Устройство для определения динамических характеристик
ОПИСАНИЕ„, 1
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советских
Социалистимеских
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.07.75 (21)2154969/18-2 с присоединением заявки №
2 (51) M. Кл.
Q 05 В 23/02
Государстаениый комитет
Соаата Министроа СССР ао делам иэооретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано25.03.78. Бюллетень №11 (53) УДК 62-50(088.8) (45) Дата опубликования описания Ъ5. 03. Га.
В, Н. Гришин, В, В. Петров, В. А. Бураков и E. B. Письменная (72) Авторы изобретения (71) 3а я витель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК
При получении синусоидального изменения таких величин, как расход жидкостей и газов, давления требуются сложные устройства. Кроме того, введение таких устройств снижает точность получаемых результатов и может вызвать нарушение нормального рабочего режима исследуемой системы. Для устранения этих недостатков можно производить определение частотных характеристик при подаче на вход системы непериодических воздействий. В этом случае определение частотных характеристик основывается на рассмотрении переходного процесса. гг
Наиболее близким к предложенному изобретению является устройство для измерения частотных характеристик автоматических систем, содержащее блок записи и считывания, вход которого подключен к выходу объекта, генератор гармонических сигналов, выходы которого соединены с первыми входами первого и второго блоков умножения, выходы которых подключены ко входам первого и второго интеграторов, первые выходы которых подключены ко входу функционального преобразова2б теля, выход которого подключен к второму
Изобретение касается технической диагностики систем автоматического управления и регулирования.
Для экспериментального определения частотных характеристик применяют устройства, работающие на принципе гармонического анализа (1).
При определении частотных характеристик с помощью этих приборов и устройств имеется ряд недостатков: эксперимент занимает длительное время, возможны недопустимые резонансные явления, достаточно сложно получить входные гармонические сигналы для пневмогидравлических и сложных систем механики.
Известно устройство для измерения и наблюдения частотных характеристик, с помощью которого частотные характеристики системы определяются по переходному процессу в исследуемой системе при подаче на вход треугольного импульса (2).
Указанное устройство имеет следующие недостатки: не учитывается влияние на результат определения отклонения формы реального входного импульса от идеального треугольного; активные фильтры должны воспроизводить консервативные звенья второго порядка с нулевым затуханием, невозможность точного получения на практике такого звена также вносит ошибку в результат определения.
599>55 входу блока деления, первый вход которого соединен со вторым выходом первого интегратора, а также регистрирующий блок, соответствующие входы которого соединены со вторыми выходами нтеграторов (3).
Определение частотных характеристик исследуемой системы осуществляется при подаче на ее вход единичного ступенчатого воздействия. Переходной процесс системы дифференцируется, . и полученная весовая функция обрабатывается вычислительной частью уст о ройства.
Указанное устройство имеет следующие недостатки: дифференцирование переходного про«есса вносит дополнительную ошибку в определение характеристик системы, особенно при наличии помех, которые практически трудно устранить не всегда исследуемая система допускает длительные отклонения выходной координаты.
Кроме того, это устройство не решает задач определения: частотных характеристик в процессе нормальной эксплуатации исследуемой системы; спектра по зафиксированному процессу; спектральной плотности по корреляционной функции; корреляционной функции по спектральной плотности; процесса по действительной или мнимой части спектра.
Цель изобретения — повышение точности определения частотных характеристик и расширение функциональных возможностей устройства.
Сущность изобретения заключается в том, что в известное устройство для определения динамических характеристик автоматических систем для повышения точности введены задат .ик непериодических воздействий. блок сравнения, дополнительный блок деления и коммутатор, вход которого соединен с выходом бл ка записи и считывания, а выходы подключены соответственно к вторым входам блоков умножения, первому входу блока сравнения 40 и первому входу дополнительного блока деления, второй вход которого соединен с выходом функционального преобразователя и первым дополнительным входом блока записи и считывания, второй дополнительный вход которого соединен с выходом блока деления, а 4 третий дополнительный вход соединен с выходом задатчика непериодических воздействий, подключенным также ко входу объекта, выходы блока сравнения и дополнительного блока деления соединены с дополнительными вхо- о дами регистрирующего блока.
На чертеже показана блок-схема предложенного устройства.
Оно содержит задатчик 1 непериодических воздействий, объект 2, блок 3 записи и считывания, коммутатор 4, первый блок 5 умноже- ния, генератор 6 гармонических сигналов, второй блок 7 умножения, первый интегратор 8, функциональный преобразователь 9, второй интегратор 10, блок 11 деления, блок 12 сравнения, дополнительный блок 13 деления, регистрирующий блок 14.
Устройство работает следующи м образом. 3 зависимости от динамической характерис-,ки, которую необходимо определить, устройство работает в разных режимах. При определении амплитудно-фазовых частотных характеристик по переходному процессу входное воздействие, например прямоугольный импульс, подается с задатчика 1 непериодических воздействий на вход объекта 2 и третий вход блока 3 записи и считывания, где происходит запоминание формы и длительности входного воздействия.
Сигнал с выхода исследуемого объекта (переходной процесс), вызываемый входным воздействием. поступает на вход блока 3 записи и считывания, где происходит его преобразование и запоминание.
Цифровая информация о входном сигнале x(t) после преобразования в непрерывный сигнал в блоке 3 записи и считывания поступает через коммутатор 4 на вторые входы первого и второго блоков 5 и 7 умножения.
