Самонастраивающаяся система

 

On ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

,744443

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l) Дополнительное к авт. свил-ву,— (22) Зал влеио 05.01.78 (21) 2567973/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл. (j 05 В 13/00

Государствеииый комитет

СССР (23) Приоритет

Ilo делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.06,80- Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 30.06,80 (53) УДК

62-50 (088.8) "- .... . Л,у :„ »»»» »», А. А. Аваков, Г. К. Арутюнов, Г. Г. Бакрадзе и Б, К. Нижарадзе (72) Авторы изобретения

Специальное конструкторское бюро Филиала Всесоюзного научноисследовательского института метрологии им. Д. И. Менделеева (71) Заявитель (54) САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники, .автоматики и технической кибернетики и может быть использовано как корректирующее устройство, обеспечивающее повышенную точность измерения. . Известны корректирующие самонастраивающиеся системы l11.

Однако при построении таких корректирующих устройств основной трудностью является реализация управляемой модели и преобразоя вателя, в которой используются дифференцирующие устройства, так как последние вносят дополнительную погрешность. Кроме того, недостатком всех корректирующих и адаптивнокорректируюших устройств, содержащих управ-, ляемую модель преобразователя, является тот факт, что при реализации моделтт оказывается невозможным подобрать передаточную функцию корректирующего устройства, обратную передаточной функции корректируемого преобразователя.

Недостатком адаптивно-корректирующих устройств, осуществляющих поиск параметра преобразователя при его изменении во времени, а также коррекцию динамической характеристики преобразователя, является использование в самонастраивающейся следящей системе дифференцируюших устройств, обеспечивающих направленный поиск искомого параметра преобразователя, так как дифференцирующие устройства обладают малой точностью. Особенно это относится к дифференцирующим устройствам, выдающим производную второго порядка.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является самонастраивающаяся система, содержащая последовательно соединенные устройство управления, модель функционального преобразователя и усилитель, второй вход которого соединен с выходом функционального преобразователя (2).

Недостаток известной системы — малая точность и узкая область применения.

Цель изобретения.— повышение точности и расширение области применения системы.

Поставленная цель достигается тем, что система содержит реверсивлый счетчик, инвертор, первый и второй элементы И, первый и второй интеграторы и генератор импульсов, выход которого через последовательно соединен744443 откуда

3 ные первый элемент И и первый интегратор соединен со вторым входом модели функцио-: нального преобразователя, а через последовательно соединенные второй элемент И и второй интегратор — со входом устройства управления, выход усилителя соединен со вторым входом первого элемента И и через инвертор— со вторым входом второго элемента И, второй вход первого интегратора и первый вход второго интегратора соединены с первым входом реверсивного счетчика, второй вхэд которого соединен с первым входом первого интегратора и вторым входом второго интегратора.

На чертеже представлена блок-схема самонастраивающейся системы.

Она. включает функциональный преобразователь 1, генератор 2 импульсов, первый элемент

И 3, второй элемент И 4, первый интегратор 5, второй интегратор 6, модель 7 функционального преобразователя, устройство 8 управления, усилитель 9, инвертор 10 и реверсивный счетчик

11.

Аналого-цифровая корректирующая самонастраивающаяся система работает следующим образом.

Пусть функциональный преобразователь 1 представляет собой инерционное звено с параметром Я, являющимся постоянной времени инерционного звена. В этом случае в качестве математической модели 7 выбирается электри- ческое инерционное звено с параметрами RC.

При постоянстве входного сигнала инерционного звена выходной сигнал изменяется по экспоненциальному закону. Выходной сигнал функционального преобразователя 1 y(t), поступающий на один из входов усилителя 9, при постоянстве входного сигнапа функционального преобразователя 1 x(t) = х0 изменяется по закону

У(т) = х,(1- - ), (1) а выходной сигнал у (1) математической модели 7 функционального преобразователя при входном сигнале z(t) поступающем .с выхода первого интегратора 5, изменяется по закону у (t) = л(т) (1-е " ) (2) где RC — постоянная времени математической модели 7.

