[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE4216811A1 - Method for the numerical differentiation of a digital sensor signal - Google Patents

Method for the numerical differentiation of a digital sensor signal

Info

Publication number
DE4216811A1
DE4216811A1 DE19924216811 DE4216811A DE4216811A1 DE 4216811 A1 DE4216811 A1 DE 4216811A1 DE 19924216811 DE19924216811 DE 19924216811 DE 4216811 A DE4216811 A DE 4216811A DE 4216811 A1 DE4216811 A1 DE 4216811A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
differentiation
interval
determined
differentiated
digital sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19924216811
Other languages
German (de)
Inventor
Roland Dipl Phys Klinnert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE19924216811 priority Critical patent/DE4216811A1/en
Priority to PCT/DE1993/000393 priority patent/WO1993023815A1/en
Priority to JP5519758A priority patent/JPH06508709A/en
Priority to EP93911436A priority patent/EP0596080A1/en
Publication of DE4216811A1 publication Critical patent/DE4216811A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D1/00Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application
    • G01D1/10Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application giving differentiated values

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

According to a digital sensor signal numerical differentiation process, the differentiation interval is variable and the contradictory conditions dependent on differentiation interval length, namely small relative errors resulting from isolation of the digital signal and a small phase shift between signal and differentiated signal, are continuously checked in order to ascertain whether they lie within a determined range.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur numerischen Differen­ tiation eines digitalen Sensorsignales.The invention is based on a method for numerical differences tiation of a digital sensor signal.

Bei digitalen Regelungen werden oft neben den eigentlichen Sensor­ signalen auch die differenzierten Sensorsignale benötigt. Diese dif­ ferenzierten Sensorsignale lassen sich beispielsweise durch nume­ rische Differentiation gewinnen. Dabei wird bei einem ersten nume­ rischen Verfahren die differenzierte Größe durch Differenzbildung zweier Abtastwerte mit festem Zeitintervall und Division der Diffe­ renz durch dieses Zeitintervall ermittelt. Beim ersten Verfahren entsteht bei kleinen Änderungsgeschwindigkeiten der zu differenzie­ renden Größe ein großer Diskretisierungsfehler relativ zum Absolut­ wert der differenzierten Große. Mit Diskretisierungsfehler ist der Fehler gemeint, der auftritt, wenn digitale Sensorsignale abgetastet werden und entweder eine oder eine danebenliegende diskrete Stelle des Signales verwendet werden. With digital regulations, the actual sensor is often used in addition signals also require the differentiated sensor signals. This dif referenced sensor signals can be identified, for example, by nume win differentiation. At the first nume the differentiated size through difference formation two samples with a fixed time interval and division of the differences limit determined by this time interval. The first procedure arises when the rates of change are too small a large discretization error relative to the absolute worth the differentiated size. With discretization error is that Error meant when digital sensor signals are sampled and either one or an adjacent discrete place of the signal can be used.  

Bei einem zweiten numerischen Verfahren ist eine Zeitmessung bei einer fest vorgegebenen Änderung der zu differenzierenden Größe üb­ lich, beispielsweise wird die Zeit, die für ein festes Wegintervall bei Positionssensoren benötigt wird, gemessen. Durch Bildung des Kehrwertes läßt sich die differenzierte Größe gewinnen.A second numerical method involves measuring time a fixed change in the size to be differentiated Lich, for example, the time taken for a fixed path interval is required for position sensors. By forming the The differentiated size can be obtained from the reciprocal value.

Bei diesem Verfahren entsteht ein relativ großer Diskretisierungs­ fehler bei großen Änderungsgeschwindigkeiten der zu differenzieren­ den Größe. Bei beiden Verfahren kann der relative Diskretisierungs­ fehler durch Vergrößerung der vorgegebenen Intervalle reduziert wer­ den, dies führt allerdings dazu, daß das differenzierte Signal ge­ genüber dem ursprünglichen Signal eine vergrößerte Phasenverschie­ bung aufweist, die in einem Regelungsverfahren nicht tolerierbar ist.A relatively large discretization arises with this method errors with large rates of change to differentiate the size. The relative discretization can be used in both methods who reduces errors by increasing the specified intervals However, this leads to the fact that the differentiated signal ge an enlarged phase shift compared to the original signal exercise that is intolerable in a regulatory process.

