Устройство для динамической диагностики релейных регуляторов

 

) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИHAjMИЧECKOЙ ДИАГНОСТИКИ РЕЛЕЙНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ, содержащее задатчик амплитуды колебаний и модель регулируемого объекта, имеющую выход регулируемого параметра , являющийся выходом устройства, и выход скорости изменения регулируемого параметра, причем выход регулируемого параметра модели регулируемого объекта соединен с первым входом регистратора, а выход скорости изменения регулируемого параметра с вторЕлм входом регистратора, о тлишающееся тем,что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения динамической диагностики в стационарном режиме, в него введены последовательно соединенные алгебраический сумматор и двухпозицйонный релейный гистерезисный элемент, выход которого соединен с входом модели регулиру мого объекта, а управляюций вход подключен к выходу задатчика амплитуды коле бани и, вычитающий вход алгебраического сумматора соединен с вы- § ходом скорости изменения регулируе- i (Л мого параметра модели регулируемого объекта, а суммирующий вход - с контрольным входом устройства. со ел

„„SU„, 1073751 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) G 05 В 23 2 списочник изоьгяткни

H АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3396680/18-24 (22) 10.02,82 (46) 15.02 ° 84. Бюл. Р 6 (72) А.Я.Бичуцкий (53) 621.396(088.8) (56) 1. Вавилов А.A. и др. Экспериментальное определение частотных характеристик автоматических систем.

М ., Госэнергоиздат, 1963, с.36.

2. Урмаев А.С, Основы моделирования на АВМ, М., Наука, 1974, с. 224, 227 (прототип) . (54)(57.) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ

ДИАГНОСТИКИ! РЕЛЕЙНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ, содержащее задатчик амплитуды колебаний и модель регулируемого объекта, имеющую выход регулируемого параметра, являющийся выходом устройства, и выход скорости изменения регулируемого параметра, причем выход регулируемого параметра модели регулируе— мого объекта соединен с первым входом регистратора, а выход скорости изменения регулируемого параметра с вторым входом регистратора, о тл и ч а ю щ е е с я тем,чтО,с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения динамической диагностики в стационарном режиме, в него введены последовательно соединенные алгебраический сумматор и двухпозиционный релейный гистерезисный элемент, выход которого соединен с входом модели регулируемого объекта, а управляющий вход подключен к выходу задатчика амплитуды колебаний,вычитающий вход алгеб раического сумматора соединен с выходом скорости изменения регулируемого параметра модели регулируемого объекта, а суммирующий вход — с контрольным входом устройства. С:

1073751

Изобретение относится к диагностике работоспособности динамических систем и их функциональных элементов, и может найти применение при диагностике релейных регуляторов, для которых статические методы контроля малопригодны, например при диагностике пропорционально-дифференциальных, пропорционально-интегральных и других подобного типа регуляторов.

Известно устройство для диагности-1О ки, содержащее генератор зондирующих сигналов, выход которого соединен с входом диагностируемого объекта, и регистрирующая аппаратура, входы которой соединены соответственно с 15 входом и выходом диагностируемого объекта (1 3.

Недостатком известного устройства является малая его эффективность при диагностике существенно нелинейных (релейных) устройств в диапазоне инфранизких частот (от 0,1-0,5 Гц и ниже), что вызвано сложностью àïïàратуры обработки выходных сигналов диагностируемых устройств. 25

Наиболее близким по технической сущности является диагностическое моделирующее устройство, содержащее модель регулируемого объекта, задатчик начальных условий (амплитуды начальных колебаний) и регистратор, входы которогD соответственно соединены с выходами модели по регистрируемым параметрам (координатам) (2 1, Нецостатком известного устройства является невозможность его ис— пользования при диагностике в.стационарном режиме.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения динамической диагности- 40 ки в стационарном режиме, . Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее за,цатчик амплитуды колебаний и модель регулируемого объекта, имеющую выход регулируемого параметра, являющийся выходом устройства, и выход скорости изменения регулируемого параметра, причем выход регулируемого параметра модели регулируемого объекта соединен с первым входом регистратора, а выход скорости изменения регулируемого параметра — со вторым входом регистратора, введены последовательно соединенные алгебраический сумматор и двухпозиционный гистерезисный элемент, выход которого соединен с входом модели регулируемого объекта, а управляющий вход подключен к выходу задатчика амплитуды колебаний, вычитающий вход алгебраического сумматора соединен с выходом скорости изменения регулируемого параметра модели регулируемого объекта, а суммирующий вход — с контрольным входом устройства. 65

На фиг. 1 приведено устроиство для динамической диагностики релейных регуляторов с моделью регулируемого объекта второго порядка; на фиг. 2 — фазовый портрет реальной системы управления объектом второго порядка. (фиг. 2а) и картинная плоскость процесса (фиг. 26), регистрируемого в устройстве, приведенном на фиг, 1.

