Устройство для контроля линейных динамических систем

 

О П И С А Н И Е (ц682877

ИЗОБРЕТЕНИ Я

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.07.76 (21) 2385726/18-24 с присоединением заявки №

Кл.

G 05B 23/02 (43) Опубликовано 30.08.79. Бюллетень № 32 (53) УДК 621.396 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.08.79 (72) Автор изобретения

А. А. Андреев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ

ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Ъ УдРтенный комитет (23) Приори

Изобретение относится и автоматике н контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля отклонений параметров линейных динамических систем (например, термопреобразователей, преобразователей давления, акселерометров) .

Известно устройство для контроля отклонений параметров, содержащее контролируемую систему, генератор эталонных сигналов и блок сравнения (1), позволяющее осуществлять контроль системы посредством подачи эталонных сигналов на вход системы и сравнивать реакцию системы с реакцией эталонной системы.

Недостаток устройства заключается в трудности реализации подачи на вход объекта тестовых сигналов заданной формы при электрических измерениях неэлектричсских величин и процессов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для контроля линейных динамических систем, годер>кагцсс первый блок сравнения (2J.

Недостатком устройства является наличие анализатора спектра входного сигнала, что приводит к низкой достоверности контроля, в частности в системах измерений неэлектрических величин.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля. Достигается это тем, что устройство содержит корректирующий блок, первый элемент задержки, второй и третий блоки сравнения и параллельно соединенные вторые элементы задержки. Вход устройства подключен к входу корректирующего блока, входам BTopblx элементов задержки и к первому входу второго блока сравнения, второй вход ц выход которого соединены с выходами вторых элементов задержки и с первым входом третьего блока сравнения соответственно. Выход корректирующего блока соединен непосредственно и через первый элемент задержки с (б входами первого блока сравнения, выход которого подключен к второму входу трстьего блока сравнения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — временная ди20 аграмма его работы.

Устройство для контроля систем 1 содержит корректирующий блок 2, первый элемент 3 задержки, вторые элементы 4,, 42, ..., 4„задержки и первый 5, второй 6 и третий

25 7 блоки сравнения.

Основная идея работы устройства заключается в том, что при помощи корректирующих блоков организуют два канала контроля, операторы которых выбирают

30 так, чтобы они образовали совместно с

682877

3 оператором контролируемой системы при номинальных значениях контролируемых параметров две системы, имеющие одинаковую конечную память и коэффициенты динамической ошибки, число которых задают исходя из требуемой точности описания входного сигнала контролируемой системы. При этом сигнал на выходе устройства с заданной степенью точности равен нулю.

1О

Для дальнейшего пояснения работы устройства, назначения его элементов и выбора их параметров положим, что система 1 имеет передаточную функцию (ПФ) вида 15

W(Р) = рт+1 где Т вЂ” контролируемая постоянная времени (такой передаточной функцией, например, описываются динамические свойства термопар и датчиков давления). При этом блок, служащий для развязки каналов контроля, имеет передаточную функцию вида 25 где To — номинальное значение постоянной времени Т. 30

В состав элементов 4,, ..., 4, служащих для создания конечной памяти в каждом из каналов контроля и выравнивания коэффициентов динамической ошибки между каналами, входят усилители с коэффициента- 15 ми передачи — C; и линии задержки О;. В целом каждый элемент 4ь ..., 4„имеет передаточную функцию

W,(ð) =. C,e Р, причем С; может быть как положительным, так и отрицательным. Считая, что входной сигнал системы 1 x(t) является слу.чайным процессом с ограниченным спектром, его можно представить на ограниченном ин- -15 тервале времени степенным полиномом со случайными коэффициентами, точность подобной аппроксимации при этом оценивается выражением

)О где х,„„;, — максимальное значение x(t)

6=oIpO, PIp — гРаничнаЯ частота спектРа

x(it).

Выберем в соответствии с выражением (1) интервал длины О. При этом число блоков задержки должно быть равно трем.

Рассмотрим передаточную функцию 1-го 6г1 канала контроля (см. фиг. 1) пт, (р),(Рт + ) (1 <-,— ° (2) (рт -1- 1) (рт, -1- 1) где Т вЂ” контролируемая постоянная врс- 1)5

4 мени, номинальное значение которой равно

To, То, TI — постоянные времени корректирующего блока 2 с передаточной функцией

W () P+Q + рт, +-1 где Π— время задержки;

C=e т постоянный коэффициент элемента 3 с ПФ

W,(p) = Ce-р" ((т,— т, — —, т — т, — —, ) т,— т т, т

t — 8 — t — 8

Т1 — ТО т Т вЂ” Т2 т

Т, Т

XI (t — 8) г е 1(t 8)=

1 при toH (3) — единичная функция Хэвисайда.

