Устройство для определения амплитудно-частотных характеристик электроэнергетических объектов

 

Изобретение относится к технике измерений. Может быть использовано для определения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) электроэнергетических объектов. Целью изобретения является повьппение точности определения АЧХ электроэнергетических объектов в условиях действия помех. Для достижения поставленной цели в уст1 -а-л I Lz:L..bf ройство, содержащее генератор 1 перестраиваемой частоты, исследуемый четырехполюсник 2, коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, цифровой делитель 7 кодов, индикатор 8 результата и частоты, блок 9 управления , первый регистр 10, первая 12 и вторая 13 клеммы для подключения исследуемого четырехполюсника, генератор 16 импульсов и счетчик 17, введены первы|4 5 и второй 6 сумматоры и второй регистр I1. Генератор 1 выполнен в виде управляемого генератора 14, блока 15 задания закона управления частотой. Блоки 14 и 15 выполнены по схеме интерполирующего функционального преобразователя. Дискретные значения АЧХ и цифровой код, хранимые в индикаторе 8, можно использовать для визуального наблюдения АЧХ с помощью двух цифроаналоговых преобразователей и двухкоординатного графопостроителя или использовать для расчетов на ЦВМ в задачах управления или идентификации. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. кН С S (П с 1С а о 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

gg 4 С 01 R 27/28

Ф (,0 к3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ж) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3629149/24-21 (22) 15.06,83 (46) 30.09.86. Бюл. Ф 36 (71) Сибирский энергетический институт CO AH СССР (72) Ю.М. Горский, Ю.И. Петров и В.М. Попов .(53) 621.317.757 (088.8) (56) Вавилов А.А. и Солодовников А.И.

Экспериментальное получение частотных характеристик автоматических систем.

М. — Л.: Госэнергоиздат, 1963, с. 83.

Авторское свидетельство СССР

Ф 920567, кл. G 01 R 27/28, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЬЕКТОВ (571 Изобретение относится к технике измерений. Может быть использовано для определения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) электроэнергетических объектов. Целью изобретения является повьппение точности определения АЧХ электроэнергетических объектов в условиях действия помех. Для достижения поставленной цели в уст„„SU„„1260873 A1 ройство, содержащее генератор 1 перестраиваемой частоты, исследуемый четырехполюсник 2, коммутатор 3, ана- лого-цифровой преобразователь 4, цифровой делитель 7 кодов, индикатор

8 результата и частоты, блок 9 управления, первый регистр 10, первая 12 и вторая 13 клеммы для подключения исследуемого четырехполюсчика, гене- . ратор 16 импульсов и счетчик 17, введены первый 5 и второй 6 сумматоры и второй регистр ll. Генератор 1 выполнен в виде управляемого генератора 14, блока 15 задания закона управления частотой. Блоки 14 и 15

C выполнены по схеме интерполирующего 9 функционального преобразователя.

Дискретные значения АЧХ и цифровой код, хранимые в индикаторе 8, можне использовать для визуального наблюдения АЧХ с помощью двух цифроаналоговых преобразователей и двухкоординатного графопостроителя или использовать для расчетов на ЦВМ в задачах М управления или идентификации. 1 з.п. . CO ф-лы, 5 ил. Ю

l2

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для определения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ ) электроэнергетических объектов.

Цель изобретения — повышение точ ности определения амплитудно-частотной характеристики электроэнергетических объектов в условиях действия помех.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2—

4 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 5 — временные диаграммы работы блока управления устройства.

Устройство (фиг.l) содержит последовательно соединенные генератор 1 о перестраиваемой частоты, исследуемый четырехполюсник 2, коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, первый 5 и второй 6 сумматоры, цифровой делитель 7 кодов, индикатор 8 результата и частоты, блок

9 управления, первый 10 и второй 11 регистры, первую 12 и вторую 13 клеммы для подключения исследуемого четырехполюсника.

Генератор 1 перестраиваемой частоты выполнен в виде управляемого генератора 14, вход которого соединен c другим выходом блока 15 задания

,закона управления частотой, второй выход которого соединен с одним входом блока 9 управления, генератор 16 импульсов и счетчик 17.

Управляемый генератор 1 и блок 15 задания закона управления частотой выполнены по схеме интерполирующего функционального преобразователя.

Управляемый генератор 14 формирует выходной сигнал V „, приведенный на фиг. 43. Закон изменения частоты сигнала 0 ь приведен на фиг. 4 a .

