Устройство для исследования динамики объектов

 

293232

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Coastcnx

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

МПК б 05b 23t02

G 041 900

Заявлено 24.II.1969 (№ 1320004/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15.1.1971. Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 30.XII.1971

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров, СССР

УД К 621.3.018.782.3:531..761 (088.8) Авторы изобретения

Заявитель

Г. Н. Качибая и А. А. Гварамия

Тбилисский научно-исследовательский институт приборостроения и средств автоматизации

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к устройствам для исследования одного класса промышленных объектов.

Известно устройство для исследования динамики объектов, переходная функция которых монотонна, содержащее генератор ступенчатой функции, соединенный с объектом управления, фильтр, блок дифференцирования, логический блок, счетчик времени и блок управления. Это устройство позволяет исследовать д инамику объектов только первого порядка.

Предлагаемое устройство отличается тем, что в нем дополнительно установлены вычислитель и блок фиксациями максимума произ,водной полезного сигнала,и информационных временных моментов, связанные с выходом блока дифференцирования, установлены также блок нелинейностей и блок памяти, соединенные двусторонней связью с вычислителем, один из выходов которого подключен:к логическому блоку, а входы — IK выходу счетчика времени и к. выходу фиксатора, соединенного, в свою очередь, с входом счетчика времени.

Кроме того, блок управления соединен двусторонней связью с вычислителем .и с фиксатором.

Предлагаемое изобретение способно исследовать динамику объектов как первого, так и второго .порядка, переходная функция которых монотонна.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — график переходной функции

h(t); на фиг. 3 — семейство кpHBbIx р(А, — );

Ы

5 на фиг. 4 — график функции t„,tТ,.

Устройство содержит фильтр 1, реализующий скользящее интегрирование с постоянным интервалом интегрирования, на вход ко10 торого подан выход объекта управления 2.

Выход фильтра 1 подан на блок 8 дифференцирования, выход:которого, в свою очередь, подан на блок 4 фиксации, на вычислитель 5 и логический блок 6.

15 Блок 4 служит для фиксации значения максимума производной полезного сигнала и определения информационных временных»оментов. Выход блока 4 подан на выч ислитель 5, а другой выход — на счетчик време20 ни 7, который, в свою очередь, связан с выходом логического блока 6, служащего для сравнения эталона с текущим значением производной. Один из входов логического блока 6 служит для поступления первоначально25 го эталона с вычислителя 5, а другой — для подачи текущего значения функции, которое одновременно подается в блок памяти 8, который с вычислителем 5 имеет двустороннюю связь, Вычислитель 5 имеет также дву30 стороннюю связь с блоком 9 нелинейности, 203232 который предназначен для выдачи соответствучощего значения индекса кривой переходной функции.

Для управления взаимодействием олокоз согласно выработашюй логике служит блок управления 10, который связан со счетчиком времени 7, блоком памяти 8 и имеет двустороннюю связь с вычислителем 5, блоком 1 и логическим блоком б, а выход его подан на генератор 11 единичного воздействия, связанный с входом объекта управления 2.

Вычислитель 5 снабжен двумя выходами

h(oo) и Т„для выдачи информации для визуального наблюдения, которые фиксируют установленные значения режимного параметра и время регулирования.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

Выход обьекта управления 2, являющийся функцией динамики для рассматриваемого класса звеньев (пе учитывая транспортное запаздывание), аппроксимпруют выражением вида

Т, т + Т т, (1) т,— т, т,— т, где 1-- текущее время;

h (со) — установленное значение функции динамики объекта;

Т, и Т, — постоянные времени аппроксимирующих экспонент.

Значения Т и T удовлетворяют условию — =А =/)2. т, Блок управления 10 запускает генератор 11 единичного воздействия и синхронно с ним счетчик времени 7. Единичное воздейсгвие с генератора 11 поступает на объект управления 2. Выход объекта управления 2 в виде суммы полезного сигнала h(t) и помехи n(t) подается на вход фильтра I, в котором осуществлено скользящее интегрирование с постоянпьвг интервалом интегрирования т.

Сглаженный фильтром сигнал /г(/) поступает в блок 3 дифференцирования, в котором дифференцирование осуществляется прн помощи оператора Лагранжа

1.Ä)h(t)) =.""+ ® =Ч(=),tñ 1+--, l где 1.л — опер атор Л агр анж а.

В логический блок б априори (при помощи вычислителя 5) заложен эталон К определенный согласно сред нему уровню производной от помехи n(t) при отсутствии полезного сигнала.

