Устройство для определения динамичес-ких характеристик

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республнн (ii 842723 r

Ф

Ъ. (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено30.11.79 (21) 2845916/18-24 (51)M К . с присоединением заявки K

6 05 В 23/02

Гасударственный квинтет (23) Приоритет ао делам изобретений и. атнрытий

Опубликовано 30 ° 06 ° 81. Б оллетень № 24 (53) УД К62-50 (088.8) Дата опубликования описания 31.06.81 (72) Авторы изобретения

Б. И. Мокин и С. В. Бхимчук

Виннцикий политехнический институт (71) Заявитель (54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для нахождения динамических характеристик систем управления.

Известно устройство для определения динамических характеристик, содержащее генератор гармонических сигналов, два выхода которого соединены

10 со входами двух блоков умножения, два интегратора, входы которых подключены к выходам соответствующих блоков умножения и ко входу функционального блока, выход которого и выход

15 соответствующего интегратора соединены со входами делителя, при этом выходы интеграторов делителя и функционального блока связаны с регистрирующими приборами, вторые входы блоков умножения соединены с двумя выходами блока записи и многократного считывания, вход которого подключен к выходу дифференцирующего блока (1$.

Известное устройство требует больших затрат времени на измерения.

Кроме того, оно обладает ограниченной областью применения.

Известно устройство, представляющее собой управляемый временный

-фильтр с линией задержки. Оно состоит из коррелятора, один выход которого соединен с линией задержки, а второй выход — со входом измерителя ошибки.

Линия задержки состоит из ц звеньев, каждоа из которых имеет фиксированное запаздывание и 11+1 потенциометров.

Выход каждого из потенциометров соединен с сумматором, сигнал с которого подается на второй вход измерителя ошибки. Выход измерителя ошибки соединен с исполнительным устройством; передвигающим двюкки. потенциометров (2).

Однако устройство обладает невысо кой точностью нахождения динамических характеристик объекта управле- ния (ОУ). к+1 (3), РХ (ь,)

ОУ

-!0

0 — +Q9, G0GGN„<+F- Ñ,Ìþ„ = — P(6)+ E x

К до

+ 6=! 1 g 0

Х Я Е(Р(Рщ ) сОБЦю„1-о1(Е )61Р Зю„+ (4) 3 84272

Цель изобретения — повышение точности работы устройства и расширение области его применения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены последова5 тельно соединенные блок определения частоты, первый анализатор спектра и первый коммутатор, а также последовательно соединенные второй анализатор спектра и второй коммутатор, при- !О чем вход блока определения частоты подсоединен ко второму выходу коррелятора, второй выход блока определения частоты — к третьему входу синхронизатора, первый выход блока опреде- 15 ления частоты — к первому входу второго анализатора спектра, первый выход запоминающего блока — ко второму входу первого анализатора спектра, второй выход запоминающего блока ко второму входу второго анализатора

1 спектра, второй выход синхронизаторако второму входу первого коммутатора и второму входу второго коммутатора, первый ьыход первого коммутатора кс входу нуль-органа, первый выход второго коммутатора — ко второму входу второго блока деления, второй выход второго коммутатора — ко входу блока логики.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Блок-схема содержит коррелятор 1, запоминающий блок 2, блок 3 определения частоты, анализаторы 4 и 5 спект- з5 ра, синхронизатор 6, нуль-орган 7, блоки 8 и 9 деления, блок 1О логики (схема И-НЕ) блок 11 регистрации, коммутаторы 12 и 13, объект 14.

Устройство работает следующим образом.

На входы коррелятора 1 поступают входнсй X(t) и выходной Y (t) сигналы объекта. Коррелятор 1 вычисляет корреляционную функцию входного процесса Р (ь) и взаимнокорреляционную функцию Р „ (7} выходного и входного процессов ОУ. Значение Ру (ь) поступа ет на вход блока 3 нахождения частоты (первой гармоники разложения в ряд 50

Фурье) . Бпок 3 измеряет длительность взаимнокорреляционной функции t ygp> определяет частоту первой гармоники разложения в ряд Фурье а) и задает ее анализаторам -i v 5 спектра.

Значение определяется соотношением

3Г

И=в

> кар

3 4

Значения Р Ф) и „ „(t,) записываются в блоке 2. По окончании процесс» задания значений „ «нализаторам 4 и 5 блок

3 выдает сигнал на синхронизатор 6, который разрешает подачу значений

Р, (ь) и Р х (.ь) с блока 2 записи и считывания на соответствующие входы анализаторов 4 и 5 спектра параллельного действия, имеющие, соответственно, 2 к + 1 и r +1 выходов.

Так как функция Рх ь) четная, то ее разложение в ряд Фурье будет содержать только косинусы и свободный член рХ(т}=2. E Ъ с051Ю (1)

4о

Е=-1 поэтому анализатор 5 имеет к+1 выходов.

Разложение функции Р „(r) в ряд

Фурье будет содержать коэффициенты как при косинусах, так и синусах,. bg

}gy(")= = ++V })Е00 > 4+EC1 910 Е д>+

8-1 и анализатор 4 спектра имеет 2 выходов.