Eine Kombination der beiden genannten Verfahren würde diese Probleme eventuell vermeiden, es währen jedoch aufwendige Umschaltbedingungen und gegebenenfalls auch ein ungeklärter Übergangsbereich zu beachten.A combination of the two methods mentioned would solve these problems possibly avoid, but there would be complex switching conditions and, if necessary, also to consider an unexplained transition area.

Damit die durch numerische Differentiation gewonnenen Größen bei einer digitalen Regelung problemlos verwendet werden können, müssen zwei Forderungen erfüllt werden:Thus the quantities obtained through numerical differentiation at a digital control can be used without any problems two requirements are met:

1. Der durch die numerische Differentiation entstehende Phasenver­ lust muß minimiert werden.1. The phase ver lust must be minimized.

2. Der durch die Diskretisierung des digitalen Sensorsignals ent­ stehende relative Fehler soll insbesondere bei kleinen Änderungs­ geschwindigkeiten der differenzierten Größe möglichst gering sein.2. The ent through the discretization of the digital sensor signal standing relative errors should be especially small changes speeds of the differentiated size must be as low as possible.

Wird die Differentiation durch das erste Verfahren nämlich durch Differenzbildung zweier Abtastwerte gebildet, wird die erste Forde­ rung durch ein kleines Zeitintervall zwischen den beiden Abtastwer­ ten erfüllt, während die zweite Forderung ein großes Zeitintervall erfordert. Diese beiden konkurrierenden Forderungen lassen sich mit den bisher bekannten numerischen Differentiationen nicht erfüllen.Is the differentiation through the first method namely through Forming the difference between two samples is the first demand by a small time interval between the two samples  ten met, while the second requirement a large time interval required. These two competing demands can be met the previously known numerical differentiations.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur numerischen Differentiation eines digitalen Sensorsignales hat den Vorteil, daß es die beiden Forde­ rungen nach einem kleinen Phasenverlust und einem kleinen relativen Diskretisierungsfehler gleichzeitig erfüllt, da das Differentia­ tionsintervall variabel sein soll und somit an die herrschenden Bedingungen angepaßt werden kann.The inventive method for numerically differentiating a digital sensor signals has the advantage that it is the two requirements after a small phase loss and a small relative Discretization errors met at the same time because the Differentia tion interval should be variable and thus to the prevailing Conditions can be adjusted.

Besonders vorteilhaft ist, daß das Differentiationsintervall als gleitendes Differentiationsintervall vorliegt, wobei das aktuelle Differentiationsintervall in Abhängigkeit von wenigstens einem vor­ hergehenden gebildet wird.It is particularly advantageous that the differentiation interval as there is a sliding differentiation interval, the current one Differentiation interval depending on at least one before outgoing is formed.

Durch Verdoppelung des letzten Differentiationsintervalls läßt sich das aktuelle besonders einfach mit Hilfe von Schiebeoperationen, die in einem Mikroprozessor ablaufen, realisieren.By doubling the last differentiation interval, the current particularly easy with the help of sliding operations that run in a microprocessor.

Die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen ergeben vorteil­ hafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 bean­ spruchten Verfahrens.The measures specified in the subclaims result in an advantage liable further developments and improvements of the bean in claim 1 spoke procedure.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nach­ folgenden Beschreibung erläutert.The invention is illustrated in the drawing and is in the after following description explained.

In Fig. 1 sind die Abtastwerte bei einem Inkrementalmaßstab aufge­ zeigt, in Fig. 2 ist ein Flußdiagramm angegeben, das die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens erkennen läßt, in Fig. 3 sind die Zusammenhänge anhand eines Beispiels verdeutlicht.In Fig. 1 the sample values are shown on an incremental scale, in Fig. 2 a flow chart is given which shows the steps of the method according to the invention, in Fig. 3 the relationships are illustrated using an example.