Генератор 14 выдает импульсные сиго налы с частотой Г, .2 на выходе 1 и частотой Г, .2 на выходе с 6 где ь, — частота сигнала заданной формы в каждом периоде.

Блок 15 на выходе cI выдает сигна$2 лы с частотой F, .2

Блок 9 управления представляет собой счетчик с логическими элементами на входе и дешифратором на выходе.

Временные диаграммы работы блока 9 приведены на фиг. 5. На вход блока 9 поступают сигналы с выхода генерато. ра 14, à во время действия паузы Р

60873 з (фиг.48! — с выхода блока 15 импульсы АЬ вЂ” A b . Выходной сигнал V ebix

P четырехполюсника приведен на фиг.46.

Он содержит постоянную составляющую

5 "noes

Электронный коммутатор 3 предназначен для подключения на вход АЦП 4 входного и выходного сигналов. Сигнал управления коммутатором поступает с выхода блока 9 управления (фиг.5e) .

Аналого-цифровой преобразователь

4 осуществляет преобразование мгновенных значений входного или выходного сигналов, поступающих на него в цифровую форму. Команда преобразования поступает с выхода. блока 9 управления (фиг. 5g).

Сумматор 5 предназначен для получения среднего значения постоянной

P составляющей 0„„ = — . АЪ,, Р;., паузе, суммы модулей мгновенных зна25 чений входного сигнала В = 2 /А!< /

°,,! за первый период колебаний входного сигнала и для получения модулей мгно30 венных значений сигнала. реакции четырехполюсника 2 путем вычитания иэ мгновенных значений выходного сиг,нала А ; (фиг.2q) среднего зна2!! чения постоянной составляющей о „о, На вход сумматора 5 поступает цифровой код с выхода АЦП, Сигнал управления сумматором поступает с выхода блока 9 управления (фиг.>)).

В регистре 10 хранится среднее значение постоянной составляющей !1„ „.

Запись этого значения осуществляется регистром 10 co Topoio Bblxop8 сумматора 5 в конце паузы, по команде, поступающей с выхода блока 9 управления (фиг.5t) . Значение Vz cq

45 с выхода регистра 10 в дополнительном коде поступает на второй вход сумматора 5.

В регистре ll хранится значение

В,, которое записывается в регистр

11 с первого входа сумматора 5 в конце первого периода по команде, поступающей с выхода блока 9 управгуния (фиг. 5 y) .

Сумматор 6 предназначен для получения суммы отсчетов модулей мгновенных значений сигнала реакции

/А, / эа период входного сигнала, Значения поступают с первого выхода

1260873

K Р;!(Ю)

R;(;) =

Р

Помехозащищенность и точность оп ределения АЧХ будут тем вьппе, чем большее число измерений А, и A

711 за период, т,е. при р-+ сю . В этом предельном случае можно записать, что

R,(ц) за период ранен отношению площади сигнала реакции к площади возмущающего сигнала, т.е. т

j la, Б,natl gt

R, (). =

J!Й66 tldt о

Р

2:. /Лд;„ /Ь(1

Rj(Q с

Р

w/д,,,/

/2," /

Р

W/А ;„ / сумматора 5. Сигнал управления сумматором поступает с выхода блока 9 управления (фиг. 5 1.

Делитель 7 осуществляет деление в цифровом виде суммы ., У /A, /, поступающей с выхода сумматора 6 на значение В, поступающее с выхода регистра ll. Команда на деление поступает в конце каждого периода на вход с выхода блока управления (фиг. 5 и), Генератор 16 предназначен для генерирования импульсов стабильной частоты.

Счетчик 17 предназначен для определения частоты в каждый период воз мущающего сигнала. На разрешающий вход счетчика 17 поступает сигнал с выхода и генератора 14, равный по длительности текущему периоду возмущающего сигнала, а на счетный вход счетчика 17 поступают импульсы стабильной частоты с выхода генератор

16. В конце каждого периода возму,щающего сигнала на выходе счетчика

17 образуется код,, пропорциональный частоте этого периода. Счетчик устанавливается в "0" в конце каждого периода по команде с выхода блока,з0

9 управления, (фиг. 5 ), которая поступает на управляющии вход счетчи ка 17.

