Способ измерения сигнала, пропорционального функции чувствительности

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

264503

Союз Советских

Социалистических

Республик е- .

Вс., латьнт!

- i.-9«

„ фиЦфь1т, -

Кл. 21с, 46/50

21е, 36/03

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 29 т/11.1968 (№ 1262970/18-24) с.присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 03,111.1970, Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 8/VII 1970

МПК G 05f

G 0lr

УДК 53.083.9 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

P. М. Юсупов и В. H. Черво

Заявитель

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СИ ГНАЛА, ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО

ФУНКЦИИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

Предлагаемый способ измерения сигнала, пропорционального функции чувствительности амплитудно-частотных характеристик (АЧХ), может быть использован при проектировании систем автоматического управления, обосновании их проверок, а также при анализе неисправностей и ошибок.

Известные способы измерения сигнала, пропорционального функции чувствительности амплитудно-частотной характеристики линейного динамического звена, описываемого дифференциальным уравнением без правой части, громоздки и требуют больших затрат времени.

Предложенный способ отличается от известных тем, что при нем снимают амплитудночастотную характеристику динамического звена, находят по ней обратную амплитудно-частотную характеристику, преобразуют текущее значение частоты и всех ее степенных значений в сигналы постоянного тока, формируют из этих сигналов напряжение, пропорциональное текущему значению функции чувствительности квадрата обратной амплитудно-частотной характеристики звена по варьируемому параметру, и изменяют масштаб полученного напряжения в число раз, пропорциональное кубу текущего значения амплитудно-частотной характеристики.

Это позволяет упростить и ускорить процесс измерения.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ для системы пятого порядка.

На чертеже приняты следующие обозначения: 1 — пульт управления; 2 — блок формирования напряжения, соответствующего текущему значению частоты; 8 — перемножающее устройство; 4 — суммирующий усилитель постоянного тока; 5 — регистрирующее устройство; б — блок формирования напряжения; соответствующего половине куба текущего значения ординаты АЧХ системы; опт — напряжение, в принятом масштабе соответствующее текущему значению частоты; ro, оз, и4, оР— напряжение, соответствующее квадрату, кубу и высшим степеням текущего значения частоты;

20 да о да, да, 2а„, 2а„2а„2а, 2а„2а„—, —, да да да да, да4 да да да да

25 коэффициенты усиления по отдельным входам усилителей постоянного тока; 2С вЂ” напряжение, соответствующее значению удвоенной величины действительной части обратной частот30 ной передаточной функции исследуемой си264503 дА2 () л д 2 да t o да; да; да

Члены

20 (9) 25

60 стемы; 2Д вЂ” напряжение, соответствующее значению удвоенной величины - мнимой части обратной частотной передаточной функции

Аз (о) исследуемой системы; — напряжение, 2 соответствующее значению половины куоа текущего значения ординаты АЧХ системы; дА 1() напряжение, соответствующее знада чению частной производной по исследуемому параметру от квадрата обратной АЧХ систедА (ю) мы; — — текущее значение искомой да функции чувствительности АЧХ при помощи устройства, изображенного на чертеже.

Рассмотрим обратную передаточную функцию:

W 1(Р) = = апРа+ ал — gPи-т+ .+ п а,Р+ а,. (1) Частотная передаточная функция будет (1 ) a о + 4 )+

Я7(1со) + 1(а,а — а,а + а,а — ...). (2) Обратная амплитудная частотная характеристика системы, имеющей передаточную функцию W (Р):

A > = УС ()+-д ();

А (») где С (а) = (а, — а, а +а, в —...), Д („,) (, о,з+ „,ь )а

Избавляясь от радикала в выражении (3), получим

А (а) = = С (а) + Д*(а). (4) Функция чувствительности по параметру а для выражения (4) будет дАа дА (") дА 1И 1 д(1 да да А (со) да \ А(со) / (5)

Но для правой части выражения (5) справедливо равенство

1 (1 2 1 дА() ()

A (u>) да \, А (оз) ) Аз(со) да

Из выражений (5) и (6) имеем дА (<о) = — 1 Аэ() дА 1 (оо) да 2 да

Таким образом, нами получено выражение для функции чувствительности АЧХ системы

50 по параметру а. Если считать амплитудночастотную характеристику системы известной, тогда для измерения ее функции чувствительности необходимо определить лишь функцию чувствительности квадр ата обр атной АЧХ. Параметр а в общем случае входит во все коэффициенты системы. Тогда да;, входящие в сумму правои чада сти выражения (8), для заданной системы постоянны и могут быть вычислены заранее. Для частных производных по коэффициентам системы имеют место общие соотношения:

Е дА,() 2С (а) а (— 1) при четном

1+1 даю

2Д (а) а (— 1) при 1 нечетном

Учитывая выражения (8) и (9), можно реализовать правую часть выражения (7) и получить тем самым искомую функцию чувствительности АЧХ системы по параметру <х.

На чертеже представлена реализация предлагаемого способа на элементах аналоговых вычислительных машин.

По команде пульта управления 1 блоки 2 и б осуществляют выдачу сигналов в вычислительные устройства в виде напряжения постоянного тока. Напряжение сигнала несет информацию о частоте и ординате АЧХ системы.

Коммутация вычислительных блоков воспроизводит алгоритм, заложенный в выражениях (7), (8), (9). Диапазон исследуемых частот определяется масштабом сигнала блока 2.

Исследование влияния отдельных коэффициентов системы на функцию чувствительности осуществляется изменением коэффициентов усиления по отдельным входам суммирующих усилителей 4. Переход к исследованию другой системы требует настройки коэффициентов усиления по всем входам суммирующих усилителей и, ввода новой программы в блоки 2 и б, Основное преимущество предложенного метода заключается в том, что при исследовании системы управления можно за непродолжительное время просмотреть влияние всех коэффициентов системы на чувствительность по всем параметрам и получить результаты в наглядной графической форме на ленте самопишущего прибора, либо в виде фотографии с экрана электроннолучевого индикатора.

Для образования в регистрирующем приборе 5 развертки, поставленной в соответствии с диапазоном исследуемых частот, к нему подводится сигнал из блока 2.

264503

Предмет изобретения

Составитель И. Н. Шувалова редактор Б. С. Нанкина Текред Л. Я. Левина Корректор Н. С. Сударенкова

Заказ 2051/13 ° Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва К-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2

Способ измерения сигнала, пропорционального функции чувствительности амплитудночастотной характеристики линейного динамического звена, описываемого дифференциальным уравнением без правой части, отличаюи1ийся тем, что, с целью упрощения и ускорения процесса измерения, снимают амплитудно-частотную характеристику динамического звена, находят по ней обратную амплитудно-частотную характеристику, преобразуют текущее значение частоты и всех ее степенных значений в сигналы постоянного тока, формируют из этих сигналов напряжение, пропор5 циональное текущему значению функции чувствительности квадрата обратной амплитудночастотной характеристики звена по варьирусмому параметру, и изменяют масштаб полученного напряжения в число раз, пропорциоl0 нальное кубу текущего значения амплитудночастотной характеристики.