t+l)

0n(tH) 6n, (t),

(5 0 25 0 5

5

0

где t - дискретное время;

|L(t) - выходной аналоговый

электрический сигнал измерительного преобразователя;

(с) входной физический сигнал измерительного преобразователя;

jb{,

ffriu jbp постоянные коэффициенты,

Сигнал ф((t) поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2, на выходе которого с периодом квантования UT формируется двоичный код этого сигнала.

Система (1) дополняется описанием ансамбля входных сигналов, который включает в себя все возможные траектории измерения входной физической величины :

(t) + SiЈ,fr, + J(t+}); 6W4e(t+l) 0n+«(t) +0n + /(t), (2)

где S n-nCt) - последовательность независимых гауссовских величин с параметрами N (0,1);

S( - среднеквадратическое отклонение (СКО) шума возбуждения;

,(t) - моделирует производную входного сигнала бп t).

Рекуррентные уравнения (1) и (2) могут быть записаны в векторной форме:

0-t-H А+ Ь,й, (t), - (3)

где &t .(б (с),.. . ,QmQj t)) -век-тор;

55

а я

b,

1620990 6

Из векторного уравнения (7) определяется система линейных уравнений, описывающих алгоритм работы корректог

5 РЭ

m,(t+l) V(t) + r((t,t-H);

m.(t) + r(t,t+l);

тг(с+2)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано как устройство,, улучшапщсс динамическую характеристику инерционно- го измерительного преобразователя физических величин. Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение области применения. Корректор содержит измерительный преобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь 2, сумматор 3, формирователь 4 оценки вектора состояния,Формирователь 5 свертки, блок 6 синхронизации, генератор 7 импульсов. 1 ил.

Ј,(t) /g4l(t)

(t)

4,(t)

Cj(t) гауссовекий случайный век- тор с независимыми компонентами, каждая из которых нормально распределена с N (0,1).

Уравнение (3) дополняется уравнени ем наблюдаемой величины

, + + Bfteu(t+l), (4) где А (5,,рв, ...,, 0,);

В/2 СКО шума наблюдений; 5(О - последовательность независимых случайных величин, нормально распределенных с N (0,1). Оптимальная в среднеквадратичном оценка вектора 6% , определяемая на основе (3) и (А), записывается в виде пары рекуррентных уравнений:

a (

ra-fc - - A,rat);

,,

(.ytA)

Al

S« +

b,bt

i+4

,(5)

S + Ъ1

(6)

nii(t))

где п (т(с) ,m(t) ,... ,m

Jf. - матрица ковариаций ошибки

оценивания.

Так как в рекурентное уравнение (6) не входят наблюдения, то стационарное решение его м может быть подсчитано заранее и подставлено в уравнение фильтрации (5), описывающее корректор:

mi+ + ), ()

где вектор R (г ,г4,... ,rn+(j) подсчитывается заранее по формуле

R (s|+ A). (8)

mn(t+1) m./t) +rn5(t,t+l);

mnv4(t+l) mn(t) +гр+Дс+1);

тл-и2 с1;) mruЈ(t)+ mt(c) + + .t+l),(9)

где

is

-20

25

30

35

40

45

50

V(t) Ajtn.fc fy mЈt) (t) + ... .. .+pr)mrl(t) + p0mn(t), 5(t,t+l) | (t+1) - V(t). (10)

Величины mM4() и (t+l), определяемые по двум последьгим уравнениям системы (9), являются соответственно оценками значений производной измеряемого физического сигнала и его величины.

С выхода аналого-цифрового преобразователя 2 цифровой сигнал поступает на один из входов сумматора 3, определяющего значение разности О . С выхода сумматора сигнал $ поступает на вход формирователя 4, который по урав- нениям (9) формирует п+2 значений координат вектора оценок. Выходы п+1 и п+2 формирователя 4 являются выходами устройства. Найденные п+2 значения оценок по соответству тцим линиям подаются на вход Формирователя 5, осуществляющего вычисление значения свертки V(t) согласно (10) и его инвертирование. Выходной дискретный сигнал формирователя 5 поступает на второй вход сумматора. Согласно уравнениям системы (9) сначала формирователь 5 вычисляет инвертированное значение свертки V(t) по некоторым начальным значениям координат вектора гп(0) , затем сумматор 3 находит значение о , далее формирогатель 4 вычисляет вектор m(t+l). Эту очередность работы блоков задает блок 6 синхронизации, поочередно формируя на своих соответствующих выходах управляющие импульсы запуска блоков 2 и 4-6. На вход блока синхронизации подаются прямоугольные импульсы требуемой частоты и скважности от генератора 7 импульсов .

Формула изобретения

Корректор динамической характеристики измерительного преобразователя, содержащий блок синхронизации аналого-цифровой преобразователь, подклю-v ченный информационным входом к выходу измерительного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения области применения, в него введены сумматор, формирователь оценки вектора состояния, формирователь свертки, генератор импульсов, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с информационным входом формирователя оценки вектора состояния, п+2 выхода которого соединены с соответствующими информационными входами формирователя свертки, .а (п+1)-й и (п+2)-и выходы одновременно являются выходами устройства, выход формирователя свертки соединен с вторым

входом сумматора, выход генератора

импульсов соединен с входом блока синхронизации, первый выход которого соединен с тактовым входом сумматора, второй выход - с тактовыми входами

аналого-цифрового преобразователя и формирователя свертки, а третий выход - с тактовым входом формирователя оценки вектора состояния.