Устройство для адаптивной дискретизации при измерении функционально зависимых величин

О П И Х"ЙаИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

267204

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 27.I I I.1967 (№ 1145447l18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 01.IV,1970. Бюллетень № 1,2

Дата опубликования описания 14,VII.1970

Кл. 42m, 3/00

МПК G 06j

УДК 681,332.64(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Г, И. Кавалеров, Г. С. Певзнер и 3. П. Тихонов

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОЙ ДИСКРЕТИЗАЦИИ

ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ФУНКЦИОНАЛЬНО ЗАВИСИМЫХ ВЕЛИЧИН

На чертеже представлена блок-схема устройства адаптивной дискретизации для временных функций.

Устройство содержит датчик 1 значений функции, преобразователь 2 напряжение— код, управляемый генератор 8 тактовых импульсов, цифровой датчик 4 времени, ключ 5, схему б управления блоками 7 и 8 (блок 7— вычисления первой:конечной разности и блок

8 вычисления второй конечной разности), схему 9 сравнения, регистр 10 хранения ошибок, ключи 11 и 12.

Это позволяет увеличить быстродействие устройства.

Л2 1 (t) (д )

Известны устройства для адаптивной дискретизации при измерении функционально зависимых величин, содержащие датчик значений измеряемой функции, преобразователь напряжение —,код, решающий блок, схему управления, схему оравнения.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно содержит в решающем блоке блоки вычисления первой и второй конечной разности, соединенные последовательно и подключенные к блоку управления, вход первого блока подсоединен к выходу преобразователя .напряжение — код, а .выход второго блока подключен к первому входу схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходами регистра хранения допустимой ошибки, а ее выход — ко входу управляемого генератора тактовых импульсов; выход последнего соединен с блоком управления, выход схемы сравнения также подключен к первым входам первого и второго ключей, вторые входы которых подсоединены соответственно Ic выходом преобразователя и выходом третьего ключа, первый вход которого соединен с выходом преобразователя напряжение — код, а втоIpoA — с выходом датчика времени.

В описании приняты следующие обозначения:

У= f(t) —:измеряемая функция; У=тр(1)— восстанавливающая функция; t — текущее значение времени; At — величина винта по времени; б — текущая погрешность линейной интерполяции; б — допустимая погрешность линейной интерполяции; ЛвУ вЂ” вторая конечная разность по уровню функции.

Если использовать приближенное дифференцирование, т. е. заменить дифференцирование на отношение конечных разностей функции и аргумента:

267204 то текущая погрешность линейной интерполяции может быть представлена следующим соот,ношением:

ЛЧ (М) ЬЧ о ( (М) 8 8

Тогда в момент сравнения текущей погрешности линейного:интерполирования с допустимой погрешностью имеем выражение

0 о =о=

Д2)

8 или

Для удобства применения в реальных схемах последнюю формулу можно представить в виде: 20

8 . = Л Y.

На основе полученного результата алг:ритм устройства может быть записан следующим образом:

1) Начинается равномерная во в ремсни дискретизация измеряемого процесса, т. е, измеряются значения функции и соответствующие им моменты времени. Частота измерений выбирается завышенная (например, по формуле F= 3/- И(), где М(/) — максималь8» ное значение второй производной на всем временном интервале значений функции. 35

2) Вычисляется в каждой точке отсчета

Л Y и сравнивается с 86 .

3) Если в результате сравнения Л Y(86,., то выдается команда на уменьшение частоты отсчетов (что в дальнейшем повлечет за собой 40 увеличение A>Y).

4) Если в результате сравнения A>Y) 86, то выдается команда на увеличение частоты отсчетов (что в дальнейшем повлечет за собой уменьшение Л- Y) . 45

5) В случае Л Y=86 дискретизация продолжается с.прежней частотой.

Таким образом, частота дискретизации исследуемого процесса на данном временном интервале определяется именно свойствами са- 50 мого процесса, т. е. получается адаптивная дискретизация, осуществляемая методом регулирования величин кванта дискретизации по величине второй производной исследуемого процесса. 55

Учитывая, что в формуле 86 =А Y отсутствует аргумент, то данный способ адаптивной дискретизации мож но применить и к нев ременным функциям. В этом случае дополнительно вводят измеритель аргумента и кван- 60 тующее устройство для аргумента. Алгоритм способа сохраняется прежним, но теперь команды, получаемые в результате сравнения чторой конечной разности, высчитанной по отсчетам значений функции, и 86 подаются íà 65 квантующее устройство аргумента для увеличения величины кванта при величине второй конечной разности, меньшей чем 86, и уменьшения величины .кванта при величине второй конечной разности, большей чем 86 .