Так как имеет место обратная связь через усилитель 9, первый элемент И 3 и первый интегратор 5 на модель 7 функционального преобразователя, то при достижении системой равновесного состояния, т.е. при подстройке параметра модели 7 функционального преобразователя до соответствующего уровня, имеет место равенство у() у7 О) (3) или хо (1-e ) z(t) (1-е ), -t/f.

Ф) = о -„--,-чд (4)

Исходя из равенства (4) имеем, что при RC = Е z(t)=xp=const, при RC (е, z(t) — нарастает, при RC ) f z(t) — убывает.

Таким образом, пока z(t) нарастает (или

10 убывает), число импульсов с выхода генератора 2, поступающих на неинвертированные (или инвертированные) входы интеграторов

5 и 6 через первый элемент И 3 (или второй элемент И 4), соответственно нарастает (или убывает) до тех пор, пока не выполняется условие z(t) = const.

Рассмотрим случай, когда RC = Я и когда начальное значение входного сигнала функционального преобразователя 1 не соответствует

2О" НачальномУ значению zp Входного сигнала модели 7 функционального преобразователя. Допустим, что zo (xo или х,(1- ) >. (1 ") откуда, учитывая равенства (1) и (2), имеем

25 у(г) > у7(т) э т.е. выходной сигнал функционального преобразователя 1 больше выходного сигнала модели

7 функционального преобразователя. При таком условии имеем

Yo(t) ) 0 и Yap(t) (О, т.е. положительный потенциал на выходе усилителя 9 и отрицательный потенциал на выходе инвертора 10. Положительный потенциал с выхода усилителя 9 открывает первый элемент И 3 и импульсы генератора 2 поступают на неинвертированные входы интеграторов 5 и 6, что приводит к быстрому нарастан.по zo, поступающего на вход модели 7 функционального преобразователя с выхода первого интегра40 тора 5, Второй интегратор 6 включается с некоторой задержкой по сравнению с первым интегратором 5 для того, чтобы условие zp = xo выполнилось раньше, чем сработает второй интегратор 6, так как в рассматриваемом случае

45 RC =6 и подстройки параметра модели 7 функционального преобразователя не требуется.

К тому времени, когда должен сработать второй интегратор 6, система приходит в равновесие, т,е. достигаетсч zp = xp u ув (t) О, первый элемент И 3 закрывается и интеграторы 5 и 6 отключаются до того, как второй интегратор 6 успевает сработать. Первый интегратор 5 продолжает выдавать число записанных в него импульсов. При достижении zo = xp имеем, соответственно, y(t) = у, (t),у (t) = О

p y> o (t) = О; первый элемент И 3 отключается, система приходит в равновесие и аналоговому сигналу zo на выходе первого интегратора 5 соответствует сигнал на выходе реверсивного

744443 з о =хо откуда

Самонастраивающаяся система, содержащая последовательно соединенные устройство управления, модель функционального преобразователя и усилитель, второй вход которого соединен с выходом функционального преобразователя, о т л и а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения системы, она содержит реверсивный счетчик, инвертор, первый и второй элементы И, первый и второй интеграторы и генератор импуль- сов, выход которого через последовательно соединенные первый элемент И и первый интегратор соединен со вторым входом модели функционального преобразователя, а через последовательно соединенные второй элемент И и второй счетчика 11. Вследствие того, что второй интегратор 6 срабатывает с некоторой задержкой Ю относительно первого интегратора 5, именно первый интегратор 5 обеспечивает тождество y(t) =

= у,(t), а второй интегратор 6 осуществляет лишь подстройку параметра RC.

