Дифференцирующее устройство с переменной структурой Советский патент 1975 года по МПК G06G7/18 

1

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах автоматического управления для получения оценок второй производной полезного сигнала при наличии шума, уровень которого априори неизвестен и может меняться в заданных пределах.

Известные дифференциаторы с переменной структурой, содержащие последовательно соединенные блоки сравнения, два интегратора и сумматор, а также масштабирующий блок, не обеспечивают требуемого качества дифференцирования.

Цель изобретения - повышение точности дифференцирования и улучшение помехозащищенности.

Для этого предлагаемое устройство содержит второй сумматор, второй блок сравнения, второй релейный блок, два инерционных звена, второй масштабирующий блок и третий интегратор, причем вход первого интегратора подключен к входу первого инерционного звена, выход которого является выходом устройства, а выход первого интегратора через первый масштабирующий блок соединен с входом первого сумматора, выход которого подключен к входу первого блока сравнения, выход второго блока сравнения соединен со вторым релейным блоком, выход которого через третий интегратор подключен к входу второго блока сравнения, а через последовательно соединенные второе инерционное звено и второй масштабирующий блок подключен к входу второго сумматора, выход которого

соединен с входом первого блока сравнения. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого дифференцирующего устройства с переменной структурой. Устройство состоит из последовательно соединенных блока сравнения 1, релейного блока 2, интеграторов 3 и 4, сумматора 5. Второй вход сумматора 5 через масштабирующий блок 6 соединен с выходом интегратора 3. Выход сумматора 5 подключен ко второму входу

блока сравнения 1, первый вход которого соединен с выходом сумматора 7. Один из входов сумматора 7, являющийся входом устройства, через последовательно включенные блок сравнения 8, релейный блок 9, инерционное звено 10 и масштабирующий блок 11, соединен со своим вторым входом, причем выход релейного блока 9 через интегратор 12 соединен со вторым входом блока сравнения 8. Выход релейного блока 2 соединен со входом

инерционного звена 13, выход которого является выходом устройства.

Входной сигнал устройства, представляющий собой сумму полезного низкочастотного сигнала, вторую производную которого необходимо получить из высокочастотного шума

произвольного уровня, поступает на блок сравнения 8 и сумматор 7. На второй вход сумматора 7 подается выходной сигнал масштабирующего блока II, пропорциональный первой производной полезной составляющей входного сигнала, причем в отсутствии помех в обоих контурах схемы возникают, при некоторых ограничениях, наложенных на входной сигнал, скользящие режимы. В выходном сигнале релейного блока 2 содержится информация о второй производной полезного сигнала. Для выделения второй производной из широтно-импульсно-модулированного выходного сигнала релейного блока 2 применяется инерционное звено первого порядка 13, вход которого соединен с выходом релейного блока 2, а выход является выходом устройства.

В отсутствии щумов и при возникновении в обоих контурах скользящих режимов точность получения первой и второй производных определяется величиной постоянной времени знаменателя передаточной функции инерционного звена первого порядка и неидеальностями релейных блоков. В рассматриваемом случае устройство линейно и при равенстве коэффициентов передачи масштабирующих блоков 6 и 11 достигается качество дифференцирования, близкое к идеальному.

Под действием помех начинают проявляться нелинейные свойства устройства, коэффициенты передачи релейных блоков 2 и 9 начинают уменьшаться, что приводит к увеличению постоянных времени знаменателя в передаточной функции эквивалентной линейной схемы.

Таким образом происходит пассивная адаптация схемы к внешнему возмущению: с увеличением уровня щумов помехозащищенность возрастает за счет увеличения постоянных времени знаменателя эквивалентной передаточной функции.

Предмет изобретения

Дифференцирующее устройство с переменной структурой, содержащее последовательно соединенные первый блок сравнения, первый релейный блок, первый и второй интеграторы, первый сумматор, а также первый масштабирующий блок, отличающееся тем, что,

с целью повышения точности дифференцирования и улучшения помехозащищенности, оно содержит второй сумматор, второй блок сравнения, второй релейный блок, два инерционных звена, второй масштабирующий блок и

третий интегратор, причем вход первого интегратора подключен к входу первого инерционного звена, выход которого является выходом устройства, а выход первого интегратора через первый масштабирующий блок

соединен с входом первого сумматора, выход которого подключен к входу первого блока сравнения, выход второго блока сравнения соединен со вторым релейным блоком, выход которого через третий интегратор подключен

к входу второго блока сравнения, а через последовательно соединенные второе инерционное звено и второй масштабирующий блок подключен к входу второго сумматора, выход которого соединен с входом первого блока

сравнения.