Устройство для определения коэффициента усиления объекта
Изобретение может быть использовано при случайном входном воздействии , в том числе реальном. Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства. Входной сигнал поступает одновременно на исследуемый объект 1 и блок 2 умножения. Выходные сигналы объекта и блока умножения подвергаются фильтрации на фильтрах 3,4 с постоянной времениТт квадрируются на квадраторах 5,6 и (Л С
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК ()9) (И) А1 (д)) 4 С 05 В 23/02
gfP ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ М,3 " 1 у gp f> 1.- ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3971123/24-24 (22) 30.09.85 (46) 23.02 ° 87. Бюл. М 7 (72) 10.О.Штеренберг, А.В.Гусев Б.В.Козловский (53) 62-50(088.8) (56) Пушной Б.И., Шеломанов А.Н. К вопросу об анализе качественных показателей систем регулирования при воздействиях произвольной формы. Автоматическое управление непрерывными процессами. Изд. Сиб. отд. АН СССР, вып. 4, 1961. Авторское свидетельство СССР У 1228080,кл G 05 В 23/02,05.01.84, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение может быть использовано при случайном входном воздействии, в том числе реальном. Целью изобретения является повышение точ" ности и расширение функциональных возможностей устройства. Входной сиг" нал поступает одновременно на исследуемый объект 1 и блок 2 умножения. Выходные сигналы объекта и блока умножения подвергаются фильтрации на фильтрах 3,4 с постоянной времениТ квадрируются на квадраторах 5 6 и 1291932 поступают на входы суммат,>а 7. При этом квадрированный сигнал цепи блока умножения предварительно умножается в блоке 14 умножения на коэффициент корреляции Р „ (о) между отфильт% рованными сигналами, вычисляемый на блоке 13 измерения коэффициента корреляции. Благодаря этому повышается точность определения коэффициента усиления объекта kä, формируемого на выходе интегратора 8, который интегрирует разность квадрированных сигнал Изобретение относится к устройствам контроля и может. быть использовано в приборах, предназначенных для получения информации о коэффициенте усиления объектов преимущественно первого порядка в системах автоматического контроля, а также в самонастраивающихся системах с на стройкой коэффициента усиления. Целью изобретения является повышение точности и расширения функциональных возможностей устройства при случайном входном воздействии, На фиг.! и 2 приведены соответственно блок-схема устройства и блоксхема блока измерения коэффициента корреляции. Устройство!;фиг.1-3) содержит исследуемый объект 1, первый блок 2 умножения, первый 3 и второй 4 фильтры, первый 5.и второй 6 квадраторы, первый сумматор 7, интегратор 8, блок 9 усреднения, нуль-орган 10, первый ключ 1! первый индикатор 12, блок 13 измерения коэффициента корреляции, второй блок 14 умножения, блок 15 деления, второй сумматор 16, второй ключ 17, второй индикатор 18, Кроме того, на фиг.l введено следующее обозначение: Т,р — выход первого источника опорного, напряжения. Блок измерения коэффициента корреляции содержит третий блок 19 умножения, третий квадратор 20, третий сумматор 21, второй интегратор 22 (эти блоки входят в состав первого контура нормирования), второй контур ,включает четвертый блок умножения, лов, поступающую с выхода сумматора 7. Одновременно с помощью блока 15 деления и сумматора 16 определяется постоянная времени объекта Т, Регистрация k и Т производится на йндикаторах 12 и 18 соответственно в момент, когда среднее значение разности квадрированных сигналов приближается к нулю, Этот момент фиксируется с помощью блока 9 усреднения, нуль-органа 1О и ключей 11, 17. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. четвертый квадратор, четвертый сумматор и третий интегратор (не пока. заны}, пятый блок 23 умножения и второй блок 24 усреднения. 5 На фиг.2 введены следующие обозначения: у,, z — первый и второй входы блока, П вЂ” выход второго источника опорного напряжения, R (О) выход блока. Устройство для определения коэффициента усиления объекта работает следующим образдм, Входной случайный сигнал х поступает одновременно на исследуемый ! 5 объект 1, функционирующий в частности в режиме нормальной эксплуатации, и блок,2 умножения. Входной х и выходной у сигналы 20 объектов не обязательно должны являться соответственно входным и выходным сигналами системы, в которую входит исследуемый объект. Необходима лишь возможность ввода этих сигналов в предлагаемое устройство, работа которого не влияет на функционирование системы. Выходные сигналы х объекта 1 и блока 2 умножения z фильтруются в идентичных фильтрах 3 3О и 4 нижних частот, квадрируются на квадраторах 5 и 6 и в виде текущей мощности сигнала поступают иа входы сумматора 7. При этом квадрированный сигнал цепи блока умножения пред35 варительно умножается с помощью блока 14 умножения на коэффициент корреляции R÷ 2 0) между сигналами у 1 и z с выходов фильтров, который из1291932. меряется с помощью блока 13. На сумматоре 7, второй вход которого инвертирующий, формируется разность текущих значений квадратов сигналов. Эта разность интегрируется интегратором 5 8 и напряжение на его выходе будет изменяться до тех пор, пока среднее значение разности не станет равным нулю, т.