Измеритель постоянной времени апериодического процесса

 

Изобретение может использоваться в составе информационно-измерительных систем и автоматизированных систем управления технологическими процессами Измеритель содержит: 4 аналоговых запоминающих блока (2), (3), (4), (5), 3 блока вычмггния (6), (9) (7), блок деления (8), блок индикации (10) блок управления ( 1). 6 - 7 -- 8 - 10, 11 - 3-6 - 8, 11 - 4 - 9 - 7, 11 - 10. 2 ип.

(()IО? П()В(() И

Г )((Ю ЛИС)..::) 1(".КИ;< (; сп) (,лик (. (). 0 01 Р 29/00

ГОО /ЛЛРС! Г)г Г(Н(?(Й КО())(ИТЕТ

ПО И 3 О Б (З Г? (: I Ë::1 М и ОТ К Р Ь (! (Л ((И

ПГ И ГK(-(T СССР

О("(ИКАНИЕ ИЗОБРЕ (Ò г!ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

)(ь ЬЗ ! ъ,( )

1 4796502/21

22 26.02.90

46 15.09.92. Бюл. N 34

71 Тернопольский филиал . (ьB()BcKQI поллтехнлческого института

72) А,Н, Лупенко

56) Авторское свидетельство СССР

К 1597785, кл, G 01 Р 29/00, 1989, (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОСТОЯН(-1ОЙ ВРЕМ.ЕНИ АПЕРИОДИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и предназначено для использования в составе информационно-измерлте ьных систем и автоматизированнb!n систем управления тех нол огическими и роцесса ми.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей измерителя постоянной времени апериодического процесса для измерения постоянной времени как убывающих, так и возрастающлх экспоненцлальных сигналов пр)л произвольных начальных и заранее неИЗВЕСТНЫХ УСТаНОВИВШИХСЯ ЗНаЧЕНИЯХ ЭТИХ сигналов.

На фиг.1 изображена схема измерителя постоянной времени апериодического процесса(в дальнейшем — из,- воитель); на фиг.2 — диаграммы, поясняющие г(ринцип работы измерителя.

Входная кле(лма.1 соединена с информационными входами аналоговых запоминающих блоков 2,3,4,5. Выхзды аналоговых запоминающих блоков 2 и 3 подключены соответственно к прямому Ll вычитающему входам блока 6 вычитания. Выход блока 6 вычитания связан с инверсным входом блока 7 вычитания и первым входом блока 8.„, S)! 1762271 А1 (57) Изобретение мох<от исполbSQBBTbcR в составе информационно-лзмерительн ых систем и автоматизироьанных систем управления технологическими процессами.

Измеритель содержит: 4 aíàëîãîBûõ запомина.ощих блока (?), (3), (4). (5), 3 блока вычитания (6), (9). (7), блок деления (8), блок индикации (10), блок управления (11). 11- -2

6 - 7 - 8 -I G, 11 > 3=6 - 8, 11 - 4 = 9 — 7, 11 5 - 9, 11 - 10, 2 ил. деления, а выход блока 9 вычитания — с прямым входом блока 7 вычитания, выход

KОтОр)Ого подключен к информационному входу индикатора 10. Пять управляющих выходов блока 11 управлсния соединены соответственно с управляющими входами аналоговых запоминающих блоков 2,3,4,5 и индикатора, а вход блока 11 управления подключен к клемме запуска.

В основе работы измерителя лежат следующие соображения.

Апериодический процесс может быть описан одним из двух уравнений: t

Цт)= А. (1 — е r ) + С (1) (для экспоненциально возрастающих сигналов) или (для экспоненциально убывающих сигналов), где А — значение максимального перепада сигнала, характеризующего апериодический процесс, между моментами времени начала процесса (т.= О) и его завершения (т= co) z — вре)., я

1762? 71 (3) U(t1) = А - Г U (t () + С (4) U(tz) =- А - т U (p) + С вЂ” Ц(с2 (5) U((tz — U (t) ) à — начальное значение апериодического процесса для процесса вида (1) i t и установившееся (асимптотическое) значение для процесса вида(2); т — постоянная времени.