В индикаторах 8 результата и частоты хранятся дискретные значения

АЧХ, поступающие н каждый период возмущающего сигнала с выхода делителя

7 и дискретные значения кода частоты, поступающие от счетчика 17, Команды на запись в индикаторы 8 поступают 40 каждый период с выхода блока 9 управления (фиг. 5a). На выходе R(Q) индикаторов 8 имеется последовательность дискретных значений АЧХ Rt(y}, а на выходе я -последовательность дис- 45 кретных значений коды 11,, пропорциональных частоте И,, соответствующих R; (ы)

Если в каждый г -ый период возмущающего сигнала (фиг.2 g} и сигнала ре-;0 акции объекта на возмущающий сигнал (фиг.23} р раэ через равные доли периодов этих сигналов измерять мгновенные значения возмущающего cur-i нада At," и сигнала реакции А, то значение амплитудно-eacTovHoA характеристики 3; (и) в каждый момент измерения можно определить как

1" (у) = ------ (фиг.2 51

А 2

А

t)

Ф где ) — моменты измерения мгновенных значений возмущающего сигнала и сигнала реакции Qi) P ; р — количество измерений за период 1 отстоят внутри каждого периода на одинаg60о ковые его доли, равные р

Значение R (у; ) эа период определится как

Если записать значение интгерала в виде подинтегральной суммы, то значение АЧХ будет выражаться следующим образом:

P е,- г I .;, ;I ь1 - 0 j=t

Я;(ы)= е Q /д,. д,/

ht 0;=о t 1

Так как предел суммы существует, то значение R;(u} можно записать в виде т;е. значение амплитудно-частотной характеристики равно отношению модулей сумм мгновенных значений сигнала реакции и возмущающего сигнала за период возмущающего сигнала.

Поскольку в каждый период возмущающего сигнала А " измеряются

t1 через равные доли его периода, одинаковое количество раз, то при неизменной амплитуде возмущающего сигнала сумма модулей А эа период яв\i

5 li260873 Ь ляется величиной постоянной для всех, Посылка воэмуща периодов и. не зависит от изменения выхода генератора частоты и сдвига .пределов суммирова- следуемый объект. ния в двух соседних периодах, т.е. блок 9 управления

19 с 15

В связи с этим значение суммы

Р ,с „. /A,; / В достаточно измерить

111

"в первйй период входного сигнала и в даль!1ейших вычислениях использовать как постоянную величину В. Для сигна- ла реакции, который меняется в зависимости от динамических свойств исследуемого объекта; в общем случае предыдущее равенство не сохраняется, однако для двух соседних периодов, для которых 2; У; будет справедливо равенство т.е. пределы суммирования можно сдвигать в пределах двух соседних периодов (фиг. 3). !

Таким образом, измерения мгновенных значений сигнала реакции можно осуществлять в моменты измерения мгновенных значений возмущающего сигнала, через. равные доли периода воз". 4О мущающего сигнала, избавляясь тем самым от необходимости задавать моменты. измерения мгновенных значений сигнала в зависимости от запаздывания сигнала реакции от возмущающего сигнала.

Мгновенное значение сигнала реак ( ции А," можно получить из мгновенti3 ных значений выходного сигнала А,, вычитая из них среднее значение пос- 50

Р тоянной составляюще "!!ocr Р Ьг, Г-! полученное в паузе (см.фи.43) при измерении р раэ выходного сигнала за паузу..

Устройство работает следующим обраэ ом. ющего сигнала с

l поступает на ucFla время паузы через коммутатор 3 подключает на вход АЦП выходной сигнал (фиг.5 e). Пауза по длительности занимает 1/32 периода сигнала управления частотой. За это время АЦП по команде с выхода блока 9 управления (фиг.5)) осуществляет 32 измерения и преобразования в цифровой код мгновенных эчачений выходного сигнала Ab>. Эти значения поступают на первый вход сумматора 5, где за врем мя паузы образуется сумма А b „ ! =!

Деление на 32 для получения среднего значения постоянной составляющей

lJ „ осуществляется сдвигом.,значеФ ния сумматора на пять разрядов вправо. Полученное значение 0 nock c второго выхода сумматора 5 поступает на вход регистра 10, где хранится до конца посылки.