В момент наступления превалирования пройз1водной. от выхода ооъекта над эталоном (h (t))E) логический блок б фиксирует счет времени-.- по - счетчику времени ?, определяя интервал времени от подачи единичного воздействия на -объект;--тем самым-оцеиивая время транспортного запаздывания т,.

Блок 4 фиксации следит за текущим значением производной и определяет максимальное значение производной полезного сигнала

max(h (i)) и на счетчике времени 7 фиксирует счет времени от момента начала переходной функции h(t) до наступления

max(h (t)).

Эти величины аналитически выражаются со10 гласно (1) как:

max (h — (t)) = h() т,— т, -с,„

1 т, ) т,— т, (2) 15

Затем значение max (1ã — (t) ) отсылается в вычислитель 5,:который вычисляет значение

ht р (А, — ), являющееся отношением значения

max(h — (t)) к текущему значению производной от h(t) для 1))1, где Л1 — приращение времени от момента t . Аналитически это выражение равно

1 —

1. (А, т / — М М

-А—

1 / 1

А

30 С момента t из неравенства А)2 очевидно, что доминирующую роль в формировании функции динамики играет экспонента, соот1 ветствующая корню — —, поэтому длительТг ность переходного процесса Тп всецело будет определяться постоянной времени Тг. Вычислитель 5 закладывает в логический блок б значение эталона р„= 1,65 на базе априорного допущения экспоненциальности характе40 ра функции динамики h (t) (см. фиг. 3, точка а), которое должно наступить по истечении времени 1=И= 0,5Ть Отличие кривой

1г — (t) от экспоненты обусловит равенство р =р,, за время 1г — — ht, большее, чем 1 (см.

45 фиг, 3, точка р). В момент наступления равенства р =рэт по шкале счетчика времени 7 от момента 1„фиксируется время, по которому вычислитель 5 вычисляет первое приближение к искомой,постоянной времени Т > (принимается значение 2Мг).

tm

Вычислитель 5 определяет отношение —, и т отсылает в блок 9 нелинейности (см. фиг. 4), 55 который выдает соответствующее значение индекса А кривой h — (t), принимаемое за первое приближение индекса кривой А=/ь

Вычислитель проводит интерполяцию (равносильно можно провести экстраполяцию) и определяет значение функции р для избранного времени наблюдения при значении индекса А= г по формуле (3).

Блок управления 10 из блока памяти 8 выбирает значение постоянной времени Т и со65 ответствующее функции р„которое используется им аналогично первому приближению.

Операция итерации, продолжается до тех пор, пока последующие приближения постоянной времени друг от друга не будут отличаться на 2 — Зо о. Предельное значение принимается за постоянную времени Т .

Вычислитель 5 определяет значение производной функции h (t) по истечении времени

Т1. Учитывая, что А>2, можно обоснованно считать, что переходной процесс обусловлен

1 корнем — —. Следовательно, экспериментальт но определяя и учитывая уравнение (1), получают

B= A()E, т откуда h (oo) BIT .

Вычислитель 5 определяет время переходного процесса T„=3T>.

Операторы L. и 1.л вызывают смещение определяемых временных моментов на время

3/2т.

Вычислитель 5 выдает на печать и табло информацию об установленном значении режимного параметра (oo) и времени переходного процесса Т,.

Предмет изобретения

Устройство для исследования динамики объектов, переходная функция которых моно10 тонна, содержащее генератор ступенчатой функции, соединенный с объектом управления, фильтр, блок дифференцирования, логический блок, счетчик времени и блок управления, отличающееся тем, что, с целью рас15 ширения функциональных возможностей, в нем дополнительно установлены вычислитель и блок фиксации максимума производной полезного сигнала и информационных временных моментов, связанные с выходом блока

20 дифференцирования, установлены также блок нелинейностей и блок памяти, соединенные двусторонней связью с вычислителем, один из выходов которого подключен к логическому блоку, а входы — к выходу счетчика времени

25 и к выходу фиксатора, соединенного, в свою очередь, с входом счетчика времени, кроме этого, блок управления соединен двусторонней связью с вычислителем и с фиксатором.

293232

Фиа. Я

Я ае р м

4Ь.а. 3

tea

7;

Фиг f

Фиг. 4

Составитель 3. Маркова

Редактор Е. Семанова Техред 3, Тараненко Коррехторьп Н. Коваленко и О. Тюрина

Заказ 3792/1 Изд. № 1425 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2