Подставим (1) и(2)в выражение связывающее значения Py (.с) с и динамической характеристикой где k (t) — импульсная переходная функция ОУ.

В результате подстановки получим

Из выражения (4) следует, что

p(O)= — > P (Ee„)= — 1 (® )=— ь, Ье се

010 " g 10 где P (0 uU<) — значение вещественной частотной характеристик

ОУ на частоте

Å =ЕМ„(6=1,2,3,....), частота первой гармон ки разложения в ряд

Фурье, а 3, (Е <,,) — значение мнимой частотной характеристик:i ОУ на этой же ча т; г., 8427

23 ь сведений о форме Р (©Каждая пара значений Р(0(6 ),О,(0 „)(Ю 1,2,3... к) соответствует одной точке частотной характеристики объекта управления на комплексной плоскости. По окончании процесса вычисления блок 11 реВ гистрации производит построение годоl графа вектора амплитудно-фазочастотной характеристики объекта управления.

Сигнал с выхода анализатора 5 спектра через коммутатор 12 подается на нуль-орган 7, осуществляющий проверку коэффициентов ; на равенство нулю, Если 01р =0, то блок 7 выдает команду синхронизатору 6, который подключает соответствующие входы анализаторов 4 и 5 спектра (определяющие коэффициентыбс ч,cpq< йg+ч разложения в ряд Фурье). 10

Для синхронной работы анализаторов спектра в начальный момент работы устройства их выходы, содержащие значение коэффициентов разложения Цб и ф0 подключаются ко, входам блока 7 и 15 блока 8 деления. При этом выход анализатора 4 спектра, содержащий значение коэффициента Сч отключается от входа блока 10. Если с1/0, то блок 7 пропускает это значение на блок 8 деления, на выходе которого получаем значение вещественной частотной характеристики ОУ на частоте М =Q

Рб= — 0. 7 которое отмечается блоком

Ъ

C1o 75

11 регистрации. Блок 11 в этот момент деления и последовательно соединенные времени выдает команду синхронизатору 6, который подключает через соответствующие коммутаторы ко входу блока 7 выход анализатора 5, соотвествующего а,,; ко входу блока 8 деления выход анализатора 4 спектра, соответствующего 1 „, ко входу блока 10 выход анализатора 4, соответствующего Ci.

Если коэффициент разложенияс1 О, то на выходе блока 8 деления получим

Ъ- блока деления — к выходу блока логиP() .—, а на выходе блока 9 ч = деления сигнал, соответствующий

Я (<ю„) =- —

Ц1

Использование новых элеменТов-анализаторов спектра и блока нахождения частоты первой гармоники разложения в яд Фурье — позволяет находить динамические характеристики объекта управления в процессе его нормальной эксплуатации и повысить точность нахождения динамических характеристик.

Формула изобретения

Устройство для определения динамических характеристик, содержащее коррелятор, блок логики, первый блок нуль-орган, второй блок деления, блок регистрации, синхронизатор и запоминаю/ щий блок, причем первый вход коррелятора подключен к первому входу устройства, второй вход коррелятора — ко второму входу устройства, первый выход коррелятора — к первому входу запоминающего блока, второй выход коррелятора — ко второму входу запоминающего блока, первый вход первого

Значения P(„) и Q(uu„) поступают на блок ll регистрации. Как только они отмечаются блоком ll, выдается сигнал на синхронизатор 6, который подклю- 45 чает ко входам блока 7, блока 8 деления и 10, соответственно,Д,t3g сз через коммутаторы 12 и 13. Ес. и с1.,=

=О, то блок 7 выдает сигнал на синхронизатор 6, который, несмотря на от- 50 сутствие сигнала с блока 111 осуществляет подключения выходов анализаторов

4 и 5 спектра, содержащих а, в, с ко входам блоков 7, 8 и 10.

Данный процесс вычислений динами55 ческих характеристик объекта повторяется к раз, значение к вводится в синхронизатор 6 на основе априорных (ки, второй вход первого блока деления — к первому выходу нуль-органа, выхоц первого блока деления — ко вто- рому входу блока регистрации, второйвыход нуль-органа — ко второму входу синхронизатора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены последовательно соединенные блок определения частоты, первый анализатор спектра и первый коммутатор, а также последовательно соединенные второй анализатор спектра и второй коммутатор, причем вход блока определения частоты подсоединен ко второму выходу коррелятора, второй выход бло-. ка определения частоты — к третьему входу синхронизатора, первый выход блока определения частоты — к первому входу второго анализатора спектра, первый выход запоминающего

842723

* . 7 блока — ко второму входу первого анализатора спектра, второй выход запоминающего блока — ко второму входу второго анализатора спектра, второй выход синхронизатора — ко второму входу первого коммутатора и второму входу второго коммутатора, первый выход первого коммутатора — ко входу нуль-органа, первый выход второго коммутатора — ко второму входу в орого1О

8 блока деления, второй выход второго коммутатора — ко входу блока-логики.

0 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.. Авторское свидетельство СССР

Ф 375625, кл. 5 05 В 23/02,1973.

2. Техническая кибернетика Под. ред ° В. В. Солодовникова. M. Машиностроение", 1967, кн. 2, с, 128,рис. Ш, 14 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 5097/56 Тираж 940 Подписное

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