В первый период возмущающего сигнала блок 9 управления через коммутатор 3 подключает на вход АЦП возмущающий сигнал для получения константы В. По команде с выхода блока 9 управления (фиг. 5!1) АЦП 64 раза за этот период через равные его доли осуществляет измерение и преобразование в цифровую форму мгновенных значений возмущающего сигнала А«>

Значения А< в цифровой форме с выхода АЦП поступают на первый вход сумматора 5. В сумматоре 5 эа период образуется сумма

64

В =, .Е /А„ /

5=! !!) значение которой поступает"на вход регистра 11 и хранится в нем до конца посылки.

Дагее блок 9 управления пропускает пять периодов входного сигнала для исключения влияния переходного процесса в исследуемом объекте и подключает.до конца посылки на вход .АЦП через коммутатор 3 выходной сигнал исследуемого объекта.

В каждом -ом периоде входного сигнала АЦП по командам с выхода блока 9 управления (фиг.5)} через 1/64 этого периода осуществляет измерение и преобразование в цифровую форму мгновенных значений выходного сигнала А, Значения А," в цифровой

I260873 форме с выхода АЦП: поступают на первый вход сумматора 5, в котором эти значения складываются со значением пост,, поступающим на второй вход сумматора 5 в дополнительном коде °

Таким образом, на выходе сумматора

5 образуется разность

Модуль этой разности поступает на вход сумматора 6. В сумматоре 6 за каждый период входного сигнала образуется сумма I A, ;,/, Ь3 значение которой в конце периода поступает на первый вход делителя 7.

На второй вход делителя 7 поступает значение В. На выходе делителя 7 каждый период получается дискретное значение амплитудно-частотной характеристики RI(u), которое поступает на один из входов индикаторов

8 результата и частоты. На другой вход индикаторов 8 с выхода счетчика

17 поступает цифровой код N, пропорциональный частоте текущего периода.

В конце посылки в регистрах хранения индикаторов 8 образуется h пар значений Р, (Я) и Н; . Эти значения можно использовать для визуального наблюдения АЧХ с помощью двух цифро-аналоговых преобразователей и двухкоординатного графопо-стрбителя или использовать для расчетов на ЦВИ.в задачах управления ипи идентификации.

Формула изобретения

l. Устройство для определения амплитудно-частотных характеристик электроэнергетических объектов, содержащее генератор перестраиваемой частоты, первый выход которого соединен с первой входной клеммой устройства для подключения исследуемого четырехполюсника и с первым входом коммутатора, вторым входом соединенного с второй клеммой устройства для подключения исследуемого четырехполюсника, выход коммутатора соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, первый выход блока управления соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход блока управления подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя, тертий выход блока управления соединен с управляющими входами цифрового

5 делителя кодов и генератора перестраиваемой частоты, второй выход которого подключен к первому входу блока управления, выход генератора перестраиваемой частоты подключен к, первому входу индикаторов результата и частоты, а четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом первого регистра, о т л и ч аю щ е е с я -.åì, что, с целью повы15 щения точности в условиях действия помех, в него введены второй регистр и два сумматора, при этом выход аналого-цифрового преобразователя через. последовательно соединенные первый и второй сумматоры и цифровой делитель кодов подключен к второму входу индикаторов результата и частоты, управляющий вход которых соединен с управляющим входом цифрового делите25 ля кодов, выход первого сумматора через второй регистр соединен с вторым входом цифрового делителя кодов, тактовые входы первого и второго сумматоров подключены к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя, второй выход первого сумматора через . первый регистр соединен с вторым его входом, управляющий вход второго регистра соединен с пятым выходом бло35 ка управления, выполненного с дополнительным выходом, второй вход блока управления подключен к третьему выходу генератора перестраиваемой частоты.

2; Устройство по п.l, о т л и ч аю щ е е с я тем, что генератор перестраиваемой частоты выполнен в виде последовательно соединенных блока

45 задания закона управления частотой и управляемого генератора, первый и второй выходы которого являются соответствующими выходами генератора перестраиваемой частоты, à его третий

50 выход соединен с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, тактовый вход счетчика является управляющим входом генератора перестраиваемой частоты, а второй выход блока задания закона управления частотой является третьим выходом генератора перестраиваемой частоты.

l 26087 3!

260873 фиг. 9

Bx. N

Составитель Л. Муранов

Темро И.Попович

Корректор А. Тяско

Редактор А. Ревин

Заказ 5226/46

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дух.f5

8L Яо

УИХ.14О

Sb(x. gd вд/Х. ЯС

Bb/x.9е

АЛЫХ. ЭУ

ВФХ. 9g

Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

t 8

2 ) д

В ж

g3 и