Устройство для измерения параметров звеньев систем регулирования

 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может использоваться при исследовании и наладке систем автоматического управления . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит исследуемое звено , первый блок масштабирования 2, вьм интегратор 3, третий интегратор 4, второй блок масштабирования 5, второй интегратор 6, блок измерения 7. Цель достигается за счет введения интегратора 4 и новьпс связей. 1 ил. (Л ю 00 о СД М «

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (51) 4 С 05 В 23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY CBMPETE)lbCTBV, " : 13/

3pJgp: с,. фивы (21) 3945470/24-24 (22) 29.08.85, (46) 30.12.86. Бюл. Р 48 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) А.Н.Ионов (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 711545; кл. С 05 В 23/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N - 622058, кл. С 05 В 23/02, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТР0В ЗВЕНЬЕВ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может использоваться при исследовании и наладке систем автоматического управления. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей. Устройство содержит исследуемое звено 1, первый блок масштабирования 2, первый интегратор 3, третий интегратор

4, второй блок масштабирования 5, второй интегратор 6, блок измерения 7.

Цель достигается за счет введения интегратора 4 и новых связей. 1 ил.

1 128057

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может использоваться при исследовании и наладке систем автоматического управления, например систем подчиненного регулирования в автоматизированных электро— приводах.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности изме- f0 рения параметров звеньев с передаточной функцией

Ь1п + bury + 1

w(p) = — -" — — - -- — — . (1) ар

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит исследуемое звено 1, первый блок 2 масштабирования, первый интегратор 3, третий ин- 20 тегратор 4, второй блок 5 масштабирования, второй интегратор б, блок 7 измерения.

Блоки масштабирования и интеграторы могут быть выполнены на интегральных операционных усилителях (например К140УД5). Интеграторы 3 и б снаб— жены переключателем, который позволяет им работать как в режиме интегрирования, так и в режиме усиления. Кро-30 .ме того, интеграторы должны иметь кнопку сброса на нуль. Эта кнопка подключается параллельно емкости, которая находится в обратной связи операционного усилителя. 35

9 2

Процесс измерен ия состоит из двух операций: установка коэффипиентов передачи блоков 2 и 5 масштабирования; непосредственное измерение параметров звена.

Установка коэффициентов.

На вход исследуемого звена подается прямоугольный сигнал. В установившемся режиме, изменяя коэффициент передачи блока 2 масштабирования, устанавливают нулевой уровень напряжения на выходе интегратора 3 (интеграторы

3 и б работают в режиме усиления).

После этого, переведя интегратор 3 в режим интегрирования и возвратив схему в исходное состояние (интегратор

4 сбрасывают на нуль), снова на вход исследуемого звена 1 подают прямоугольный сигнал и в ус ановившемся режиме, изменяя коэффициент передачи блока 5 масштабирования, добиваются нулевого уровня сигнала на выходе интегратора 6 (интегратор б — в режиме усиления). После этих операций устройство откалибровано и, переведя интегратор 6 в режим интегрирования, можно приступить к опрепелению параметров исследуемого звена. Для этого необходимо вернуть схему в исходное состояние (интеграторы 4 и 3 сбросить на нуль) подать на вход звена 1 прямоугольный с гнал и с помощью блока 7 измерения произвести определение коэффициентot . передаточной функции (1) на выходе интеграторов 3 и б в установившемся режиме.

Интеграторы 3 и 6 должны иметь зону нечувствительности, которая необ-, ходима для повышения стабильности измерений параметров. Это связано с тем, что практически невозможно точно установить коэффициент блока 2 масштабирования равным коэффициенту

0 (см.формулу 1), т.е. всегда присутствует погрешность. Следовательно, на входе первого интегратора в установившемся режиме сигнал не равен нулю, а это приводит к тому, что выходная (измеряемая) величина интегратора изменяется во времени. Результат измерения в этом случае зависит от скорости считывания информации, т.е. различен. Аналогичная картина происходит и с вторым интегратором, только нестабильность выходного сигнала проявляется в большей степени.

Устройство работает следующим образом.

Используя правила структурных преобразований и учитывал, что исследуе40 мое звено имеет передаточную функцию (1), можно показать справедливость изложенного.

Изображение по Лапласу на выходе интеграторов 3 и 6 имеет виц соот45 ветственно

b,в + Ь| х (р) х, о х,(р) = — — х„

Ьг

50 где Х вЂ” а..плитуда прямоу голън о го имо

II nbe, .

Используя теорему операционного исчисления

55 х(со) = lim р .", (р), р- О получим значения параметров х() = ьх,, х() = ьх,, 1280579

К

w(p) ° р(ар + 1) К

w(p) — — — —— р(а,p + а,р + 1) Составитель В.Кузин

Редактор М.Рыбченко Техред И.Попович Корректор И.Муска

Заказ 7065/52 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Учитывая, .что амплитуда прямоугольного импульса Х известна, легко вычислить коэффициенты Ь и Ь

Коэффициент о передаточной функции (1) равен коэффициенту передачи блока 2 масштабирования.

Передаточная функция (1) описывает работу идельного ПИД-регулятора. В реальном ПИД-регуляторе может присутствовать насыщение усилителя (при больших рассогласованиях заданной и регулируемой величин),, на котором собран регулятор. Однако и в этом случае площадь, ограниченная кривой реального переходного процесса, остается равной площади, ограниченной кривой идеального переходного процесса. Л так как в предлагаемом устройстве параметры исследуемого звена вычисляются по площадям, ограниченным кривыми переходных процессов, путем интегрирования, то реальный ПИД-регу— лятор имеет те же параметры, что и идеальный. Следовательно, при измере нии параметров с помощью предлагае25 мого устройства не вносится погреш ность иэ-за насыщения усилителя.

С помощью устройства можно измерять параметры звеньев систем регулирования, имеющих передаточную функ- 30 ц по вида (1), а также после соответствующих переключений блоков измерять параметры инерционных звеньев первого, второго порядков и звеньев, имеющих передаточные функции вида 35

Таким образом в предлагаемом устройстве значительно расширены функциональные возможности по сравнению с известным, в котором измеряются параметры только инерционных звеньев первого и второго порядков.

Формула и з обретен и я

Устройство для измерения параметров звеньев систем регулирования, со,держащее два блока масштабирования, блок измерения и последовательно соединенные первый и второй интеграторы, первый вход устройства, подключенный к выходу исследуемого звена, через первый блок масштабирования соединен с первым входом первого интегратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит третий интегратор, вход которого соединен с вторым входом уст" ройства подключаемого к входу исследуемого звена, а выход — с вторым входом первого интегратора и через второй блок масштабирования — с вторым входом третьего интегратора, выходы. первого и второго интеграторов подключены соответственно к первому и второму входам блока измерения.