Устройство для определения частотных характеристик многомерных линейных стационарных систем
Оп ИСАНИЕ <>ЬЦИ0
ИЗОВРЕТЕН ИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено10.08.73 (21) 1956364/24
2 (51) М. Кл. G05B 23/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опублнковано25.04.76. Бюллетень №15 (53) УДК 681.333:
:37 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.07.76
Государственный комитет
Совета Министров СССР оо делам нзооретеннй н открытий
М. А. Севериновский, B. Л. Иносов, A. М. Кац 1I М. И. Френкель (72) Авторы изобретении (71) Заявитель Научно-исследовательский институт строительного производства
Госстроя СССР
1541 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
МНОГОМЕРНЫХ ЛИНЕЙНЫХ СТАЦИОНАРНЫХ СИСТЕМ
Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к аналоговым вычислительным устройствам. Он о может быть использовано для определения частот ных характеристик многомерных линейных стационарных систем, математическое ,описание которых представляется в виде соответствуюших дифференциальных уравнений.
Известны устройства для определения частотных характеристик многомерных линейных станционарных систем, содержащие источник опорного напряжения и последо» вательно включенные блок установки 15 коэффициентов, блок решения системы алгебраических уравнений и регистрируюший прибор, синхронизируюший вход которого подключен к генератору линейно возра— стаюшего напряжения, Однако такие устрой- 20 ства не позволяют определить вешественно-частотные и мнимо-частотные характеристики, часто используемые при анализе обт,ектов управления и синтезе систем автоматического управления. 25
Цель изобретения - расширить область применения устройств для определения частотных характеристик.
Это достигается тем, что предлагаемое устройство содержит квадратор и блок задания коэффициентов, первый вход которого присоединен к источнику опорного напряжения, второй и третий входы подключены через квадратор и непосредственно к генератору линейно возрастаюшего напряжения, а выходы соединены с соответствуюшими входами блока установки коэффициентов. Кроме того, блок задания коэффициентов содержит для каждого из тт. »уравнений 2 тт. сумматоров, 2 tl элементов умножения на постоянный коэффициент при неизвестном и один элемент умножения на постоянный коэффициент при возмущении, входы которых соединены с первым входом блока, 2тт. элементов умножения на постоянный коэффициент при второй производной от неизвестного, подключенных входами ко второму входу блока, и 2 тт, элементов умножения на постоянный коэффициент при первой произ511570
ВОДНОЙ OT HBHSBBCTHOI" IIOIUC 7IOHeHHbIX входами к третьему входу блока, выходы элементов умножения на постоянный коэффициент при неизвестном и его второй производной подключены к входам соот5 ветствующих сумматоров, выходы которых и выходы элементов умножения на постоянный коэффициент при первой про» изводной от неизвестного соединены с соответствующими выходами блока.
1О
Принцип действия устройства для определения частотных характеристик многомерных линейных стационарных систем основан на следующей заьисимости вещественночастотных характеристик R „(It>(M)n мнимо- частотных характеристик g - ) (Cu)07 с(с значений частоты СО
И-БАРС; +С iI,II jRg ))+II- b;I,IIPQ „(с Д=(д;1q) и (аh„(и (Р;((>)+и-со а;(+с;(,!!(g „(<>,),==Г()), „ где с(ii, 4,,С,(,, " „к — значения элементов матриц системы из и. линейных дифференциальных уравнений второго порядка, и(L АIILХ 1)+II ÜÀII (Х 1+Ii jt,иГХД=!i dtKIILyKJ, 2 составляющей математическое описание 25 исследуемой динамической системы;
Х, — L -ая выходная переменная;
k -ое возмущающее воздействие;
I. =l,2..., vl; 1,=1,2...,, Yl,;
Решая систему алгебраических уравнений (1) относительно неизвестных Я,(с() и ц j(q) при различных значениях частоты ц1, изменяемых в заданных пределах, для фиксированного значения Ч, можно получить
Ч1 (Ч1 " (Ч1 )- Ч " .
