Устройство для определения скорости отклонения физической величины от требуемого значения

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

GD 4 G 01 R 15!00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ е р P."

-т-!

° т тт

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 41 2882 9/24-21 (22) 18.06.86 (46) 30.08.88. Бюл. 9 32 (72) П.И.Кньпп, В.А.Мельников и С.И.Ряполов (53) 627. 317. 77 (088. 8) .(56) Авторское свидетельство СССР

И 972410, кл. G 01 R 15/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

9 1155951, кл. G 01 R 15/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ОТКЛОНЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ

ОТ ТРЕБУЕМОГО ЗНАЧЕНИЯ. (57) Изобретение позволяет опреде:лять скорость отклонения физической величины от требуемого значения и может быть использовано в системах. К 14205 5 А1 обработки результатов экспериментальных исследований. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет определения интервалов времени с градк" ентом отклонения от заданно= величины, превышающим заданное значение, при одновременном определении этого отклонения. Устрой ство соде ржит датчик-интегратор 1, ждуший мультивкбратор 2, блок 3 сравнения, генератор 4 программ, дкфференцирующую цепочку 5, блок 6 редактирования, ав го-регулятор 7, генератор 8 меток времени, амплитудный сегектор 9, формирователь 10 импульсов, аналого-цифровой преобразователь 11, триггер 12, Щ коррелятор 13, блок 14 еревяекяя, б) вычислитель 15, регистр 16. 2 кл.

С".

1 14205

Изобретение относится к устройствам для онределения скорости отклонения физической величины от требуемого (программного) значения по данным расчетных параметров дискретных систем управления и системам обработки результатов экспериментальных исследований.

Цель изобретения - расширение функ10 циональных возможностей устройства путем определения интервалов времени с градиентом отклонения от заданной величины, превышающим заданные значения, при одновременном определении этого отклонения.

На фиг.1 приведены функциональная схема устройства; н а фиг. 2 — графики, поясняющие работу устройства.

Устройство для определения скорости отклонения физической величины от требуемого значения содержит датчикинтегратор 1, ждущий мультивибратор

2, блок 3 сравнения, генератор 4. программ, дифференцирующую цепочку 5, 25 блок 6 редактирования, авторегулятор .7, генератор 8 меток времени, амплитудный селектор 9, формирователь 10 импульсов, аналого-цифровой преобразователь (AIIII) 11, триггер 12, корре- 30 лятор 13, блок 14 сравнения, вычислитель 15, регистр 16, причем первый вход датчика 1 является входом устройства, а второй подключен к выходу авторегулятора 7, выход датчика 1 подключен к входу дифференцирующей цепочки 5, анод ждущего мультивиб- ратора 2 подключен к первому входу блока 3 сравнения, а вход — к первому выходу блока 6 редактирования, второй вход блока 3 сравнения соединен с первым выходом генератора 4 программ, генератор программ 4 вторым выходом подключен к первому входу регистра 16, выход дифференцирующей цепочки 5 подключен к входу амплитуд- 45 ного селектора 9, первый вход блока

6 редактирования соединен с выходом формирователя 10 и вторым входом регистра 16, а второй вход подключен к первому выходу генератора 8 меток 50 времени и первому входу формирователя 10, второй выход блока 6 соединен с первым входом генератора 8 меток времени, авторегулятор 7 входом подключен к выходу блока 3 срав- 55 нения, входу АЦП 11 и первому входу вычислителя 15, второй выход генератора 8 меток времени подключен к вто35 2 рому входу вычислителя 15, амплитудный селектор 9 выходом подключен к второму входу формирователя 10, АЦП

11 выходом подключен к входу коррелятора 13, триггер 12 выходом подключен к второму входу генератора 8 меток времени,- блок 14 сравнения первым входом соединен с выходом коррелятора 13, а выходом - с входом триггера 12, вычислитель 15 третьим входом подключен к третьему выходу генератора 8 меток времени, выход регистра 16 соединен с вторым входом, блока 14 сравнения, выход вычислителя 15 является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал управления по скорости отклонения физической величины от требуемого значения W»„, (t) формируется следующим образом.