Очевидно, что при Т= То

,(t)= — т, при 0(/ (О т, l (/) — 0

Таким образом, при T= Т, hr (г) имеет конечную память, при Т =Tp — бесконечную.

Рассмотрим далее ПФ 2-го канала контроля

Wrr(р) = — (1 — С,e "—

<рт — !) о — 1)l i) 1 t n — о))о — С +С

2 з )) где

С,— С,. т" () (8. (то) е

При Т=Я То ПФ WII (Р) соответствует

ИПФ с бесконечной памя гь о г t 8

err(t) = — e — L, C e

t — 8 — (-) )

1 — С,e 11(/ — 8) — С,е 1(/ — О,)!. (5)

Прп T=Tp т1ц (/) соответствует ИПФ с конечной памятью О независимо от значений коэффициента

t 8 t — 8)), hr1 (У): Å то — (С,Е то — C,e то ) То

p, 1(t — 8) — С е 1(t — 6 )!

При T=ТО ПФ WI (P) соответствует импульсная переходная функция (ИПФ) с бесконечной памятью

682877 (6) i т, ii

То (! — -),) т, е

/(Π— О—

70 (! — 0) т, h,= — С, тО

15 (g н) т.

h,=C,—

2О

25) где о т, — е т, Š— ОЧ т, то при 0(t(6, hrr(t)=О 8

Процесс образования конечной памяти во втором канале контроля при Т= То показан на фиг. 2, где — ИПФ контролируемого объекта, — ИПФ соответствующих блоков.

Из рассмотрения выражений (4 — 6) и фиг. 2 видно, что при Т=Т0 hr((t) является системой с конечной памятью, при

Т Т, — с бесконечной. Таким образом, можно утверждать, что при отклонении параметра Т от номинала память в обоих каналах контроля становится одноврсме(,!0 равной бесконечности. Если память в обоих каналах контроля конечна, то выходные сигналы каналов

z((t) porx (t) 1((t) l) О(! x (t) )ol = ihip(-) & =- 1 — е о в

8 ,>orr = — li hrro (-) d= — 1 — e т о нулевые моменты соответствующих ИПФ.

Если выбрать коэфф.щиент

lip(up((H z((t) = z(((t) т. с. при T=Tp выходные сигналы каналов контроля совпадают между собой с определенной степенью точности. При отклонении параметра Т от номинального значения память в обоих каналах становится бесконечной, практически же система автомати;)5

55.чески переходит к анализу отрезков входного сигнала большей длины, на которых сигнал x(t) описывается полиномом более высокой степени. При этом

lv .(Ф) (/)

zI (1) = w }).er

); а ,(!) (i)

=и (t) —,",ri—

1 (! ! 0

TaI как в формировании выходных сигнаIOB l1P !II!!D1BIOT )i lBCTHC MOibI0HTbi ИПФ 60 лес высоких поряд(:ов, причем

) и -= "!(I: (, К = 1, 2,...,, то zr z(! и на выходе системы контроля появляется сигнал рассогласования, свидстельствующий об отклонении Т от номинала.

Использование предлагаемого ) стройства позволяет проводить контроль параметров счстемы непосредстгспно в процессе ес функционирования, в условиях, когда отсутствуют возможность подачи иа системы до((олнитсльных тестов!.(х воздействий, апрпорныс знания ii возм )iKll0c1 пзмсрси!(я сTаTнчсск! I х х(1 I) а Irтср i! 1 Ilк B);oдi101 i)

ciггиал". КС.

Ф 0 р 31 л а Il 3 О 0 p O T c kl и (1

Устройство для контроля линейных динамических с((стсм, содержащее первый блок сравнен!1)1, отл и ч с ю щссс я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, устройство содержит корректирующий блок, первый элемент задержки, второй и третий блоки сравнения и параллельно соединенныс вторые элементы задержки, вход устройства подключен к входу корректирующего блока, входам вторых элементов задержки ii к первому входу BT00010 6;IQKB сравнения, второй вход и гыход которого соединены с выходами вторых элсментов задержки и с первым входом третьего блока сравнения соотвстственно, выход корректирующего блока соединен непосредственно и через первый элемент задержки с входами первого блока сравнения, выход которого подключен к второму входу третьего блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 297034, кл. О 05В 23/00, 1969.

2. Аналитические самонастраивающиеся системы автоматического управления. Под ред. В. В. Солодовникова. М, «Машиностроение», 1965, с. 166 — 167 (прототип).

682877 фиг.1

1 а

Тираж 1015

Изд. № 498

Заказ 2015/5

Подписное

Сг

1

Tg 2

Tî

Редактор T. Грузова

Составитель В. Дианов

Техред А. Камышникова

Типография, пр. Сапунова, 2

Корректор Л. Брахнина