Beschreibung des AusführungsbeispielesDescription of the embodiment

Bei einem digitalen Sensor, beispielsweise bei einem Inkrementalmaß­ stab oder Absolutgeber werden Meßwerte erhalten, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind. Bei diesem Beispiel, das eine Auflösung von a=10 µm hat, wird eine Reihe von diskreten, voneinander 10 µm entfernten Meßwerte erhalten. Werden solche Systeme abgetastet, tre­ ten außer dem durch die Diskretisierung verursachten Fehler, (Quan­ tisierungsfehler) der zu dem sogenannten Diskretisierungsrauschen führt, keine weiteren Fehler und auch kein weiteres Meßrauschen auf.In the case of a digital sensor, for example an incremental dimension rod or absolute encoder, measured values are obtained as shown in FIG. 1. In this example, which has a resolution of a = 10 µm, a series of discrete measurement values 10 µm apart are obtained. If such systems are scanned, apart from the error caused by the discretization (quantization error) which leads to the so-called discretization noise, no further errors and no further measurement noise occur.

Werden die beiden aufeinanderfolgenden Werte X1=X(t) und X2=X(t+T), mit dem Abstand Xex gemessen, läßt sich daraus ein differenzier­ tes Signal gewinnen, indem die beiden aufeinanderfolgenden Werte X1 und X2 voneinander abgezogen werden und die Differenz durch die Ab­ tastzeit T dividiert wird. Zur Unterscheidung sind die einzelnen Werte X1, X2 als X1, X2 und X1 und X2 bezeichnet.If the two successive values X1 = X (t) and X2 = X (t + T) are measured with the distance X ex , a differentiated signal can be obtained by subtracting the two successive values X1 and X2 and the Difference is divided by the sampling time T. To distinguish them, the individual values X1, X2 are designated as X1, X2 and X1 and X2.

Da die Meßwerte diskret vorliegen, kann ein maximaler Quantisie­ rungsfehler von ± 1 Inkrement pro Abtastzeit entstehen, für die exakte differenzierte Größe Vex gilt damit:Since the measured values are available discretely, a maximum quantization error of ± 1 increment per sampling time can occur, so that the exact differentiated variable V ex applies:

(X2-X1-1)/T<Vex<X2-X1+1)/T.(X2-X1-1) / T <V ex <X2-X1 + 1) / T.

Dabei wurde berücksichtigt, daß für den größtmöglichen Quantisie­ rungsfehler gilt: ΔXmax-=(X·*ΔT)-1 Inkrement
bzw. ΔXmax+=(X·*ΔT)+1 Inkrement.
It was considered that approximation error applies to the maximum quantization: .DELTA.X max- = (X · * .DELTA.T) -1 increment
or .DELTA.X max + = (X * * .DELTA.T) +1 increment.

Für den Fehler gilt dann: VFmax-=-1 Inkrement/T
bzw.: VFmax+=+1 Inkrement/T.
The following then applies to the error: V Fmax- = -1 increment / T
or: V Fmax + = + 1 increment / T.

Die differenzierte Größe Vex liegt damit innerhalb eines Berei­ ches, der im weiteren als Vertrauensbereich bezeichnet wird.The differentiated variable V ex thus lies within a range which is referred to below as the confidence range.

In Fig. 2 ist ein Flußdiagramm dargestellt, das angibt, wie das Differentiationsverfahren abläuft. Zur Erläuterung dieses Flußdia­ gramms sollen zunächst folgende Definitionen angegeben werden:
T: Abtastzeit
X(N): N-ter Abtastwert der zu differenzierenden Größe X
XD: Ergebnis der Differentiation
Xd: Zwischenergebnis der Differentiation
Ugr: untere Grenze des Vertrauensbereichs
Ogr: obere Grenze des Vertrauensbereichs
ΔN: aktuelle Länge des Zeitintervalls
ΔNalt: Länge des Zeitintervalls bei vorheriger Differentiation
DiffN: Maß für Ausschnittbegrenzung
ΔEnd: maximale Länge des Zeitintervalls bei Ausschnittsbegrenzung
ΔMax: maximale Länge des Zeitintervalls.
FIG. 2 shows a flow chart which indicates how the differentiation process works. To explain this flowchart, the following definitions should first be given:
T: sampling time
X (N): Nth sample value of the variable X to be differentiated
XD: result of differentiation
Xd: intermediate result of differentiation
Ugr: lower limit of the confidence interval
Ogr: upper limit of the confidence interval
ΔN: current length of the time interval
ΔNalt: Length of the time interval with previous differentiation
DiffN: Measure for cutout limitation
ΔEnd: maximum length of the time interval when the section is limited
ΔMax: maximum length of the time interval.