На основе подсчета сумм цен импульсов за время срабатывания контактного датчика на интервале анализа Т определяется опытное значение физической величины (t)=QW „(t; t;, ), (1) где t;;, t I; - времена срабатывания контактного датчика— ранжированный ряд порядковых статистик времен положения импульсов

t (t (.- ° -, (° ° ° (tí (2)

Программное значение физической величины определяется формулой: где t ° и t; — времена, соответствующие замыканиям (размыканиям) контактного датчика и . определяющиеся программой.

Отклонение физической величины от требуемого значения определяется соотношением:

aw; (t)=w „(; )-w „р (t; ) . (4)

Скорость отклонения физической величины от требуемого значения определяется выражением:

1420535 при &К (t) ъ О, где а К (t) — отклонение коэффициента усиления датчика от номинального значения К„.

Градиент grad W,„(éÑ ) определяется выражением:

grad И „„(ьТ) ьЪ7 (ьс-) (6)

15 где R(hg; (д ) с (Rfdg; (g<.)j); (К - интервалы времени максимального изменения W,,„„; ;(t), помеченные генератором меток времени.

В исходном состоянии сигналы с датчика i и генератора 4 программ не поступают. Функционирование устройства начинается в момент времени одновременного запуска генератора 4 программ и измерений датчиком 1 сигнала опытного значения физической величины.

Сигнал физической величины U,(t) (фиг.26) с датчика 1 подается на вход дифференцирующей цепочки 5. После дифференцирования импульсы U,() (фиг.2в) поступают на вход амплитудного селектора 9, который работает по принципу ограничителя сверху отрицательных импульсов. Амплитудный селектор 9 преобразует входной сигнал в последовательность импульсов U (t) (фиг.2г), формирователь 10 осуществляет формирование импульсов U (t) (фиг.2д) необходимой амплитуды и длительности для работы блока 6 редактирования.

В качестве блока 6 редактирования может быть использована схема импульсной системы фазовой автоподстройки часто ты.

Блок 6 редактирования осуществля-. ет управление фазой импульсной последовательности посредством изменения частоты управляемого генератора. Редактирование выполняется в двух режимах: исключение лишних и восстановление недостающих импульсов

И; PU<(t)) . Блок 6 редактирования формйрует из серии импульсов на сбойных участках последовательность импульсов, адекватно отражающую изменения физической величины с точностью срабатывания датчика.

Происходит редактирование импульсной последовательности Uq (t) {фиг.26), Преобразованной в Ь { ) (фиг.2д) на сбойных участках. Это обеспечивает ранжировку и исключение аномальных измерений порядковых статистик вариационного ряда генеральной совокупности выборочных значений времен сраб атыв ания датчика на ин те рв але р асчета.

Блок 6 редактирования осуществляет восстановление сигнала U, (t) (фиг.26) на участках сбоя и исключение лишних импульсов срабатывания контактного .датчика. Это обеспечивает вариационную последовательность импульсов U (t) (фиг.2е) .

Щцущий мультивибратор 2 запускается этими импульсами, а на его выходе формируется последовательность импульсов U> (t ) {фиг е 2ж) . Эти им-" пульсы совпадают по фазе с напряжением опытного значения физической величины Urg (t) (фиг. 2 6) . С выхода М л rèвибратора 2 сигнал U-,. (t) {фиг.2ж) поступает на первый вход блока 3 сравненил.

На его второй вход с генератора 4 программ поступают импульсы программного значения физической величины

U, (t) фиг.2а) .

Блок 3 сравнения вырабатывает сигнал ошибки по фазе в виде напряжения

U8 (6t) (фиг.2з) . Это напряжение поступает на первый вход авторегулятора 7 и первый вход вычислителя. Авторегулятор управляет коэффициентом усиления датчика-интегратора 1.

Вычислитель 15 рассчитывает скорость отклонения физической величины от требуемого значения по формуле: ак ).к

K(t) при д K(t) i О, (7) где b. К {t) — отклонение коэффициента усиления датчи" ка от номинального знаК1)9 ьи;()=w,„, (t)— . (Е.) — отклонение опытного

n, значения физической величины от требуемого (про граммного) значения.