Из (1) для произвольных моментов времени t) и 12 можно записать тогда, учитывая (1) и (3), получим:

Из (4) следует искомая величина;

Значение т, полученное из (5), будет справедливым и для апериодических процессов вида (2), в чем нетрудно убедиться, подставляя (2) в (5).

Для определения производных воспользуемся методом дискретного дифференцирования:

ups(U t (+ Л т )) t (6) е() U u) — u 12 + Лт

После подстановки (6) в (5) получим выражение

Л < (Я () - / ((2 ) ) (0Гтз (: U (, ) ) — (071$ - Л t ):О (i + 3 t 1 ) которое лежит в основе работы измерителя.

Измеритель работает следующим образом.

Сигнал, характеризующий апериодический процесс, U(t), (см. фиг.2) через входную клемму 1 поступает на входы аналоговых запоминающих устройств 2,3,4,5.

В последовательно расположенные моменты времени t(.4+ Лt. t2, t2 + Л t блок управления выдает короткие управляющие импульсы (U1, Ug, Оз, Uq на фиг.2), которые поступают на входы управления аналоговых запоминающих блоков 2,3,4,5 и последние фиксируют на своих выходах значения напряжения в э и моменты времени

U(t1), U (t1 + h t ), U(tz), U(tz + A t), Дл ител ьности коротких управляющих импульсов выбираются из условия: — за время действия управляющего импульса входной сигнал должен практически не измениться; — за время действия управляющего импульса аналоговое запоминающее устройство должно зафиксировать сигнал U(t) c погрешностью, определяемой погрешностью. измерителя.

Интервал At выбирается из условия определения производной методом дискретного дифференцирования с требуемой погрешностью. Интервал t2 — t1 > 0 теоретически не лимитирован, однако он также определяется, исходя из требуемой точности измерителя и Ьго быстродействия. Для повышения быстродействия измерителя желательно момент т(> 0 выбирать вблизи

t = 0.

Выходные сигналы аналоговых запоминающих блоков 2 — 5 поступают на входы вычитателей б и 9 в соответствии с фиг.2 и на выходе блока 6 вычитания формируется разность U(t() - U(tz), а на выхбде блока 9 вычитания — разность U(t1+ Л t) - U(tz + Л t). Эти разности поступают далее на блок 7 вычитания и на его выходе образуется величина. равная знаменателю выражения (б), которая поступает на вход "Знаменатель" блока 8 деления, на вход "Числитель" которого поступает сигнал с выхода аналогового запоминающего блока б.

В результате на выходе блока 8 деления после момента времени tz + Лt (плюс величина задержек в каналах блоков измерителя) формируется значение искомой величины постоянной времени Т.

Поскольку интервал At является фиксированным, то в выражении(6) он играет роль постоянного коэффициента и может быть учтен в коэффициенте передачи блока 7 вычитания или блока 8 деления.

В момент времени ts = tq +Л)+ t»>, где

t»p — время установления сигнала с требуемой точностью в блоках измерителя, блок 11 управления формирует управляющий импульс Ug, который поступает на вход управления индикатора 10, Индикатор 10 фиксирует значение постоянной времени т и отображает его на своем табло.

Блок управления представляет собой набор последовательно включенных формирователей импульсов и ждущих мультивибраторов.

Формула изобретения

Измеритель постоянной времени апериодического процесса, содержащий вход1762271 ную клемму, два аналоговых запоминающих блока, блок вычитания, блок деления, индикатор, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены два аналоговых запоминающих блока, два блока вычитания, блок управления и клемма запуска, соединенная с входом блока управления, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соответственно связаны с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого аналоговых запоминающих блоков, вторые входы которых подключены к входной клемме, а выходы первого и второго аналоговых запоминающих блоков связаны соответственно с прямым и инверсным

I входами первого блока вычитания, выход которого соединен с инверсным входом второго блока вычитания и первым входом бло5 ка деления, при атом выходы третьего и четвертого аналоговых запоминающих блоков связаны соответственно с прямым и инверсными входами третьего блока вычитания, выход которого подключен к

10 прямому входу второго блока вычитания, выход которого связан с вторым входом блока деления, выход которого соединен с первым входом индикатора, второй вход которого подключен к пятому выходу блока

15 управления.

1762271

Составитель С.Кротова

Техред M,Moðãåíòàë Корректор M.Màêcèìèøèíåö

Заказ 3258 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101