Устройство 1 для динамической диагностики релейных регуляторов, содержит задатчик 2 амплитуды колебаний, модель 3 регулируемого объекта, регистратор 4, алгебраический сумматор 5 и двухпозиционный релейный ги— стерезисный элемент б.

Диагностируемый регулятор 7 своими выходом и входом подключен соответственно к контрольному входу 8 и выходу 9 устройства l, Модель 3 рег .яируемого объекта выполнена в виде последовательно соединенных сумматора 10 и интеграторов 11 и 12, причем интегратор 11 охвачен коммутируемой отрицательной обратной связью через ключевой эле— мент 13. Выход интегратора 11 является выходом скорости изменения регулируемого параметра модели 3 и соединен с вычитающим входом алгебраического сумматора 5 и вторым входом регистратора 4, представляющего собой двухкоординатный осциллограф (и и самописец) . Выход интегратора 12 является выходом регулируемого параметра модели 3 и соединен с первым входом X регистратора 4 и выходом 9 устройства 1.

Сигнал X являет-я зондирующим сигналом для диагностируемого регуля— тора 7, выходным (ненулевым) сигналом которого производится размыкание клю—

-reHor o элемента 13 и управление записью (по входу) регистратора 4.

Контрольный вход 8 устройства 1 подключен к суммирующему входу алгебраического сумматора 5, выход которого соединен с информационным входом двухпозиционного релейного глстерезисного элемента б, управляющим входом подключенного к выходу задат— чика 2 амплитуды колебаний.

Устройство работает следующим образом.

Пусть, например, фазовый портрет ! в координатах X, У системы второго порядка имеет вид, представленный на фиг. 2а, где „, С„ — линии включения, 4г и Lz — линии отключения. Задачей диагностики является определение правильности положения линий (г 4

Рассмотрим процессы в системе, состоящей из устройства для динамической диагностики 1 и диагяостируемого регулятора 7, полагая, что н

1073751

Составитель A,Áè÷óöêèé

Редактор А.долинич Техред Л.Мартяшова Корректор А . Зимокосов

Заказ 329/47 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 начальный момент 1р -0 сигнал Х-О и на вход модели 3 поступает положительный сигнал с элемента б. При этом выходной сигнал регулятора 7

-О, элемент 13 замкнут и на вход интегратора 12 поступает входной сиг- нал модели 3 через охваченный обратной связью интегратор ll,êîòîðûé в этом случае,при соответствующем выборе коэффициента обратной связи сумматора 5,представляет собой апериодиче- 10 ское звено с малой постоянной времени. С течением времени (в момент

1 нарастающий зондирующий сигнал Х достигает величины порога срабатывания (линия L, на фиг. 26) регулято- 15 ра 7, íà его выходе появляется сигнал U =l. Следствием появления этого сигнала является размыкание элемента 13, разрешение на запись процесса регистратором 4, переброс в другое состояние элемента 6. Таким образом на модель 3 при 0 =1 начинает поступать сигнал отрицательной полярнос-. ти, а на регистраторе 4 в координатах Х и У (где У=Х) фиксиру тс отре->5 зок кривой (параболы) а-в (фиг. 2,6) .

Конец отрезка (точка в) соответствует моменту времени, при котором выходной сигнал регулятора 7 становится равным нулю. При этом запись процесса прекращается, интегратор 11 за. счет замыкания элемента 10 переходит в режим апериодического звена, а сигнал Х изменяется с практически постоянной скоростью до тех пор, пока его величина не достигнет величины другой границы зоны нечувствительности (точка с на фиг..26), происходит переброс релейного элемента б, и пропесс повторяется.

С помощью блока 2 можно задавать начальную скорость процесса, т.е. амплитуду колебаний.

Связь между выходом интегратора ll и элементом 5 действует в том случае, если положительный знак скорости, при которой сигнал U переходит из состояния -1 в или 1 в состояние О, соответствующее знаку скорости, при которой сигнал U переходит из состояния О в другое состояние. Такой случай может возникнуть при воздействии случайной помехи либо при формировании выходного сигнала регулятора в скользящем режиме.

Из сравнения процессов на фазовой плоскости Х и У и на картинной плоскости Х, У видно, что в реальной системе (при ее моделировании) при отработке заданной начальной скорости возникает переходный процесс, в результате которого изображающая точка фазовой траектории пересекает линии переключения при определенной скорости один раэ. В диагностической системе, включающей устройство 1, изображающая точка при заданных начальных условиях пересекает линии переключения при одних и тех же значениях координат Х и У, т.е. диагностика производится в стационарном режиме.