5 14205

Участок редактирования информации на интервал расчета скорости У»„()

1 помечается импульсами с генератора 8 меток времени (напряжение UZ (t) ) (фиг. 2и), управляемого с выхода бло5 ка б редактирования. Это необходимо для распознавания восстановленных импульсов, а следовательно, и рассчитанных значений W, „ (t) при редак- 1О тировании импульсной последовательности U (t) °

На вход АЦП 11 с выхода блока 3 сравнения поступает сигнал, пропорциональный разности между опытным и программным (требуемым) значением физической. величины. С выхода АЦП

11 сигнал в цифровом виде поступает на вход коррелятора 13. Корреляционная функция чувствительна к изме- 2О нению величины М, „ (t), особенно в

»к, моменты времени„ где И»„, (t) достигает максимального значения, т.е. градиента.

Блок 14 сравнения сравнивает зна- 25 чение корреляционной функции

Ф ()3 ° " <%«;...«t l ° которое записано в регистр 1б с генератора 4 программ. На интервалах

6tj времени REhW; (с))» 3 К(ЬW; (t)lJ, что соо тве тств уе т значительному измене нию grad Ы,„,, (t) °

Блок 14 сравнения вырабатывает импульсы U ц, (t) (фиг. 2к), которые поступают на вход триггера 12. Триггер 12 является Т-триггером. Импульс с вы35 хода триггера 12 управляет генератором 8 меток времени. С второго выхода генератора 8 меток времени на вход вычислителя 15 поступают времена (U «() ) (фиг.2л), которые помечают изменения W„„; (t) как величину

grad W „ (bt ).

Вычислитель 15 рассчитывает скорость отклонения физической величины

45 от требуемого значения W.,Ä. (t), но

"1 с признаком времен t1 что означает определение grad W Ä (t) по формуле (7), а скорости WÄ,. (t) по формуле (б) .

Формула из обре тения

Устройство для определения скорости отклонения физической величины от требуемого значения, содержащее дат55 чик-интегратор, первый вход которого является входом устройства, первый

35 6

Ф блок сравнения, авторегулятор, генератор программ, генератор меток времени, вычислитель, дифференцирующую цепь, амплитудный селектор, формирователь импульсов, блок редактирования, ждущий мультивибратор, причем датчик-интегратор вторым входом подключен к выходу авторегулятора, который в хо дом сое дине н с вы хо дом пе рв оro блока сравнения и первым входом вычислителя, первый вход первого блока сравнения соединен с первым выходом генератора программ, второй вход вычислителя соединен с первым выходом генератора меток времени, выход датчика-интегратора подключен к последовательно соединенным дифференцирующей цепи, амплитудному селектору, формирователю импульсов, выход которого соединен с первым входом блока редактирования, второй вход которого подключен к второму выходу генератора меток времени и второму входу формирователя, блок редактирования первым выходом соединен с первым входом генератора меток времени, второй выход блока редактирования соединен с входом ждущего мультивибратора, выход которого подключен к второму входу первого блока сравнения, выход вычислителя является выходом устройства, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения интервалов времени с градиентом отклонения от заданной величины, превышающим заданные значения при одновременном определении этого отклонения, в него введены аналого-цифровой преобразователь, коррелятор, второй блок сравнения, регистр, триггер, причем выход первого блока сравнения соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом коррелятора, выход которого соединен с первым входом в торо ro блока сравнения, второй вход .которого подключен к выходу регистра, первым входом соединенного с выходом формирователя, а вторым входом — с выходом генератора программ, триггер входом подключен к выходу второго блока сравнения, а выходом — к второму входу генератора меток времени, который вторым выходом соединен с третьим входом вычислителя.

1420535

° ° ° ° ЭФ ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° °

° ° ° ° ° у ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° °

Составитель Л. Антохин

Редактор Л. Пчолинская Техред Л.Олийнык Корректор М.Шароши

Заказ 4326/51

Тираж 772 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4