Устройство для измерения функций чувствительности нестационарных линейных систем автоматического регулирования
О П И С -А- "- К"Й Й
ИЗОБРЕТЕНИЯ (ii) 447689
Сок)з Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 23.01.73 (21) 1879939/18-24 с присоединением заявки №
Государственный KOMHTBT (32) Приор
Совета Министров СССР по делам изобретений Опубликовано 25.10.74. Бюллетень № 39 (51) М. Кл. G 05Ь 23/02 (53) УДК 621.3(088.8) и открытий
Дата опубликования описания 09.06.75 (72) Автор изобретения
В. И. Парфенов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФУНКЦИЙ
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ
АВТОМАТИЧ ЕСКОГО РЕГУЛ И РОВАН ИЯ
Изобретение относится к области экспериментального определения характеристик систем автоматического регулирования (CAP) и может быть использовано для измерения функций чувствительности к вариациям параметров нестационарных линейных систем с применением аналоговых моделирующих установок.
Известно устройство для экспериментального определения чувствительности динамических характеристик линеаризованной САР, содержащее сопряженную модель исходной системы, задающий блок, выход которого соединен со сходом сопряженной модели чувствительности.
Это устройство имеет сложную схему, механические переключающие устройства (реле), работающие от логических управляющих напряжений. В нем отсутствуют наглядность получаемых результатов и возможность измерения амплитудной, фазовой частотных характеристик САР и их функций чувствительности и, кроме того, измерение функций чувствительности для сопряженных CAP с его помощью является проблематичным.
Целью изобретения является упрощение устройства для измерения функций чувствительности нестационарных линейных систем, а также в ускорении процесса их измерения, Это достигается тем, что устройство содержит двухпозиционный переключатель, подвижный контакт которого связан со входом сопряженной модели исходной системы, выход
5 задающего блока подключен к одному, а выход сопряженной модели чувствительности— к другому неподвижному контакту двухпозиционного переключателя; измеритель разности фаз, измеритель амплитуды и два консер10 вативных звена с регулируемой резонансной частотой, выходы которых связаны с соответствующими входами измерителя разности фаз, причем выход задающего блока подключен ко входу первого консервативного звена с pery15 лируемой резонансной частотой, выход сопряженной модели исходной системы связан со входом второго консервативного звена с регулируемой резонансной частотой, а выход последнего соединен со входом измерителя амп20 литуды.
Применяя это устройство можно одновременно измерять АЧХ и ФЧХ и их функции чувствительности как для сопряженных нестационарных, так и для стационарных систем, 25 причем эти измерения на частоте настройки консервативных звеньев осуществляются путем измерения амплитуды и фазы синусоидальных колебаний при однократном воздействии входного сигнала в виде б-функции, 30 который может быть заменен эквивалентны447689
3 ми начальными условиями. Проведение эксперимента отличается экономией времени и точностью получаемых результатов.
На чертеже изображена схема устройства.
Она содержит сопряженную модель чувствительности 1; двухпозиционный переключатель 2; сопряженную модель исходной системы 3; консервативные звенья с регулируемой резонансной частотой 4, 5; измеритель разности фаз 6; измеритель амплитуды синусоидальных колебаний 7; задающий блок 8, формирующий 6-функцию либо эквивалентные ей начальные условия; устройство 9 для измерения функции чувствительности к вариации параметра.
Устройство работает следующим образом.
Измерение АЧХ и ФЧХ сопряженной системы автоматического регулирования производится при положении переключателя 2 в позиции II. При этом на вход сопряженной модели исходной системы 3 и консервативного звена 5 с выхода задающего блока 8 подается возбуждающее воздействие в виде 6-функции (либо устанавливаются начальные условия в модели 3 и консервативном звене 5, эквивалентные по результату воздействия
6-функции во входном сигнале). При этом на выходе модели 3 получается сопряженная импульсная переходная характеристика исходной системы.
Амплитуда установившихся синусоидальных колебаний на выходе первого консервативного звена 5 Аэ, (о ) пропорциональна модулю, а фазовый сдвиг этих колебаний равен аргументу ср,, (а ) преобразования Фурье от 6-функции.
Амплитуда установившихся синусоидальных колебаний на выходе второго консервативного звена 4 А,, (а,) также пропорциональна модулю, а фазовый сдвиг равен аргументу а», (ад) преобразования Фурье функции гв. . (т), характеризующей переходной процесс на выходе модели 3 при воздействии на нее входного сигнала в виде 6-функции.
Следовательно модуль комплексного коэффициента передачи исследуемого объекта на частоте а = coq (резонансная частота, на которую настроены консервативные звенья) может быть определен как отношение амплитуды установившихся синусоидальных колебаний на выходе консервативного звена 4 к амплитуде колебаний на выходе консервативного звена 5, т. е.
4,г (" )
Я (О) г) --— 4з ("г/г)
Аргумент комплексного коэффициента передачи исследуемого объекта равен разности фаз установившихся синусоидальных колебаний на выходе консервативных звеньев 5 и 4, т. е. г (г г) — ", (Ог,гг) зг (г г) (2)
Так как консервативное звено 5 осуществляет преобразование Фурье от 6-функции, для всех частот амплитуда установившихся колебаний (например синусоидальных или косинусоидальных) и их начальная фаза с изменением настройки резонансной частоты кон5 сервативного звена 5 будут постоянны. Поэтому выражение (1) можно записать в виде
R(г.) ) =А,,(а„) (3)
При измерении фазо-частотной характери10 стики фазовый сдвиг (начальная фаза) г „(а ) является началом отсчета при измерениях
Р (оa)
Измерение функций чувствительности амп15 литудной и фазовой частотных характеристик осуществляется при положении переключателя в позиции 1.
В этом случае входной сигнал в виде
6-функции (либо эквивалентные начальные
20 условия) подается на вход устройства 9 для измерения функции чувствительности к вариации параметра а,, на выходе которого получается функция чувствительности сопряженной импульсной переходной функции иссле25 dk* () дуемой системы . В этом случае на дк; выходе консервативного звена 4 путем измерения амплитуды установившихся колебаний
30 получается функция чувствительности АЧХ исследуемой сопряженной системы дЯ (u),i,) дг;
35 а измеритель разности фаз покажет значение функции чувствительности д V (ггггг) Od.
40 ФЧХ исследуемой сопряженной системы на заданной частоте (резонансной частоте, на которую настроены консервативные звенья).
45 Предмет изобретения
Устройство для измерения функций чувствительности нестационарных линейных систем автоматического регулирования, содержащее
50 сопряженную модель исходной системы, задающий блок, выход которого соединен со входом сопряженной модели чувствительности, отл и ч а ющееся тем, что, с целью упрощения устройства и ускорения процесса изме55 рения, оно содержит двухпозиционный переключатель, подвижный контакт которого связан со входом сопряженной модели исходной системы, выход задающего блока подключен к одному, а выход сопряженной модели чув60 ствительности — к другому неподвижному контакту двухпозиционного переключателя; измеритель разности фаз, измеритель амплитуды и два консервативных звена с регулируемой резонансной частотой, выходы кото65 рых связаны с соответствующими входами из447689
Составптель В. Васильев
Редактор А. Бер Техред Т. Миронова Корректор H. Аук
Заказ 1339/12 Изд. № 525 Тираж 760 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5
Типография, пр. Сапунова, 2 мерителя разности фаз, причем выход задающего блока подключен ко входу первого консервативного звена с регулируемой резонансной частотой, выход сопряженной модели исходной системы связан со входом второго консервативного звена с регулируемой резонансной частотой, а выход последнего соединен со входом измерителя амплитуды.
