Устройство для определения параметров колебательных систем
!
Е °
Союз Советских
Социалистических
Республик
О (и) 600529
К АВТОРСКОечеУ СВИДИЯЛЬСТВУ (Н) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 04.01.76 (21) 2309219/18-24
Я (51) М, КА, G 05 В 23/02 с присоединением заявки 11 2310756/18-24 Гасударственный камнтет
Совете Мнннстров ССЕр ао делам неооретеннй и открытый (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания .31.03.78 (53) УДК
621 316 7 (088 8) с
Г. И. Доронина, Л, А. Рябинин, В. А. Новичихин, С. И. Грнченко и П. И. Пландин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Г1АРАМЕТРОВ
КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Изобретение относится к области автоматики и может быть.использовано для определения коэффициентов передаточных функций систем автоматического регулирования.
Известно устройство, определяющее по кривой переходного процесса прн единичном возмущении период свободных колебаний системы и отношение амплитуд двух соседних полувотпт с последующим пересчетом коэффициента затухания по приближенным формулам и графикам. Известное устройство содержит генератор, измерители амплитуды и периода и арифметическое устройство (11, Недостатком этого устройства является малое быстродействие, низкая точность и трудоемкость определения коэффициентов затухания, 15
Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения динамических параметров колебательных систем, содержащее последовательно соединенные блок задания и нуль-орган, причем вы-. ход блока задания соединен с управляющим входом первого ключа, и последовательно соединенные регистр, управляемый генератор, измеритель напря жения и световое табло, второй вход которого соединен с выходом регистра (21. Недостатками этого устройства является невозможность измерений при
2 однократном воздействии на проверяемую систему, невысокие быстродействие и точность, а также сложность схемы.
Целью настоящего изобретения является повышение точности и быстродействия. Указанная цель достигается тем, что в устройство введены кварцевый генератор, реверсивные счетчики, ключи, блоки сравнения кодов, триггер и счетчик нулевых периодов, выход которого соединен с управляющими входами ключей и первыми входами блоков сравнения кода, сигнальные входы ключей соединены с входом кварцевого генератора„. причем выход первого ключа соединен с первым входом первого реверсивного счетчика, выход которого соединен со вторым входом первого блока сравнения кода, чей выход соединен со вторым входом управляемого генератора. Выход второго ключа соединен со вторим входом первого реверсивного счетчика и с первым входом триггера, выход третьего ключа соединен со вторым входом триггера, входом ригистра периода и с первым входом второго реверсивного счетчика, выход которого соединен со вторым входом второго блока сравнения кода, выход последнего соединен со вторым входом измерителя напряже600529
U>cog y=U (.
3 ния, а выход четвертого ключа соединен со вторым входом второго реверсивного счетчика.
Относительньй коэффициент затухания определяют при однократном воздействии на проверяемую систему как косинус угла сдвига фаз между кривой свободных колебаний и опорным гармоничес5 ким колебанием той же частоты. Колебательная система второго порядка описывается уравнением
° ю Я х+2 x+ x=0. Общее решение пишется в виде х=й sin (с + р), Для случая свободных колебаний при единич!
О ном возмущении
-Фа? С
sin(ut+ 1-5z 1 О 7 cp =arccobg,g =со& Р; где (с — коэффициент затухания; — относительньй коэффициент затухания; 2 20 сто — квадрат частоты собственных незату хающих колебаний; р — сдвиг фазы между свободными колебаниями системй периодом Т= — и опорным 22 колебанием х=А sin t= А sin — — a 2й l7I Э 25 са — частота свободных колебаний; А — сопв Величина напряжения опорного колебания, слвинутого относительно кривой переходного процесса на угол (it/2 — y), измеряется по формуле U = U > sin (с й+р — (— — р) ) = — О, cos (с а+2 р) 30 1с 2 в момент времени, когда сигнал переходного процесса принимает нулевые значения, т. е. И 1 о x = ы к (аЕ + <р1= О. 1-Ц При этом я п(сй+ р)=0, отсюда (см+ р) =Оп и сз = n — р. Тогда мтновенное значение опорного напряжения определяется следующим выражением: У,,„--U1Ñoàô и -ср i 2 Ч?ЩСс?В(4 к+сР) = При 0 =1 значение этого напряжения численно равно величине относительного коэффициента затухания $. На чертеже представлена структурная схема предлагае мого устройства. Оно содержит блок задания 1, проверяемую систему 2, нуль-орган 3, счетчик 4 нулевых периодов, кварцевый генератор 5, ключ 6, первьй ревер-50 сивный счетчик 7, ключ 8, триггер 9, регистр периода 10, второй реверсивньй счетчик 11, ключ 12, первьй блок 13 сравнения кода; ключ 14, второй 5лок сравнения кода 15, управляемый генератор ! 6, измеритель напряжения 17 и световое табло 18. 