In einem ersten Schritt S1 wird die differenzierte Größe bei minima­ lem Differentiationsintervall und der dem Quantisierungsfehler ent­ sprechenden Vertrauensbereich ermittelt. Dazu wird zunächst im Schritt S11, der ein Teilschritt des Schrittes S1 ist, die obere Grenze des Vertrauensbereichs Ogr eingelesen, als größte darstell­ bare positive Zahl. Weiterhin wird die untere Grenze des Vertrauens­ bereichs eingelesen und die aktuelle Länge des Zeitintervalls ΔN festgelegt als Maximalwert aus (ΔNalt/DiffN, T) sowie die maximale Länge des Zeitintervalls bei Ausschnittbegrenzung ΔEnd. ΔEnd wird als Minimum aus der Länge des Zeitintervalls bei vorheriger Diffe­ rentiation ΔNalt und dem Maß für die Ausschnittbegrenzung DiffN un­ ter Berücksichtigung der maximalen Längen des Zeitintervalls ΔMax gebildet.In a first step S1, the differentiated size becomes minimum the differentiation interval and the quantization error speaking confidence range determined. To do this, first in Step S11, which is a sub-step of step S1, the upper one Bound of the trust area Ogr read, as the largest represent real positive number. The lower limit of trust continues range and the current length of the time interval ΔN  set as the maximum value from (ΔNalt / DiffN, T) and the maximum Length of the time interval with cutout limitation ΔEnd. ΔEnd will as a minimum from the length of the time interval for previous differences rentiation ΔNalt and the measure for the cut-out limitation DiffN un ter taking into account the maximum lengths of the time interval ΔMax educated.

Mit diesen Werten wird im nächsten Schritt S12 das Zwischenergebnis der Differentiation bestimmt, indem vom N-ten Abtastwert der zu dif­ ferenzierenden Größe X der N-ΔN-te Abtastwert der zu differenzie­ renden Größe X abgezogen wird und die Differenz durch die aktuelle Länge des Zeitintervalls dividiert wird.With these values, the intermediate result is in the next step S12 the differentiation is determined by taking the Nth sample to dif referencing variable X is the N-ΔN-th sample of the difference size X is subtracted and the difference by the current Length of the time interval is divided.

Im nächsten Schritt S13 wird geprüft, ob das im Schritt S12 ermit­ telte Zwischenergebnis der Differentiation Xd innerhalb des Vertrau­ ensbereichs liegt.In the next step S13 it is checked whether this is determined in step S12 intermediate result of differentiation Xd within the trust range.

Ist dies der Fall, wird im nächsten Schritt S14 ein neuer Vertrau­ ensbereich VB bestimmt, wobei die obere und die untere Grenze Ugr und Ogr dieses Vertrauensbereiches nach der FormelIf this is the case, a new trust becomes in the next step S14 ens range VB determined, the upper and lower limits Ugr and Ogr of this area of trust according to the formula

[Ugr, Ogr]=[Xd-1/ΔN, Xd+1/ΔN][Ugr, Ogr][Ugr, Ogr] = [Xd-1 / ΔN, Xd + 1 / ΔN] [Ugr, Ogr]

bestimmt wird.is determined.

