Устройство для определения запаса устойчивости систем автоматического регулирования

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

270859

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 20.VIII.1968 (№ 1265009/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 12.Ч.1970. Бюллетень ¹ 17

Дата опубликования описания 1О.II.1971

Кл. 21с, 46/50

42d, 10

МПК G 05g

G 01d

УДК 621.317.757(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Заявитель

Э. 3. Гуревич и В. А. Файбисович

Белорусский филиал Энергетического института им. Г. М. Кржижановского

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАСА УСТОЙЧИВОСТИ

СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Данное изобретение может быть использовано для оперативного контроля устойчивости систем автоматического регулирования (САР) в процессе нормальной эксплуатации и при экспериментальном исследовании.

Известны устройства для определения запаса устойчивости САР, содержащие генератор синусоидальных колебаний и блоки для измерения отношения амплитуд сигналов.

Предлагаемое устройство отличается тем, что оно дополнительно содержит блоки коммутации и регистрации, блок управления, связанный с генератором, блоком коммутации и блоком регистрации, и два функциональных блока для вычисления запаса по фазе и по модулю, выходы которых через блок комму тации соединены с блоком регистрации, причем вход первого функционального блока подключен к первому блоку для измерения отношения амплитуд, связанному с блоком управления, генератором и выходом измерительно-! о блока регулятора, а вход второго функционального блока подключен ко второму блоку для измерения отношения амплитуд, соединенному с блоком управления, выходом измерительного блока регулятора и выходом системы.

Такое соединение блоков устройства позволяет повысить оперативность и точность замеров.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для определения запаса устойчивости одноконтурной САР, которая показана в виде замкнутой структуры, состоящей из двух частей: измерительного блока регулятора 1 и всей оставшейся САР 2, амплитудно-фазовая характеристика (АФХ) которой равна АФХ разомкнутой системы W(jо).

Устройство включает в себя генератор 3

10 синусоидальных колебаний, блок 4 управления, блоки 5 и 6 измерения отношения амплитуд синусоидальных сигналов, функциональные преобразователи-блоки 7 и 8, блок 9 коммутации и блок 10 регистрации.

15 Для определения запаса устойчивости в процессе эксплуатации САР на вход измерительного блока регулятора 1 подают синусоидальный сигнал хв — — Хв-$1по1 от генератора 8. Частоту этого сигнала о и его амплитуду Хв из20 меняют с помощью блока 4.

Под воздействием сигнала хв на входе и выходе части CAP 2 устанавливаются синусоидальные колебания хт=XI Sin(cot+(><) и хг= Хг sin (О/+ф2)

25 где Хь Х вЂ” амплитудные значения; ф, ф — фазовые сдвиги.

Для сигналов хь хв, хз справедливы следующие соотношения: хв — хв = х,; Хв — Хв = Х .

30 фз — ф = 0 (а) ), 270859

3 где Х, Х>, Х вЂ” векторы, изображающие синусоидальные сигналы х>, хъ хз.

На фиг. 2 (а) показан вид векторной диаграммы амплитуд сигналов Хь Х, Хз для некоторой произвольной частоты к. Векторы

Xi и Хq отстают по фазе от вектора Х соответственно на углы ф и . Сдвиг по фазе между векторами Х и Х составляет угол

8(o)). .При измерении частоты о векторная диаграмма деформируется, так как амплитуды

Х, .и Х и сдвиги между векторами по фазе изменяются.

На фиг. 2 (б) показан вид той же векторной диаграммы для частоты о, при которой модуль В (1о) равен единице.

А(в ) = "- =1. (1)

Для этой частоты векторная диаграмма представляет собой равнобедренный треугольник, угол при вершине которого равен запасу устойчивости CAP по фазе <р. В этом случае запас устойчивости CAP по фазе связан с отношением амплитуд X>/X> зависимостью: р = 2агс sin0,5

Eç (2) х, Таким образом, запас устойчивости по фазе р можно определить по величине отношения амплитуд X>/Х, измеренного для частоты о, для которой выполняется условие (1).

На фиг. 2 (в) показан вид векторной диаграммы амплитуд сигналов X>, X>, X> для частоты о", при которой угол 0(о") =л, Векторы Х„Х, Хз расположены на одной прямой. Из рассмотрения векторной диаграммы следует, что для этой частоты справедливо соотношение:

3 + 2 (3)

В этом случае запас устойчивости CAP no модулю обратно пропорционален величине отношения амплитуд Х /Х . а — Х,/Х (4)

Таким образом, запас устойчивости по модулю а можно определить по величине отношения амплитуд Хг/Х>, измеренного для частоты о", для которой выполняется условие (3).

Выходные сигналы блоков 5 и б, пропорциональные отношениям Хз/Х и Х /Хь поступают в блок 4 управления и на вход функциональных преобразователей 7 и 8, в которых они

55 преобразуются в соответствии с выражениями (2) и (4). Выходные сигналы преобразователей через коммутатор 9 поочередно могут быть поданы на блок 10 регистрации.

Блок 4 управления проверяет отношения

Хз!Х, и Х /Х на выполнение условий (1) и (3). При выполнении любого из этих условий блок управления запускает блок 10 регистрации. Если выполняется условие (1), то блок управления переводит коммутатор 9 в положение, обеспечивающее регистрацию сигнала функционального преобразователя 7, который равен запасу устойчивости CAP по фазе <р.

Если выполняется условие (3), то блок управления переводит коммутатор 9 в положение, обеспечивающее регистрацию выходного сигнала функционального преобразователя 8, который равен запасу устойчивости CAP no модулю а. Если условие (1) или (3) не выполняется, то регистрация не производится.

После завершения операций на частоте со> блок управления подает на генератор синусоидальных колебаний команду, обеспечивающую переход с рабочей частоты о на следующее фиксированное значение частоты о . На частоте о все операции повторяются. Цикл измерения заканчивается после регистрации в блоке 10 запаса устойчивости CAP по фазе и по модулю или после обхода всех фиксированных значений частоты а.

Предмет изобретения

Устройство для определения запаса устойчивости систем автоматического регулирования, содержащее генератор синусоидальных колебаний и блоки для измерения отношения амплитуд сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения оперативности и точности замеров, устройство дополнительно содержит блоки коммутации и регистрации, блок управления, связанный с генератором, блоком коммутации и блоком регистрации, и два функциональных блока для вычисления запаса по фазе и по модулю, выходы которых через блок коммутации соединены с блоком регистрации, причем вход первого функционального блока подключен к первому блоку для измерения отношения амплитуд, связанному с блоком управления, генератором и выходом измерительного блока регулятора, а вход второго функционального блока подключен ко второму блоку для измерения отношения амплитуд, соединенному с блоком управления, выходом измерительного блока регулятора и выходом системы.

270859

/

I

1 б)

l

Составитель 3. В. Маркова

Редактор С. И. Хейфиц

Корректор Н. Л. Бронская

Изд, № 65 Заказ 119/1 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2