Для дальнейшего сокращения объема избыточности измерительной информации регистрируются только те измерения (отсчеты), для которых вторая конечная разность больше или равна 86д, что достигается подачей сигнала со схемы сравнения на управляемые кодовые ключи, пропускающие в этих случаях информацию на выход. Это применимо как для временных, так и для невременных функций.

Датчик 1 значений функции представляет собой первичный преобразователь, преобразующий значения величин измеряемой функции в напряжение. Это напряжение поступает на преобразователь 2 .напряжение — цифровой код, работающий циклически при подаче на его вход (клемму «Внешний запуск») тактовых импульсов от генератора 8 тактовых импульсов с управляемой частотой. Цифровой код с преобразователя 2 напряжение — цифровой код подается на выход устройства в качестве текущего отсчета величины измеряемой функции, одновременно он подается в блок 7 вычисления первой конечной разности по величине функции, откуда — в блок 8 определения второй конечной разности по величине функции. Схемы и конструкции этих блоков одинаковы, каждый из них состоит из накопительного сумматора, регистра и кодовых ключей. Работой блоков 7 и 8 управляет схема б, которая .представляет собой распределитель импульсов (набор схем задержки).

Схема б, получив тактовый импульс от генератора 8 тактовых импульсов с управляемой частотой, управляет последовательно во времени работой элементов блоков 7 и 8.

Цифровой код, получаемый на выходе блока 8, поступает на кодовую схему 9 сравнения (цифровой нуль-орган), туда же подается код с регистра 10, в котором хранится цифровая ошибка, равная восьми допустимым погрешностям линейной интерполяции (86д).

Кодовая схема 9 сравнения осуществляет сравнение подаваемых на нее цифровых кодов, выявляет знак разности и в соответствии со знаком разности подает команду на генератор

8 тактовых импульсов с управляемой частотой, которая и используется в последнем для управления частотой. Если знак разности

86 — Л ) отрицательный, то частота генератора увеличивается, если же положительный— частота генератора уменьшается.

Для того чтобы на выходе устройства иметь для каждого текущего отсчета значений величины функции соответствующий отсчет времени, в устройстве предусмотрен цифровой датчик 4 времени, который представляет собой генератор .стабильной частоты и счетчик числа импульсов, и кодовый .ключ 5. Тактовые импульсы с генератора 8 тактовых импульсов

267204

Составитель В. А. Субботин

Редактор Б. С. Нанкина Техред Л. Я. Левина Корректор С. А. Кузовенкова

Заказ 1819/4 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 415

Типография, пр. Сапунова, 2 с управляемой частотой подаются на кодовый ключ 5, замыкание которого обеспечивает прохождение текущего отсчета времени в цифровой форме на выход устройства.

Таким образом, на выходе устройства появляются отсчеты текущих значений величины функции и соответствующих моментов времени с частотой, определяемой величиной второй конечной разности по величине значений измеряемой функции.

Для дальнейшего сокращения объема избыточности измерительной информации на выход устройства для регистрации поступают только те отсчеты, для которых вторая конечная разность больше или равна 86 . Это достигается подачей сигнала с кодовой схемы сравнения (цифрового нуль-органа) 9 на кодовые ключи 11 и 12, при отрицательном сигнале ключи 11 и 12 закрыты, а при положительном и нуле — открываются.

Предмет изобретения

Устройство для адаптивной дискретизации при измерении функционально зависимых величин, содержащее датчик значений измеряемой функции, преобразователь напряжение— код, решающий блок, схему управления, схему сравнения, отличающееся тем, что, с целью увеличения его быстродействия, оно содержит в решающем блоке блок вычисления первой ко нечной разности и блок вычисления второй конечной разности, соединенные последовательно и подключенные к блоку управления, вход первого блока подсоединен к выходу лреобразователя напряжение — код, а выход второго блока подключен к первому входу схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходами регистра хранения допустимой ошибки, а ее выход — ко входу управляемого генератора тактовых импульсов, выход которого также соединен с блоком управления, выход схемы сравнения также подключен к первым входам первого и второго, ключей, вторые входы которых подсоединены соответственно с выходом преобразователя и выходом третьего ключа, первый вход которого соединен с выходом преобразователя напряжение— код, а второй — с выходом датчика времени.