Im nächsten Schritt S15 wird überprüft, ob die aktuelle Länge des Zeitintervalls ΔN kleiner als die maximale Länge des Zeitintervalls bei Ausschnittbegrenzung ist. Ist dies der Fall, wird im Schritt S16 die aktuelle Länge des Zeitintervalls ΔN verdoppelt und das Verfahren beginnt erneut mit dem Schritt S2. In the next step S15 it is checked whether the current length of the Time interval ΔN less than the maximum length of the time interval with cutout limitation. If this is the case, then in step S16 doubles the current length of the time interval ΔN and that The method begins again with step S2.  

Wird im Schritt S13 erkannt, daß das Zwischenergebnis der Differen­ tiation Xd außerhalb des Vertrauensbereichs VB liegt, wird im Schritt S17 die aktuelle Länge des Zeitintervalls ΔN halbiert und das Zwischenergebnis der Differentiation Xd aus der Differenz des N-ten Abtastwerts der zu differenzierenden Größe X und des N-ΔN-ten Abtastwerts, die durch die neue aktuelle Länge des Zeitintervalls dividiert wird, festgelegt. D.h. das Ergebnis der gleitenden Diffe­ rentiation wird zu dem im vorherigen Iterationsabschnitt ermittelten Wert bestimmt, bei dem die Grenzen des Vertrauensbereichs noch nicht überschritten waren.It is recognized in step S13 that the intermediate result of the differences tiation Xd is outside the confidence interval VB, is in Step S17 halves the current length of the time interval ΔN and the intermediate result of the differentiation Xd from the difference of the Nth sample of the variable X to be differentiated and the N-ΔNth Sample by the new current length of the time interval is divided. I.e. the result of the sliding differences rentiation becomes the one determined in the previous iteration section Value determined at which the boundaries of the confidence limits are not yet were exceeded.

Im Schritt S18 wird die Variable ΔNalt, die der Länge des Zeitintervalls bei vorheriger Differentiation und damit dem alten Differentiationsintervall entspricht, für den nächsten Abtastschritt aktualisiert, d. h. ΔNalt wird gleich ΔN als neues Differentiationsintervall gesetzt. Das Ergebnis der Differentiation XD ist gleich dem letzten gültigen Zwischenergebnis der Differentiation Xd.In step S18, the variable .DELTA.N old , which corresponds to the length of the time interval in the case of previous differentiation and thus the old differentiation interval, is updated for the next sampling step, ie .DELTA.Nalt is set equal to .DELTA.N as the new differentiation interval. The result of the differentiation XD is equal to the last valid intermediate result of the differentiation Xd.

Der Abschlußschritt S18 wird ebenfalls durchgeführt, wenn in Schritt S15 festgestellt wird, daß die Länge des Zeitintervalls ΔN die vor­ gegebene maximale Länge des Zeitintervalls ΔEnd erreicht hat.The completion step S18 is also performed if in step S15 it is determined that the length of the time interval ΔN precedes the has reached the maximum length of the time interval ΔEnd.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren, das als Programm in einem Computer abläuft, werden also zunächst in einem als Schritt S11 bezeichneten Schritt S11 die Randbedingungen festgelegt bzw. eingelesen.In the method shown in FIG. 2, which runs as a program in a computer, the boundary conditions are first defined or read in in a step S11, which is referred to as step S11.

Aus diesen Randbedingungen wird dann im ersten Schritt S2 die diffe­ renzierte Größe Xd zunächst bei minimalem Differentiationsintervall, das der Abtastzeit T entspricht, ermittelt, gleichzeitig wird der dem Quantisierungsfehler entsprechende Vertrauensbereich bestimmt. In den nächsten Schritten wird das Differentiationsintervall jeweils vergrößert und der Quantisierungsfehler dementsprechend verkleinert. These boundary conditions then become the diffe in the first step S2 limited size Xd initially with minimal differentiation interval, that corresponds to the sampling time T is determined, at the same time the confidence interval corresponding to the quantization error. In the next steps, the differentiation interval will be each magnified and the quantization error reduced accordingly.  

Bei Verdoppelung des Differentiationsintervalls wird der Quantisie­ rungsfehler halbiert.If the differentiation interval is doubled, the quantisie halved.