е. тогда, когда дисперсии сигналов на входе сумматора 7 станут равными. В этот момент, фиксируемый с помощью блока 9 усреднения нуль-органом 10, открывается ключ 11 и на индикаторе 12 регистрируется выходное напряжение k интегратора 8, как определяемое значение коэффициента усиления объекта 1с Можно показать, что для объекта с передаточной функцией w(S)= р T Sit на входе которого действует сигнал типа белого шума, справедливо соотношение (2) 7уФ б ) Zi у1 где черта означает среднее значение, а б и Q — среднеквадратичные значения сигналов z и у, соответственно. Для того, чтобы упростить устройство и исключить операции деления и вычисления среднеквадратичных значе-55 ний согласно (2), в блок 13 введены два контура нормирования, Входной сигнал в каждом контуре нормирования подается на вход блока 19 умножения Т . T0 ----- T (1) 25 (,1 р, где Т<р — постоянная времени ф ра что дополнительно позволяет опредеJIHTh То ° Указанная возможность реализована 30 в предлагаемом устройстве с помощью блока 15 деления и сумматора 16: на выходе блока деления (на первом входе сумматора) формируется отношение т а на втором (инвертирующем) 35 Р „(о) входе сумматора — величина Т . Одно Р временно с фиксированием величины kнуль-органом 10 через управляющий вход открывается ключ 17 и на инди- 40 каторе 18 фиксируется величина Т . Блок 13 измерения коэффициента корреляции вычисляет следующую величину и далее на од квадратора 20, на выходе котороro формируется сигнал, пропорциональный мощности входного сигнала. Напряжение с выхода квадратора сравнивается в сумматоре 21 с опорным напряжением D, поданным на второй (инвертирующий) вход, равным величине заданной дисперсии. Разность их интегрируется интегратором до тех пор, пока дисперсия сигнала на выходе блока 19 умножения не становится равной заданной, т.е. D . В результате перемножения этих сигналов на блоке 23 умножения и усреднения произведения на блоке 24 усреднения на выходе блока 13 измерения формируется величина 2, ° Ц, о, "х " „(l (3) где k = D — постоянньп априорно из2 о вестньп масштабный коэффициент; I f z,, у, — нормированные сигналы на выходах блоков 19 умножения. Таким образом, измерение коэффициента корреляцпи между сигналами на выходе фильтров и умножение квадрированного сигнала в цепи блока умножения на этот коэффициент позволяет компенсировать ошибку измерения коэффициента усиления, связанную с неполным учетом динамических свойств. исследуемого объекта. Кроме того, благодаря измерению R (01 расширены функциональные воз1 можности устройств — одновременно с коэффициентом усиления объекта определяется его постоянная времени. Формула изобретения 1. Устройство для определения коэффициента усиления объекта, содержащее последовательно соединенные первый фильтр, первьп квадратор, первый сумматор, блок усреднения, нульорган, первый ключ и первый индикатор, последовательно соединенные ин" тегратор, первый блок умножения, второй фильтр и второй квадратор, выход Ут — У Фиг.3 кНИИПИ Заказ 261/45 Тираж 864 Подписное Произв,-полигр. пр-тне, г. Ужгород, ул., Проектная, 4 5 129) 9 интегратора подключен к информационному входу первого ключа, вход первого фильтра и второй вход первого блока умножения соединены соответственно с выходом и входом объекта, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей устройства при случайном входном воздействии, оно содержит источник опор- 10 ного напряжения, второй блок умножения и последовательно соединенные блок измерения коэффициента корреляции, блок деления, второй сумматор, второй ключ и второй индикатор, управ- (5 ляющий вход второго ключа соединен с вы- ходом нуль-органа, вторые входы блока вселения и второго сумматора подключены к источнику опорного напряжения, первый и второй входы блока измере- 20 ния коэффициента корреляции подключены к выходам соответственно первого и второго фильтров, а выход — к первому входу второго блока умножения, соединенного вторым входом с выходом второго квадратора, а выходом - с вторым входом первого сумматора, выход которого подключен к входу интегратора. 2. Устройство по п,1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок измерения коэффициента корреляции содержит второй источник опорного напряжения, последовательно соединенные третий блок умножения, третий квадратор, третий сумматор и второй интег" ратор, последовательно соединенные четвертый блок умножения, четвертый квадратор, четвертый сумматор и третий интегратор, последовательно соединенные пятый блок умножения и второй блок усреднения, выход которого является выходом блока, вторые входы третьего и четвертого сумматоров подключены к выходу второго источника опорного напряжения, первые входы третьего и четвертого блоков умножения подключены соответственно к первому и второму входам блока, вторые входы соединены с выходами соответственно второго и третьего интеграторов, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам пятого блока умножения.