В первом и втором блоках 5 и 7 умножения и первом и втором интеграторах 8 и 10 производится определение действительной Р.М> и мнимой QÄ() частей спектра входного сигнала.
На вторые входы первого и второго блоков 5 и 7 умножения с выходов первого и четвертого выходов коммутатора 4 подается входное воздействие, на первые входы этих блоков подаются соответственно сов <м, t u sin а; t c. генератора 6 гармонических сигналов. Выходы первого и второго блоков 5 и 7 умножения соединены с входами первого интегратора 8 и второго интегратора 10, на выходах которых получаются соответственно действительная Рх(v,) и мнимая Q ;) части спектра входного сигнала. Значения ы„в диапазоне интересующих частот задаются путем перенастройки генератора 6 гармонических сигналов.
Сигналы с интеграторов 8 и 10 подаются на регистрирующий блок 14, на входы функционального преобразователя 9, где образуется значение А„(м;) амплитуды спектра входного воздействия на частоте со,, которое затем подается на вход блока 11 деления и на первый вход блока 3 записи и считывания.
На выходе блока 11 деления получается значение Ч „(ы,) фазы спектра входного воздействия на частоте св„, которое подается на второй вход блока 3 записи и считывания.
После преобразования и запоминания характеристик А„(ы) и „(м)на первом и четвертом выходах коммутатора 4 появляются сигналы, характеризующие реакцию системы у(() на входное воздействие сигнала x(t).
На выходе блока 12 сравнения образуются сигналы, определяющие фазочастотную характеристику объекта 2, и на выходе дополнительного блока 13 деления образуются сигналы, определяющие амплитудно-фазовую кар актер исти ку объекта 2.
Выходы блока 12 сравнения и блока 13 деления соединены со входами регистрирующего блока 14, который регистрирует результаты определения характеристик.
ПНИИПИ 3
Филиал Пl!П ° Пd < и-". г. > а.: «Пои. у. П(>о((<тиаи.
Устройство позволяет <и<ределить следуloщие динамические характеристики:
А. Спектр по реализации процесса.
Сигналы, характеризующие систему у(t), заносятся в блок 3 записи и считывания. Да5 лее устроиство работает подобно описанному при определении амплитудно-частотной характеристики. Результат определения спектра y(i u в виде сигналов его действительной Р, I и мни: мой Qy(6$) частей снимается соответственно с выходов интеграторов 8 и 10 и подается >р на регистрирующий блок 14.
Б. Спектральную плотность Я(<>) по корреляционной функции R(;), Сигналы, определяющие корреляционную функци(о К(с), заносятся в блок 3 записи и
15 считывания. Коммутатор 4 устанавливает в цепи передачи сигналов К(-;) коэффициент передачи 8. Результат S(i>), получаемый на выхоле первого интегратора 8, подается на вхо,t регистрирующего блока 14.
В. Корреляционную функцию 1с(с) по спек- 2ф тральной плотности.
Г. Систему y(t) по действительной R,;> (j ) или мнимой )< ()с.() частям регулярного спектра.
Система y(t) с выхода интегратора 8 или 10 подается на вход регистрирующего блока 14.
Д. Амплитудно-фазовую характеристику исследуемого объекта 2 в процессе нормальной эксплуатации.
В этом случае внешних воздействий на обьект 2 не подается. Для онрепелеk Формула изобретения Устройство для определения динамических характеристик; содержащее блок записи и счиI>I B3 Н И Я, ВХОЛ KOTOP(i< i > Г(О.(КЛ IOV(. I< К ВЫ Х<)Л> объекта, генератор гармонических (пгналон, вы ходы которого соелинс!!bi с первым< вхолами первого и второго блоков yi.íoæåíHÿ, выхоль< которых подключены ко входам первого н в.<<рого интеграторов. первые выхолы которых Ioiключены и входу функциональн<;го пре(>бразо-. вателя, выход которого подключен к втор(<м входу блока деления, первый вход которого соединен с вторым выходом первого интегратора, а также регистрирующий бло<(. соотв TcTB Ioщие входы которого соединены с втсрымп выХОдаМИ ИНтс < ратОрОВ, ОтяиЧЕиОщЕЕГя тЕМ, IT(). с целью повышения точности. оно со ержит задатчик непериодических воздействии, блок сравнения, дополнительный блок деления и коммутатор. вход которого соелннен с гыхо.(ом блока записи и считыг>анин, а выхоль> подкл(очены соответственно к вторым входам блоко-> умножения, первому входу блока сраги(ения и первому входу Лополннтел llolo (бло(.а Леления, второй вход которого соединен с выходом функционального преобразователя и перви>(м дополнительным входом блока записи и считывания, второй дополнительный вход которого соединен с выходом блока ge;I(.llня, а третий дополнительный вход соел Источники инфоРмации, IIPIIH>ITt>l( мание при экспертизе: 1. Балакирев В. С. и лр. ->клипер<(мсч<та II>ное определение динамических харакtернст((к промышленных объектов управ Io!IIIH, . >(..— —, 1, «Госэнергоизлат», 1963. 2. Авторское свидетельство <.ССР;6 439209, кл. G 01 h 25/ОО, 1974. 3. Авторское свнлетельство СССР U" 375626, кл. Gl 05 В 23<<02, 1973.