Nach jedem Schritt wird überprüft, ob der neu berechnete Wert inner­ halb des im Schritt zuvor bestimmten Vertrauensbereichs liegt. Ist dies der Fall, wird ein neuer Vertrauensbereich ermittelt. Dazu wird die Schnittmenge aus dem alten Vertrauensbereich und dem Quantisie­ rungsfehler, der dem neuen Differentiationsintervall entspricht, gebildet.After each step it is checked whether the newly calculated value is internal is within the confidence interval determined in the previous step. Is if this is the case, a new trust range is determined. This will the intersection of the old confidence interval and the quantisie error that corresponds to the new differentiation interval, educated.

Dieses Verfahren wird abgebrochen, sobald der errechnete Wert außer­ halb des jeweils zuvor bestimmten Vertrauensbereichs liegt oder ein vorgegebenes Maximalintervall erreicht wurde. Die zu diesem Zeit­ punkt ermittelte vorläufige differenzierte Größe Xd wird dann als endgültige differenzierte Größe XD erkannt.This procedure is terminated as soon as the calculated value is exceeded is within the previously determined range of trust or one predetermined maximum interval was reached. The at that time The point of provisional differentiated size Xd is then determined as final differentiated size XD recognized.

Da das Verfahren sofort abbricht, sobald die im Schritt zuvor er­ rechneten Grenzen des Vertrauensbereichs verlassen werden, wird der Phasenfehler möglichst gering gehalten ohne daß die Gefahr besteht, daß die Signalqualität bei konstanter Geschwindigkeit leidet.Because the process stops immediately as soon as the one in the previous step calculated boundaries of the confidence interval, the Phase errors are kept as low as possible without the risk of that the signal quality suffers at constant speed.

Das in Fig. 2 angegebene Verfahren läßt sich besonders einfach rea­ lisieren, wenn die Zeitintervalle jeweils verdoppelt werden. Es ist dann möglich, den angegebenen Algorithmus mit Hilfe von in einem Mikroprozessor einfach durchzuführenden Schiebeoperationen vorzu­ nehmen.The method shown in Fig. 2 can be realized particularly easily if the time intervals are each doubled. It is then possible to carry out the specified algorithm with the aid of shifting operations that are easy to carry out in a microprocessor.

Soll zu jedem Abtastzeitpunkt das optimale Zeitintervall gefunden werden, werden bei jeder Differentiation alle Zeitintervalle begin­ nend mit dem kleinsten Zeitintervall T bis zum Abbruchskriterium berechnet. Steht nicht genügend Rechenzeit zur Verfügung, so besteht auch die Möglichkeit, nur einen Ausschnitt aus dem zulässigen Be­ reich zu betrachten, wobei dafür die Umgebung des zum vorherigen Abtastzeitpunkt ermittelten Zeitintervalls verwendbar ist.Should find the optimal time interval at each sampling time with each differentiation, all time intervals begin with the smallest time interval T up to the termination criterion calculated. If there is not enough computing time available, then there is  also the possibility of only a section of the admissible Be to look rich, taking into account the surroundings of the previous one Sampling time determined time interval can be used.

Das beschriebene Verfahren wurde an einem simulierten System mit einer Abtastzeit von T=1,5 msek. und Verdoppelung des jeweiligen Differentiationsintervalls überprüft.The procedure described was carried out on a simulated system a sampling time of T = 1.5 msec. and doubling each Differentiation interval checked.

In Fig. 3 ist ein Beispiel angegeben, bei dem in a) der Verlauf der zu differenzierenden Größe X über der Abtastzeit T aufgetragen ist. In b) sind die für N=8 berechneten Differentiale samt Toleranzanga­ ben eingetragen.In Fig. 3, an example is given in which in a) the curve plotted for differentiating variable X to the sampling time T. In b) the differentials calculated for N = 8 are entered together with tolerance data.

