Устройство для определения параметров линейных динамических объектов

 

Союз Советскии

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

473 992

1 1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.04.73 (21) 1913683/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 14.06.75. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 21,03,76 (51) М.Кл. G 05b 23/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий (53) УДК 621.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Костюк, A. Н. Сильвестров и Л, С. Тасев

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ЛИНЕЙНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Предлагаемое устройство для определения параметров линейных динамических объектов относится к классу приборов и систем автоматического управления и может быть использовано для определения параметров линейных динамических объектов в режиме их нормальной эксплуатации без ввода тестовых возмущений.

Известно устройство для определения параметров линейных динамических объектов, содержащее две, подключенные первая параллельно, а вторая последовательно с объектом, параметрически настраиваемые модели, выходы которых подключены к соответствующим входам схемы формирования ошибки настройки. Сигнальные по функциям чувствительности выходы параметрически настраиваемых моделей подсоединены к сигнальным входам блока формирования сигнала настройки, содержащего схему умножения, причем выходы блока формирования сигналов настроики связаны с параметрическими входами параметрически настраиваемых моделей. Выход схемы формирования ошибки настройки соединен с одним из входов блока формирования сигнала настройки.

Для обеспечения устойчивости при одновременной настройке большого числа параметров требуется широкополосный сигнал с большим числом линейно-независимых про2 изводных. Из-за взаимосвязи большого числа параметров в процессе настройки процесс затягивается и может оказаться неустойчивым.

5 Кесткая структура контура параметрической настройки и модели не позволяет адаптироваться к изменениям параметров входного сигнала (в сторону ухудшения спектральных характеристик), что может привести и

10 потере устойчивости.

Целью изобретения является повышение точности определения параметров и расширение функциональных возможностей устройства.

15 Эта цель достигается тем, что устройство содержит две дополнительные параметрически настраиваемые модели, причем одна из

»их связана последовательно с первой, а другая — со второй параметрически настрапвае20 мой моделью, вторую схему формирования ошибки настройки и блок контроля качества настройки, первый вход которого связан с выходом первой параметрически настраиваемой модели, второй вход — с выходом ncp"

"5 вой схемы формирования ошибки настройки, третий вход соединен с управляющим выходом блока формирования сигналов настройки, а выход подключен к управляющему входу последнего. Выходы дополнительных параЗО метрически настраиваемых моделей соедпне473992

1О

15 2p + +Ip г по у (р) 20 чтп / 1 2Р + 61 p+ ЬО 2 „Р)

F(r) @4(P)

3 ны с соответствующими входами второй схемы формирования ошибки настройки, их сигнальные по функциям чувствительности ,выходы связаны с соответствующими сигнальными входами блока формирования сигнала настройки, со вторым входом которого соединен выход второй схемы формирования ошибки настройки, а соответствующие дополнительные выходы блока формирования сигнала настройки связаны с параметрическими входами дополнительных параметрически настраиваемых моделей. Блок формирования сигнала настройки содержит переключатель ошибки, выход которого через схему умножения, первый и второй последовательно включенные циклические переключатели подключен к соответствующим выходам блока формирования сигнала настройки, схему контроля . скорости изменения параметра, схему переключения, третий циклический переключатель и генератор тактовых импульсов, один из выходов последнего присоединен к управляющему входу первого циклического переключателя, другой — к управляющему входу третьего циклического переключ: теля, выход которого связан со вторым входом схемы умножения, ее выход подключен ко входу схемы контроля скорости изменения параметра, один выход которой соединен с первым управляющим входом второго циклического переключателя и одним из управляющих входов схемы переключения, другой вход которой, а также первый вход переключателя ошибки и второй управляющий вход второго циклического переключателя связаны с управляющим входом блока формирования сигнала настройки. Второй выход схемы контроля скорости изменения параметра подключен ко второму управляющему входу переключателя ошибки и управляющему выходу блока формирования сигнала настройки, первый и второй входы которого соединены соответственно с двумя входами переключателя ошибки, а сигнальные входы — с четырьмя соответствующими входами схемы переключения. Блок контроля качества настройки содержит схему деления и схему сравнения. Первый и второй входы блока контроля качества настройки через две цепи, состоящие из последовательно соедипенных схемы определения модуля и сглаживающего фильтра каждая, связаны с двумя соответствующими входами схемы деления, выход которой соединен с одним входом схемы сравнения непосредственно, с другим— через последовательно соединенные схему управления запоминанием и схему запоминания. Выход схемы сравнения подключен к выходу блока контроля качества настройки, а его третий вход связан с управляющим входом схемы управления запоминанием.