Если указанным образом решать систему (1) для всех g от 1 до 1 1, то есть для всех действующих возмущений, то можно получить полный набор частотных характеристик многомерной линейной системы относительно каждой пары "выходная переменная Х „- возмущение (Х
На чертеже показана структурная схема ус тр о йства, Устройство для определения частотных характеристик содержит блок 1 задания коэффициентов, блок 2 установки коэффициентов и блок 3 решения системы линейных алгебраических уравнений (СЛЛУ), генератор 4 линейно возрастающего напряжения, подключенный к нему квадратор 5, а также источник 6 опорного напряжения, вы55 ходное напряжение которого соответствует условной (машинной) единице, Блок 1 задания коэффициентов содержит для каждого уровня исходной системы из Г1 дифференциальных уравнений второго 5О порядка 6й. + 1 элементо» 1ь ножения на постоянный коэффициент (УПК), из которых
2 I1 элементов являются элементами 7 умнсжения на постоянный коэффициент при втс ой производной неизвестного, взятый с обратным знаком (-- GL„t ), A. элементов являются элементами 8 умножения на постоянный коэффициент при первой производной неизвестного, взятый с обратным знаком (- g Входы элементов УПК 8 -.îäêëþ÷åíû к выходу генератора 4 линейно возрастающего напряжения непосредственно, а входы элементов УПК 7 - через квадратор 5. Входы элементов УПК 10 и 11 соединены с выходом источника 6 опорного напряжения. Выходы элементов УПК 7 и 10 подсоединены ко входам сумматоров 12, выходы которых, а также выходы элементов УПК 8, 9 и 11 являются выходами блока 1 задания коэффициентов и подключены ко входам блока 2 установки коэффициентов. Выходы блока 2 установки коэффициентов подключены к входам блока 3 решения СЛАУ, выходные сигналы которого пропорциональны Й L(q) и Ц i(II) К выходам блока 3 подключены входы регистрирующего прибора 13, синхронизирующий вход которого соединен с выходом генератора 4, Устройство для определения частотных характеристик работает следующим образом, Вначале настраиваются элементы УПК. 7, 8, 9, 10 и 11, причем элементы УПК 1l настраиваются для умножения на коэффициенты дit, (q = 1). Затем включается генератор 4. Выходное напряжение генератора 4, пропорциональное текущему значению частоты СО, поступает на входы элементов УПК 8 и 9, соответственно на выходах первых элементов напряжение будет изменяться пропорционально -13ji(d, а на выходах вторых — пропорционально ilia ñè. Напряжение с выхода квадратора 5 поступает на входы элементов УПК 7, выходное напряжение которых будет изменяться пропорционально- о Щ. На выходах эле2 ментов УПК 10 и 11, подключенных к исФ точнику 6 опорного напряжения, напряжение будет постоянным и пропорциональным соответственно C jg и (1;(, . Выходные напряжения элементов УПК 7 и 10 поступают на 511570 сумматоры 12, напряжения на выходах которых изменяются по закону С; -G;) . Выходные напряжения элементов УПК 8, 9 и 11 и сумматоров 12 поступают на входы блока 2 установки коэффициентов, который устанавливает заданные значения коэффициентов в соответствии с BbIxOgHbIMH напряжениями указанных элементов УПК и сумматор ов. Блок 3 решения СЛАУ в соответствии 10 с текущими значениями коэффициентов производит непрерывное решение СЛАУ (1). Результаты решения, значения Я i(<)и 9i После того как выходное на ряжение 20 генератора 4 достигнет предельного значения, пропорционального конечному значению исследуемого частотного интервала, ген ратор 4 выключается. элементы УПК 11 rpr настраиваются для умножения на коэффициен- ты Cl „ р) (g =2) и производится новый цикл вычисления и построения графиков частотных характеристик Р < )(Ш)и g j(Q)() относительно возмущения Для построения всех графиков частотных характеристик Й (Ш), и g (M) производится А1 указанных циклов. Формула изобретения 1. Устройство для определения частотных характеристик многомерных линейных стационарных. систем, содержащее источник опорного напряжения и последовательно включенные блок установки коэффициентов, блок решения системы алгебраических уравнений и регистрирующий прибор, синхронизируюший вход которого подключен к генератору линейно возврастаюшего напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения области применения, оно содержит квадратор и блок задания коэффициентов, первый вход которого присоединен к источнику опорного напряжения, второй и третий входы подключены через квадратор и непосредственно к генератору линейно возрастающего напряжения, а выходы соединены с соответствуюшими входами блока установки коэффициентов. 2. Устройство по п, 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что.в нем блок задания коэффициентов содержит для каждого из Vl уравнений 2 сумматоров, 2 и элементов умножения на постоянный коэффициент при неизвестном и один элемент умножения на постоянный коэффициент при возмущении, входы которых соединены с первым входом блока, 2 элементов умножения на постоянный коэффициент при второй производной от неизвестного, подключенных входами ко второму входу блока, и 2 И. элементов умножения на постоянный коэффициент при первой производной от неизвестного, подключенных входами к третьему входу блока, выходы элементов умножения на постоянный коэффициент при неизвестном и его второй производной подключены к входам соотвеч ствуюших сумматоров, выходы которых и выходы элементов умножения на постоянный коэффициент при первой производной от неизвестного соединены с соответствующими выходами блока. 511570 1029 Изд, ¹ 1 2 > Подписное Заказ > Ы ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, 1 3035, Раушская наб., 4 чилнал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