In 3c) ist der Vertrauensbereich für den exakten Wert Vex für vier Schritte angegeben und in Fig. 3d) ist der errechnete Geschwindig­ keitswert X·, die Grenze des Vertrauensintervalles bei aktuellem Differentiationsintervall und die Grenzen des tatsächlichen Vertrau­ ensbereiches für 4 Schritte angegeben. Dabei wird das Vertrauensin­ tervall bei aktuellem Differentiationsintervall durch die obere Grenze Ogr,akt und die untere Grenze Ugr,akt begrenzt, für die Grenzen des tatsächlichen Vertrauensbereiches gelten entsprechend Ogr,tat und Ugr,tat.In 3c) the confidence range for the exact value V ex is given for four steps and in Fig. 3d) the calculated speed value X · , the limit of the confidence interval for the current differentiation interval and the limits of the actual confidence range for four steps are given. The confidence interval for the current differentiation interval is limited by the upper limit Ogr, act and the lower limit Ugr, act, for the limits of the actual confidence interval apply Ogr, tat and Ugr, tat accordingly.

Das beschriebene Verfahren läßt sich auf beliebige digitale Signale ausdehnen, die differenziert werden sollen. Das Verfahren läuft üblicherweise in einer Recheneinrichtung, z. B. einem Mikroprozessor, der über die erforderlichen Register bzw. Speicher verfügt, ab.The method described can be applied to any digital signals expand, which should be differentiated. The process is ongoing usually in a computing device, e.g. B. a microprocessor, which has the required registers or memory.

Claims (6)

1. Verfahren zur numerischen Differentiation eines digitalen Sensor­ signales, bei dem Abtastwerte des Ausgangssignales festgelegt werden und die Differentiation durch Differenzbildung zweier sich voneinan­ der in einem Differentiationsintervall entfernter Abtastwerte er­ folgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentiations­ intervalle (ΔN) variabel sind.1. A method for the numerical differentiation of a digital sensor signal, in which samples of the output signal are determined and the differentiation follows by forming two samples from one another which are removed in a differentiation interval, characterized in that the differentiation intervals (ΔN) are variable. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffe­ rentiationsintervalle (ΔN) so festgelegt werden, daß der Diskretisierungsfehler und der mögliche Phasenfehler innerhalb tolerierbarer Grenzen bleiben.2. The method according to claim 1, characterized in that the differences Rent intervals (ΔN) are set so that the Discretization error and the possible phase error within tolerable limits remain. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentiationsintervalle (ΔN) so bestimmt werden, daß ein Vertrauensbereich (VB), der sich über einen Bereich erstreckt der durch die differenzierte Größe und den maximalen Quantisierungsfehler begrenzt wird, nicht überschritten wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Differentiation intervals (ΔN) can be determined so that a Confidence area (VB), which extends over an area of by the differentiated size and the maximum Quantization error is limited, is not exceeded.   4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedes Differentiationsintervall (ΔN) in Abhängigkeit von wenigstens einem vorhergehenden Differentiations­ intervall (ΔNalt) gebildet wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that each differentiation interval (ΔN) is formed as a function of at least one previous differentiation interval (ΔN old ). 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das neue Differentiationsintervall (ΔN) durch Verdopplung des vorhergehenden Differentiationsintervalls (ΔNalt) gebildet wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the new differentiation interval (ΔN) is formed by doubling the previous differentiation interval (ΔN old ). 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ dopplungen durch Schiebeoperationen in Registern eines Mikroprozes­ sors erfolgt.6. The method according to claim 5, characterized in that the Ver doubling through shift operations in registers of a microprocess sors.
DE19924216811 1992-05-21 1992-05-21 Method for the numerical differentiation of a digital sensor signal Withdrawn DE4216811A1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19924216811 DE4216811A1 (en) 1992-05-21 1992-05-21 Method for the numerical differentiation of a digital sensor signal
PCT/DE1993/000393 WO1993023815A1 (en) 1992-05-21 1993-05-06 Digital sensor signal numerical differentiation process
JP5519758A JPH06508709A (en) 1992-05-21 1993-05-06 Numerical differentiation method for digital sensor signals
EP93911436A EP0596080A1 (en) 1992-05-21 1993-05-06 Digital sensor signal numerical differentiation process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19924216811 DE4216811A1 (en) 1992-05-21 1992-05-21 Method for the numerical differentiation of a digital sensor signal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4216811A1 true DE4216811A1 (en) 1993-11-25