55 Кварцевый генератор 5 соединен с сигнальныя входами ключей 6, 8, 12 и 14, управляющие <оды которых связаны с выходом счетчика 4. Вы1д счетчика 4 соединен с первыми входами блов сравнения 13 и 15, Выход блока 1 подключен 60 к управляющему входу ключа б, выход которого co0jlHH6H с входом первого реверсивного счетчика 7. Другой вход. счетчика 7 соединен с в ходами триггера 9 и ключа 8. Выход ключа !2 соединен со входами триггера 9, регистра периода 10 и второго реверсивного счетчика !1. Другой вход этого счетчика связан с выходом ключа !4, а выход — co вторым входом блока сравнения 15. Выход блока сравнения 13 соединен с входом управляемого генератора 16, другой вход которого подключен к выходу регистра периода 10 и световому табло 18, Выход блока сравнения 15 соединен со входом измерителя напряжения 17, другой вход которого связан с выходом управляемого генератора 16, а выход — с входом светового табло 18. Импульс начала измерения "Пуск" поступает на вход блока задания 1, формирующего единичную возмущающую функцию, которая поступает на вход проверяемой системы и одновременно открывает ключ 6, пропускающий последовательность импульсов с кварцевого генератора 5 на суммирующий вход реверсивного счетчика 7. Реакция проверяемой системы 2 поступает на вход нуль-орга-. на 3. Число нулевых периодов фиксируется счетчиком 4, вход которого соединен с выходом нульоргана 3. Первьй импульс с выхода счетчика 4 закрывает ключ 6 и открывает ключ 12, через который в регистр 10, на реверсивный счетчик 11 и (через триггер 9) на вычнтающий вход реверсивного счетчика 7 с кварцевого генератора 5 поступает последовательность импульсов Выход регистра 10 соединен со входом светового табло 18, на котором высвечивается значение периода колебаний, и с управляющим входом генератора 16, задающим период колебаний опорного напряжения. Второй импульс с выхода счетчика 4 открывает ключи 8 и 14, закрывает ключ 12M разрежает работу блоков сравнения 13 и 15. На реверсивном счетчике 7 фиксируется число, пропорциональное углу (4ь/2 — р), иэ которого вычитаются импульсы, поступающие на вход реверсивного счетчика 7 через ключ 8. Как только число импульсов в реверсивном счетчике 7 становится равным нулю, блок сравнения 13 выдает импульс на вход запуска управляемого генератора 16, возбужцающегося с задержкой (й/2 — <р) относительно свободных колебаний проверяемой системы. Сигнал с выхода управляемого генератора 16 поступает на вход измерителя напряжения 17. Импульсы, проходящие через ключ 14, поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 11, где вычитаются из находящегося там числа импульсов, пропорционального половине периода свободных колебаний. В момент, когда число импульсов в реверсивном счетчике 11 становится равным нулю, блок 15 выдает импульс на вход запуска измерителя напряжения 17. Значение напряжения управляемого генератора, численно равное относительному коэффициенту затухания, с измерителя 17 высвечивается на световом табло 18. 600529 Тираж II12 — Подписное ПНИИПИ Заказ 1895/60 Филиал flllll "Патент", г. Ужгород, ул. Г!роектная, 4 Применение преллагаемого устройства позволяет повысить точность и сократить время измере. ния динамических параметров колебательных систем благодаря возможности измерений при однократном воздействии на проверяемую систему, отсутствию 5 интегратора опорного напряжения, схемная реализация которого для получения высокой точности интегрирования в диапазоне низких и инфранизких частот затруднительна, а также за счет формирования колебаний опорного напряжения с единичной амплитудой в отличие от значения амплитуды, рав ного йе, в йрототипе. Формула изобретения Устройство для определения параметров колебательных систем, содержащее последовательно соедщенные блок задания и нуль-орган, причем выход блока задания соединен с управляющим входом первого ключа, и последовательно соединенные регистр, управляемый генератор, измеритель напряжения и световое табло, второй вход которого соединен с выходом регистра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения параметров, устройство содержит кварцевый гене6 ратор, ревсрсивные счетчики, ключи, блоки сравнения кодов, триггер и счетчик нулевых периодов, выход которого соединен с управляющими входами ключей и первыми входами блоков сравнения кода, сигнальные входы ключей соединены с выходом кварцевого генератора, причем выход первого ключа соединен с первым входом первого реверсивного счетчика, выход которого соединен со вторым входом первого блока сравнения Кода, выход которого соединен со вторым входом управляемого генератора, выход второго ключа соединен со вторым входом первого реверсивного счетчика и с первым входом триггера, выход третьего ключа соединен со вторым входом триггера, входом регистра периода и с первым входом второго ревер. сивного счетчика, выход которого соединен со вторым входом второго блока сравнения кода, выход которого соединен со вторым входом измерителя напряжения, а выход четвертого ключа соединен со вторым входом второго реверсивного счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР ла 377739, G 05 В 23/02, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР Р 460533, G 05 В 23/02, 1973.