В связи с этим становится возможным: обеспечить устойчивость процесса благодаря адаптивности структуры модели к изменениям параметров входного сигнала и па25

4 раметров объекта; уменьшить количество множительных устройств (до одного), что существенно упрощает конструктивно все устройство; уменьшить размерность вектора одновременно настраиваемых параметров, что повышает скорость настройки и повышает устойчивость процесса; повысить точность определения характеристик системы по мере расширения спектра входного сигнала; при небольшом числе моделей получить высокую точность приближения модели к объекту.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство для определения параметров линейных динамических объектов включает в себя набор моделей 1 — 4, представляющих собой линейные фильтры, описываемые операторами, причем где Π— оператор дифференцирования, ао, а, а — переменные параметры последовательных моделей, принимающие значения от нуля до максимально допустимого в зависимости от режима работы схемы; бь b, bz — переменные параметры параллельных моделей, изменяющиеся аналогично;

F (p) — оператор фильтра с постоянными параметрами и порядком n) 2. Кроме того, под параметрическим входом моделей имеется ввиду схема управления параметрами, жестко соединенная с каждым параметром модели, состоящая из интегратора с бесконечной памятью и управляемого сопротивления на выходе интегратора. Сигнальные по функциям чувствительности выходы моделей представляют собой точки съема потенциалов в модели без нарушения процессов, протекающих в схеме. Число выходов по функциям чувствительности постоянно для каждой модели и равно числу настраиваемых параметров, т. е. трем.

Блок контроля качества настройки 5 состоит из схемы деления 6, на один вход «оторой подключен выход первой схемы формирования ошибки настройки 7 через схему определения модуля 8 и сглаживающий фильтр 9, а второй вход подключен к выходу первой последовательной модели 1 через а алогичную цепь, состоящую из схемы определения модуля 10 и сглаживающего фильтра 11. Выход схемы деления 6 подключен на схему сравнения 12 и на схему управления запоминанием 13, выход которой подключен ко входу схемы запоминания 14.

Блок 15 формирования сигналов настройки состоит из переключателя ошибки 16, один вход которого связан с выходом схемы формирования ошибки настройки 7, а второй связан с выходом схемы формирования ошибки настройки 17, и схемы переключения 18, соот73992

10 !

4

5 ветствующие входы которой подключены к выходам моделей, каждый вход имеет три канала, по которым он жестко связан с тремя сигнальными выходами по функциям чувствительности соответствующей модели, а выход схемы переключения 18, тоже трехканальный, подключен на вход циклическогс переключателя 19. На один вход схемы умножения до блока 15 поступает сигнал с выхода переключателя ошибки 16, а на второй вход — сигнал с выхода циклического переключателя 19. Генератор тактовых импульсов 21 служит для управления циклическими переключателями 19 и 22. Схема контроля скорости измерения параметров 23 состоит из сглаживающего фильтра, узла определения модуля и порогового элемента, включенных последовательно, вход которой подключен к выходу схемы умножения 20, а выходы подключены на управляющие входы переключателя ошибки 16, схемы переключения 18, циклический переключатель 24 и на управляющий вход схемы управления запоминанием 13.

Устройство работает в следующей последовательности.

При первичном включении на входе переключателя ошибки 16 появляется сигнал со схемы формирования ошибки настройки 7, что соответствует отключению пары моделей 3 и 4. На выходе схемы переключения 18 появляются сигналы функций чувствительности по первому каналу, соответствующие функциям чувствительности параметров модели 1. На выходах а и б схемы контроля скорости изменения параметров 23 — нулевые значения сигналов. Генератор тактовых импульсов 21 находится в рабочем режиме с частотой следования импульсов ю ) ж1, где со! — основная частота входного воздействия

Ч (t.) Выход циклического переключателя

19 коммутирует функции чувствительности первого канала с частотой 01, выход циклического переключателя 22 переключает с такой же частотой сипналы трех парах!етрических цепей первого канала. Выход циклического переключателя 24 подключен к трем параметрическим входам модели 1. На выходе схемы сравнения 12 — положительный потенциал, поскольку на вход схемы сравнения через замкнутые контакты схемы управления запоминанием 13 и схемы запоминания поступает сигнал с выхода схемы деления 6.

При таком начальном состоянии схемы происходит настройка параметров модели 1.

На параметрические входы модели 1 поступают сигналы до тех пор, пока суммарная скорость изменения параметров не упадет ниже установленного порога в схеме контроля скорости изменения параметров 23. При этом на выходе а появляется импульс, в результате которого переключаются схемы переключения 18 и циклический переключатель 24, осуществляя при этом подачу сигна6 лов функций чувствительности по трем параметрам модели 2 на вход циклического переключателя 19 и подачу сигналов настройки с выхода циклического переключателя 24 .на параметрические входы модели 2. Процедура настройки продолжается до следующего срабатывания схемы контроля скорости изменения параметров 23 в функции скорости настройки параметров. При этом пя выходе а этой схемы появляется импульс, а на выходе б — положптельньш потенциал.

Импульс с выхода а перебрасывает схему переключения 18 и циклический переключатель 24 в положение, соответствующее третьему каналу. Потенциал с выхода б переключает вход схемы умножения 20 на выход второй схемы формирования ошибки настройки 17, а также при помощи схемы управления запоминанием 13 размыкает вход схемы запоминания 14. Прп этом на вход схемы сравнения 12 поступает текущее значение первой нормированной ошибки и значение ошибки в момент размыкашгя схемы управления запоминанием 13. Процедура настройки и переход с настройки модели 3 к настройке модели 4 аналогичны переходу от настройки модели 1 к настройке модели 2.

Это относится и к переходу .модель 4 — модель 1. В случаях, когда текущее значение нормированной ошибки становится больше, чем зафиксированное на схеме запоминания 14, сигнал на выходе схемы сравнения меняет полярность, схема управления запоминанием 13, переключатель ошибки 16, схема переключения 18 и циклический переключатель 24 переходят в начальное состояние.

Предмет пзооретения

1. Устройство для определения Ilяряметров линейных динамических объектов, содержащее две, подключенные первая параллельно, а вторая последовательно с объектом, 110 раметрически настраиваемые модели, выходы которых подключены к соответствующим входам схемы формирования ошибки настройки, сигнальные по функциям чувствительности выходы параметрпческп настраиваемых моделей подсоединены к сигнальным входам блока формирования сигнала !!астройкп, содержащего схему умножения, причем выходы

Олокя фОР (ИРОВЯ1111Я спг11алов !!а стРОЙ! 11 сВНзапы с параметрическими входямн параметрически настраиваемых моделей, выход схемы формирования ошибки настройки соединен с одним из входов блока формирования сигнала настройки, отл1!чтои(еесч тем, что, целью повышения точности определения !!яраметров и расширения функциональных возможностей, опо содержит две дополнительные параметрическн настраиваемые модели, причем одна из них связана последовательно с первой, а другая — со второй параметрпчески настраиваемой моделью, втору!о схему формирования ошибки настройки и блок

473992

7 контроля качества настройки, первый вход которого связан с выходом первой параметрически настраиваемой модели, второй вход— с выходом первой схемы формирования ошибки настройки, третий вход соединен с управляющим выходом блока формированияя сигналов настройки, а выход подкл|очен к управляющему входу последнего, выходы дополнительных параметрическп настраиваемых моделей соединены с соответствующими входами второй схемы формирования ошибки настройки, их сигнальные по функциям чувствительности выходы связаны с соответствующими сигнальными входамп блока формирования сигнала настройки, со вторым входом которого соединен выход второй схемы формирования ошибки настройки, а соответствующие дополнительные выходы блока формирования сигнала настройки связаны с параметрическими входами дополнительных параметрически настраиваемых моделей.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что блок формирования сигнала настройки содержит переключатель ошибки, выход которого через схему умножения, первый и второй последовательно включенные циклпчесапе переключатели подключен к соответствующим выходам блока формирования сигнала настройки, схему контроля скорости изменепия параметра, схему переключения, третий циклический переключатель и генератор тактовых импульсов, один из выходов последнего присоединен к управляющему входу первого циклического переключателя, другой — к управляющему входу третьего циклического переключателя, выход которого

8 связан со вторым входом схемы умножения, ее выход подключен ко входу схемы контроля скорости изменения параметра, один выход которой соединен с первым управляющим входом второго циклического переключателя и одним из управляющих входов схемы переключения, другой вход которой, а также первый вход переключателя ошибки и второй управляющий вход второго циклического переключателя связаны с управляющим входом блока формирования сигнала»астройки, второй выход схемы контроля скорости изменения параметра подключен ко второму управляющему входу переключателя ошибки и управляющему выходу блока формирования сигнала настройки, первый и второй входы которого соединены соответственно с двумя входами переключателя ошибки, а сигнальные входы — с четырьмя соответствующими входами схемы переключения.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок контроля качества настройки содержит схему деления и схему сравнения, причем первый и второй входы блока контроля качества настройки через две цепи, состоя щие из последовательно соединенных схемы определения модуля и сглаживающего фильтра каждая, связаны с двумя соответствующими входами схемы деления, выход которой соединен с одним входом схемы сравнения непосредственно, с другим — через последовательно соединенные схему управления запоминанием и схему запоминания, выход схемы сравнения подключен к,выходу бло<а контроля качества настройки, а его третий вход связан с управляющим -входом схемы управления запоминанием.

473992

Составитель В. Васильев

Текред Л. Казачкова

Корректор T. Гревцова

Редактор Е. Семанова

NOT, Загорский филиал

Заказ 7490 Изд. Хо 1515 Тира;+. 869 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5