Теперь рассмотрим случай, когда RC < Я и

tp < хо. При этом имеем yo (t) > 0 и вновь срабатывает первый элемент И 3, пропускающий сигналы генератора 2 на интеграторы 5 и 6.1О

Так как в этом случае нарастание го проходит медленно согласно формуле (4), то второй интегратор 6, включающийся с некоторой задержкой относительно первого интегратора 5, включается раньше, чем наступает равенство zo = хо, д следовательно осуществляется подстройка парамет. ра с, модели 7 функционального преобразователя через устройство 8 управления сигналом с выхода второго интегратора 6. Увеличение RC приводит к RC = С и zo = хо, т.е. выходной 2р сигнал усилителя 9 равен "О", что в свою очередь приводит к запиранию первого элемента

И 3 и система приводит к равновесию.

При RC >Я и zp < xp имеем y(t) >

> у,(т) и у9 (т) > o, а система обеспечивает 25 быстрое нарастание zp до некоторого максимального значения, при котором y(t) = у,(t), а потом, исходя из

-1Я о О е-чз7ткс

Е =Х

30 при условии RC >Я, должно медленно убывать.

Убывание zo невозможно обеспечить воздействием импульсов генератора 2 через первый элемент И 3 на неинвертированный вход первого интегратора 5, поэтому y(t) станет меньше у, (t), что приводит к у9(т) < 0 иу1о(т)>

> О, вследствие чего срабатывает второй элемент И 4 и на инвертированные входы интеграторов 5 и 6 поступают импульсы генератора 2.

При таком условии первый интегратор 5 умень- о шает zo(t), а второй интегратор 6 уменьшает значение RC модели 7 функционального преобразователя через устройство 8 управления до тех пор, пока не станет RC = P,.

Первый интегратор 5 должен обеспечивать быстрое нарастание сигнала zp, в то время, как второй интегратор 6 должен изменять параметр

RC незначительно, ибо, в противном случае, возможно перерегулирование RC. Для этого передаточный

l коэффициент первого интегратора 5 должен превосходить передаточный коэффициент второго интегратора 6 в несколько раэ.

Выходной сигнал первого интегратора 5 определяется числом импульсов генератора 2, поступающих через элементы И 3 и 4, т.е. о = (йз — N4)»o =хо, где Йз — число импульсов, поступающих через первый элемент И 3 на неинвертированный вход первого интегратора 5;

N4 — число импульсов, поступающих через первый элемент И 4 на инвертированный вход;

hzp —. величина выходного сигнала интегратора, соответствующая одному импульсу генератора.

В случае RC < с,, когда работает первый элемент И 3, а второй элемент И 4 закрыт, имеем

Это число импульсов Из также поступает на прямой вход реверсивного счетчика 11, фиксирующего значение

Хо = з . о соответствующее входному сигналу функционального преобразователя 1.

Итак, аналого-цифровая корректирующая самонастраивающаяся система обеспечивает формирование на выходе первого интегратора 5 аналогового сигнала, соответствующего входному сигналу корректируемого функционального пре) образователя 1 задолго до окончания переходного процесса в функциональном преобразователе 1, а также цифрового сигнала на выходе реверсивного счетчика 11.

По сравнению с извесп ыми устройствами данного типа предлагаемая система позволяет определить измеряемый параметр беэ использования дифференциаторов, что повышает точность измерения. Кроме того, система обладает повышенным быстродействием и может быть реализована на базе микроэлементов, а также может быть состыкована с цифровой. вычислительной машиной без аналого-цифрового преобразователя, что выразится в дополнительном экономическом эффекте.

Формула изобретения

744443

Составитель А. Лащев

Техред М. Петко

Редактор В. Зарванская

Корректор Е. Папп

Тираж 956

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3788/10

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 интегратор — со входом устройства управления, выход усилителя соединен со вторым входом первого элемента И и через инвертор— со вторым входом второго элемента И, второй вход первого интегратора и первый вход второго интегратора соединены с первым входом реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с первым входом первого интегратора и вторым входом интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР и 486302, кл. Cj 05 В 17/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Й 130553, кл. G 05 В 17/02, 1954, (прототип).