Family

ID=6459413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19924216811 Withdrawn DE4216811A1 (en) 1992-05-21 1992-05-21 Method for the numerical differentiation of a digital sensor signal

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0596080A1 (en)
JP (1) JPH06508709A (en)
DE (1) DE4216811A1 (en)
WO (1) WO1993023815A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7587442B2 (en) 2004-05-14 2009-09-08 Gm Global Technology Operations, Inc. Method of determining the derivative of an input signal
WO2016202637A1 (en) * 2015-06-18 2016-12-22 Robert Bosch Gmbh Method and device for processing a signal

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3237578C2 (en) * 1982-10-09 1984-11-29 Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart Digital communication system, in particular color television transmission system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7587442B2 (en) 2004-05-14 2009-09-08 Gm Global Technology Operations, Inc. Method of determining the derivative of an input signal
DE102005021252B4 (en) * 2004-05-14 2014-07-10 General Motors Corp. Method for determining the derivative of an input signal
WO2016202637A1 (en) * 2015-06-18 2016-12-22 Robert Bosch Gmbh Method and device for processing a signal
CN107743574A (en) * 2015-06-18 2018-02-27 罗伯特·博世有限公司 Method and apparatus for process signal
CN107743574B (en) * 2015-06-18 2021-02-26 罗伯特·博世有限公司 Method and apparatus for processing signals

Also Published As

Publication number Publication date
WO1993023815A1 (en) 1993-11-25
EP0596080A1 (en) 1994-05-11
JPH06508709A (en) 1994-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69009091T2 (en) Method and device for signal processing.
DE2725617C2 (en) Procedure and arrangement for distance measurement
DE4006989A1 (en) Distance measuring unit from following to leading vehicle
DE3913983A1 (en) DEVICE FOR DETECTING SHIFTING
EP0269779B1 (en) Method and apparatus for the determination of angular speed, using two rotation angle-dependent signals
DE2914072C2 (en) Circuit arrangement for determining the period duration and / or quantities derived therefrom of an essentially periodic signal
DE69313054T2 (en) Control device for positioning an object in a target position
EP0065762B1 (en) Method and circuit arrangement for measuring a magnetic field, especially the terrestrial magnetic field
DE3135158A1 (en) TIME INTERVAL MEASUREMENT ARRANGEMENT
EP0392182B1 (en) Method and circuit for monitoring a continuous flow of time markings
DE102007062335B4 (en) Method and device for determining measured values from a time-dependent course
DE4039886C2 (en) Method and arrangement for commutation or for detecting the rotational position of the rotor of a brushless DC motor without external position sensors
DE3435539C2 (en)
EP0099142A2 (en) Method and device for the demodulation of a frequency-modulated input signal
DE10024716C2 (en) Transmitter for potentiometric position sensors and method for parameterization
DE4216811A1 (en) Method for the numerical differentiation of a digital sensor signal
EP0756156A2 (en) Method for the automatic acquisition of data displayed on a counter, for test or calculation purposes
EP1738185B1 (en) Signal processing device with synchronous triggering
EP0585622B1 (en) Method for length or angle measurement devices
EP0526730B1 (en) Linear or angular position measuring device
EP0467196B1 (en) Decoding device
EP0522520A1 (en) Distance measuring apparatus for vehicules
EP0066681B1 (en) Process for measuring a magnitude corresponding to the duty cycle of a periodic square-wave electrical signal and process for measuring the phase angle between two periodic square-wave electrical signals in quadrature and devices for carrying out said processes
DE19713182A1 (en) Method of determining engine revs. of motor vehicle for engine testing esp. exhaust gas testing
DE10247321B3 (en) Sensing rotary motion and torque from phase measurements and computerized linear transformation, adopts iterative approximation technique

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee