Устройство для определения функцийчувствительности системыавтоматического управления

 

Союз Советскик

Социалист ическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.05.78 (21) 2614978/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

G 05 В 23/02

Гесударстеенный кеннтет

Опубликовано 30.05.81. Бюллетень №20

Дата опубликования описания 05.06.81 (53) УДК 62-50 (088.8) по делан нэебретеннй

If еткрнтий. с

f (72) Авторы изобретения

Т. Е. Махнач, С. Т. Ходько и В. Т. Шароватов

Г

Ленинградский ордена Красного Знамени механичеекий —--институт (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИЙ

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автоматическому регулированию, а именно к экспериментальному получению функций чувствительности, которые могут быть использованы, например, в контурах самонастройки систем беспоисковой градиентной оптимизации в системах параметрического контроля.

Известны устройства экспериментального определения функций чувствительности замкнутых одноконтурных систем автоматического регулирования к изменению их параметров (1), основанные на моделировании коэф- тО фициентов влияния исследуемой системы к вариациям соответствующих параметров, содержащие аналоговую модель системы, выход которой подключен к схеме, подобной самой модели реальной системы, т.е. к модели чувствительности, соответствующие точки этой модели подключены к блоку, регистрирующему функции чувствительности.

Недостатки данного устройства заключаются в том, что для того, чтобы получить функции чувствительности, необходимо «точки чувствительности» подключить к блокам, содержащим один или несколько последовательно включенных дифференцирующих элементов, наличие последних повышает чувствительность устройства к внутренним и внешним помехам. Некоторые параметры модели чувствительности связаны с изменяемыми параметрами функциональными зависимостями, а это требует введения в устройство профильных потенциометров или функциональных преобразователей. Кроме того, каждый коэффициент модели чувствительности влияет на несколько функций чувствительности, получаемых с этой модели, поэтому его изменение должно производиться в соответствии с изменением нескольких параметров системы, что, в свою очередь, требует введения механических или электрических дифференциалов в исполнительные устройства.

Известно устройство для определения функций чувствительности, содержащее аналоговую модель исходной системы (первая схема) и модель чувствительности (вторая схема), причем вход исследуемого блока коэффициента первой схемы подключен через блок с единичным коэффициентом к выходу аналогичного блока второй схемы, выходной усилитель второй схемы подключен к

834675 блоку, регистрирующему функцию чувствительности (2).

Недостатком такого устройства является то, что каждый коэффициент модели системы влияет на несколько функций чувствительности, получаемых с этой модели, поэтому его изменение должно производиться в соответствии с изменением нескольких параметров системы, что, в свою очередь, требует введения механических или электрических дифференциалов в исполнительные устройства:

Известно устройство для экспериментального определения функций чувствительности, в котором для получения функций чувствительности используется либо сама система, работающая на постоянном токе, либо ее аналог, набранный на АВМ, причем вместо модели системы применяется блок постоянного запаздывания типа БПЗ вЂ” с последующим использованием самой системы или ее модели на АВМ (3). Таким образом, на вход исследуемой системы .подается внешнее воздействие, причем ко входу исследуемой системы подключен блок с передаточной функцией, зависящей только от того параметра, влияние которого определяется в данный момент, а к выходу — блок постоянного запаздывания, который задерживает сигнал с выхода исследуемой системы на промежуток времени, достаточный для затухания переходного процесса.

Недостатки указанного устройства обусловлены наличием дополнительной аппаратуры в виде блока задержки. Блок задержки типа БПЗ вЂ” 1, хотя и входит в комплект

АВМ МН вЂ” 7, является достаточно громоздким. Кроме того, в случае инерционных систем время задержки должно быть достаточно велико (2 — 5 с) и, хотя реализовать такую линию задержки возможно, например на магнитофоне, это требует дополнительного преобразующего оборудования для согласования частотных характеристик сигналов исследуемой системы и магнитофона.

Для систем на переменном токе необходимо кроме БПЗ вЂ” иметь дополнительные преобразующие устройства (модуляторы и демодуляторы), что увеличивает объем дополнительной аппаратуры. Устройство не работоспособно в нестационарных системах.

Известно устройство для определения функций чувствительности, в котором установлены две модели исследуемой системы автоматического управления и блок с передаточной функцией, зависящей только от того параметра, влияние которого на динамические характеристики системы определяется в данный момент времени, причем на вход первой модели подается входное воздействие р вход блока варьируемого параметра подключен к выходу аналогичного звена другой модели, а выход второй модели подключен ко входу блока с передаточной функцией, зависящей только от того параметра, влияние которого определяется (4).

Однако это устройство не работоспособно в нестационарных системах автоматического управления.

Известно устройство для экспериментального определения характеристик систем автоматического регулирования, которое может быть использовано для измерения функций чувствительности к вариациям параметров в нестационарных линейных системах аналоговых модулирующих установок. Устройство содержит двухпозиционный пере-. ключатель, подвижный контакт которого связан со входом сопряженной модели исходной системы, выход задающего блока!

0 подключен к одному, а выход сопряженной модели чувствительности — к другому неподвижному контакту двухпозиционного переключателя, измеритель разности фаз, из15 меритель амплитуды и два консервативных звена с регулируемой резонансной частотой, выходы которых связаны с соответствующими входами измерителя разности фаз, причем выход задающего блока подключен ко входу первого консервативного звена с регулируемой резонансной частотой, выход сопряженной модели исходной системы связан

25 со входом второго консервативного звена с регулируемой резоиансной частотой, а выход последнего соединен со входом измерителя амплитуды (5).

Недостатки устройства — большое количество сложной дополнительной аппаратуры и наличие электромеханических устройств, Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения функций

Зо чувствительности систем автоматического управлення, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, модель измерительно-преобразующего блока и Модель объекта управления, последовательно соединенные блок изменения исследуемого параметра и измерительно-преобразующий блок, 40 модели измерительно-преобразующего блока.

Недостатки устройства объясняются тем, что требуется строгая идентичность при реа45 лизации параметров в двух аналоговых моделях исследуемого элемента; это, в свою очередь, не позволяет получать функции чувствительности при априорно неизвестных, произвольных значениях исследуемого параметра. Нельзя определять функции чувствительности, если исследуемый параметр не50 стационарен. Кроме того, нельзя определять функции чувствительности реальной системы, что делает невозможным использование устройства в контурах настройки и самонастройки систем беспоисковой градиентной оптимизации и в системах параметрического контроля.

55 выход которого связан с объектом управления, второй вход — со входом устройства, выход которого соединен со вторым выходом

834675 (И (Р)= (РЯи (Р} (2) ss ления.

Формула изобретения

1.1: ль изобретения — повышение точносi, ð .|, ê:âà при произвольном, априорно : . всстном значении исследуемого парамет,1

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство содержит модуля,тор. демодулятор и второй сумматор, выход

:.оторого связан со входом блока изменения исследуемого параметра, первый вход — со вторым выходом измерительно-преобразуюгцего блока и одним входом первого сумматора, другой вход которого через демодуля- 10 тор подключен к выходу блока изменения исследуемого параметра, причем второй вход второго сумматора через модулятор связан с третьим выходом модели измерительно-преобразующего блока.

1S

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит измерительно-преобразуюший блок 1, блок 2 изменения исследуемого параметра, которые в совокупности представляют регулятор 3, модель 4 zO измерительно-преобразующего блока, сумматоры 5 и 6, модулятор 7, демодулятор 8, которые в совокупности с блоком 2 изменения исследуемого параметра представляют модель 9 регулятора, объект 10 управления и модель 11 объекта управления.

Вход 12 измерительно-преобразующего блока 1 является входом устройства, на выходе 13 объекта 10 управления регистрируют временную характеристику системы у(1), а на выходе 14 модели 4 измерительно-преоб- щ разуюгцего блока регистрируют искомую функцию чувствительности dy(t)dq,. Модулятор 7 и демодулятор 8 работают на одной опорной частоте, которая выше полосы пропускания системы автоматического управБлок 2.изменения исследуемого параметра, т.е. элемент, влияние которого исследуется, включен в два контура. Первый контур образован блоком 2, измерительно-пре- io образующим блоком 1, сумматором 6 и объектом 10 управления, второй контур образован также блоком 2, демодулятором 8, сумматором 5, моделью 4 измерительно-преобразуюшего блока, модулятором 7, сумматором 6 и моделью 11 объекта управления.

В силу того, что блок 2 изменения исследуемого параметра безынерционный, он работает в обоих названных контурах независимо, т.е. в каждом из этих контуров он работает в различных не пересекающихся друг с другом частотных диапазонах, а именно: в первом контуре — в полосе частот пропускания системы, во втором контуре преобразует высокочастотный сигнал опорной частоты модулятора 7.

При подаче входного сигнала f(t) на вход 12 измерительно-преобразующего блока 1 в точке v, соответствующей входу блока 2 изменения исследуемого параметра в ь регуляторе 3, имеем сигнал, изображение по

Лапласу которого м(р1 =VvyP) Р(й (<) гйе Яр р) — передаточная функиия от входа 12 до точки v первого контура;

g (р) — изображение по Лапласу входного сигнала.

Полученный сигнал v (t) подается через сумматор 5 во второй контур, при этом на выходе 14 аналоговой модели 9 регулятора получаем сигнал 2(т), изображение по Лапласу которого где 9„ (р) — передаточная функция второго контура от точки и сумматора 5, на который подается сигнал v (t), до выхода 14 модели 4 измерительно-преобразующего блока, или с учетом формулы (1) из (2) получаем

Полученный сигнал z(t) ) действительно является функцией чувствительности первого порядка, т.е. z(t) =

Of

Использование предлагаемого устройства позволяет получать функции чувствительности временных характеристик реальных систем автоматического управления, работающих как на переменном, так и на постоянном токе, к изменению ее параметров, что делает возможным использование устройства в контурах настройки и самонастройки систем беспоисковой градиентной оптимизации и в системах параметрического контроля, а также определять функции чувствительности, если исследуемый параметр нестационарен. При этом сокращается объем дополнительной аппаратуры, а проведение эксперимента отличается точностью получаемых результатов.

Устройство для определения функций чувствительности систем автоматического управления, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, модель измерительно-преобразующего блока и модель объекта управления, последовательно соединенные блок изменения исследуемого параметра и измерительно-преобразующий блок, выход которого связан с объектом управления, второй вход — со входом устройства, выход которого соединен со вторым выходом модели измерительно-преобразующего блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит модулятор, демодулятор и второй сум834675

Составитель В. Васильев

Техред A. Бойкас Корректор Г. Решетник

Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственногох комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А. Лежнина

Заказ 4055/74 матор, выход которого связан со входом блока изменения исследуемого параметра, первый вход — со вторым выходом измерительно-преобразующего блока и одним входом первого сумматора, другой .вход которого через демодулятор подключен к выходу блока изменения исследуемого параметра, причем второй вход второго сумматора через модулятор связан с третьим выходом модели измерительно-преобразующего блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1е .1. «Автоматика и телемеханика». 1968, № 4, с. 743.

2. Архангельский Е. А. Моделирование на аналоговых вычислительных машинах. Л., «Энергия», 1972, =. 147.

3. Авторское свидетельство СССР № 205913, кл. G 05 В 23/02, 1967.

4. Авторское свидетельство СССР № 204418, кл. G 05 В 23/02, 1967.

5. Авторское свидетельство СССР № 447689, кл. G 05 В 23/02, 1974.

6. Техническая кибернетика. Теория автоматического управления. Под ред. Солодовникова В. В., кн. 2. М., «Машиностроение», 1967, с. 192 †1 (прототип).