Устройство для определения параметров колебательных систем

 

ОП CA

ИЗОБРЕТЕНИЯ ®8168О

К АВТОРСКОМУ СИИ ИИЗЬСТ®У

Союз Советских

Социалистических

Реслублии (61) Дополнительное к авт. свмд-ву

/ (22) Заявлено 28. 09. 7Э (21) 282418зу18-24 (51)М. Кл. с присоединением заявим ¹ (23) Приоритет

G 05 В 23/02

Государственмый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 151181 бюллетень Й9 4 2

Дата опубликования описания 15. 11 ..81 (53) УДК 62-50 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A.À. Охотин, Г.И. Доронина и О.В. Лебедев (7 3 ) 3 аяв итель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

KO JIE BATE JIbHhK СИСТЕМ

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для определения коэффициентов передаточных функций систем автоматического регулирования.

Известно устройство, определяющее по кривой переходного процесса при единичном возмущении системы период свободных колебаний системы и отношение амплитуд двух соседних полуволн с последующим пересчетом коэффициента затухания по приближенным формулам и графикам (1J .

Недостатком этого устройства является малое быстродействие, низкая 35 точность и трудоемкость определения коэффициентов затуханий.

Наиболее близким по технической сущносги к изобретению является устройство для измерения динамических 20 параметров колебательных систем,содержащее кварцевый генератор,реверсивные счетчики, ключи, блоки сравнения кодов, триггер и счетчик нулевых периодов (2) . . 75

Недостатком данного устройства является наличие генератора перестраиваемой частоты, схемная реализация которого для диапазона низких и инфранизких частот .достаточно слож- 30 на. Известное устройство также имеет недостаточно высокое быстродействие, так как измерение параметров системы производится на частоте генератора, равной частоте свободных колебаний проверяемого объекта.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены первый делитель, второй делитель и последовательно соединенные первый коммутатор, третий делитель, первый реверсивный счетчик, первый триггер, второй коммутатор, второй реверсивный счетчик, второй триггер, аналогоцифровой преобразователь, третий счетчик импульсов и индикатор, а также последовательно соединенные четвертый делитель и формирователь синусоидального сигнала, подсоединенный своим выходом ко. второму входу аналого-цифрового преобразователя, а входом — ко второму входу второго коммутатора, третий вход которого подключен к первому входу аналогоцифрового преобразователя, четвертый вход — к первому входу первого коммутатора, входу четвертого делителя и выходу генератора импульсов, второй

881680 вход первого коммутатора подключен к соответствующему выходу первого счетчика импульсов, третий вход — к выходу первого триггера, а выход через второй делитель подсоединен ко второму входу второго реверсивного счетчика, второй вход первого реверсивного счетчика — к выходу первого ключа, третий вход через четвертый делитель — к выходу второго ключа, выход второго счетчика импульсов ко второму входу второго делителя и второму входу индикатора.

Относительный коэффициент затухания определяют при однократном воздействии на проверяемую систему как косинус угла сдвига фаз между кривой свободных колебаний и опорным гармоническим колебанием фиксирован- ной частоты. Известно, что

U COS р=иД, где Мр — сдвиг фазы между свободными колебаниями системы с периодом = †„, и опорным коле 2JI банием x=Asinxt=%san м — частота свободных колебаний;

A — константа. 25

При о =1 значение этого напряжения численно равно величине относительного коэффициента затухания.

Тогда, чтобы исключить управляемый генератор, необходимо пересчитать у фазовый угол Чр с частотой г на фазовый угол Ч частоты ж,которую вырабатывает генератор фиксированной частоты и амплитуды. Очевидно,что

М

Чо Ч и 35 где М вЂ” число импульсов частоты fy, . соответствующей полупериоду колебаний генератора фиксированной частоты;

Й2 — число импульсов заполнения частоты Г, соответствующее полупериоду свободных колебаний.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок задания

1, проверяемый объект 2, нуль-орган 45

3 счетчик 4, кварцевый генератор 5, ключи б и 7, коммутаторы 8 и 9, триггер управления 10, реверсивный счетчик 11, делителя 12 и 13,счетчик 14,триггер управления 15, ревер- Яо славный счетчик 16, делитель с переменным коэффициентом деления 17,де,литель 18, формирователь синусоидаль- ного сигнала 19, аналого-цифровой . преобразователь 20, счетчик 21 и индикатор 22.

Кварцевый генератор 5 соединен с сигнальными входами ключей б и 7, коммутатор 8 и 9 и входом делителя 18, выход которого соединен со входами коммутатора 9 и формирователя синусоидального сигнала 19. Выход формирователя 19 соединен со входом аналого-цифрового преобразователя 20, выход которого соединен со входом счетчика 21, а выход счетчика 21 — б5 с индикаторным табло 22. Выход ключа б соединен с суммирующим входом счетчика 11, выход ключа 7 — со входом счетчика 14 и входом делителя 12, выход которого соединен с первым вычитакщим входом реверсивного счетчика 11. Выход коммутатора 8 соединен со входом делителя с переменным коэффициентом деления 17 и входом делителя 13, выход которого соединен.со вторым вычитающим входом реверсивного счетчика 11, а выход счетчика 11 соединен с триггером .10, прямой выход которого соединен со входами правления коммутаторами 8 и 9. Выходы счетчика 14 соединены с индикаторным табло 22 и установочными входами делителя с переменным коэффициентом деления 17, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 16. Выход коммутатора 9 соединен .с вычитающим входом реверсивного счетчика 16, а его выход со входом триггера 15, выход которого соединен с управляющими входами коммутатора 9 и аналого-цифрового преобразователя 20. Блок задания 1 соединен с первым входом счетчика 4, выходы которого соединены с управляющими входами ключей 6 и 7, коммутатора 8 и проверяемым объектом 2, выход которого соединен со входом нульоргана 3. Выход нуль-органа 3 соединен со счетным входом счетчика 4.

Импульс начала измерения поступает с блока задания 1 на проверяемый объект 2, формируя единичное возмущающее воздействие, и на установочный вход счетчика 4, разрешая прохождение импульсов с генератора

5 через ключ 6 на суммирующий вход реверсивного счетчика 11, и записывает в нем число N .

Реакция проверяемого объекта 2 поступает на вход нуль-органа 3, который вырабатывает короткий импульс при прохождении выходного сигнала с объекта 2 через ноль. После первого прохождения выходного.сигнала через ноль счетчик 4 закрывает ключ б и открывает ключ 7. При этом в счетчике 14 записывается число и, соответствующее полупериоду частоты собственных колебаний проверяемого объекта 2, а на вычитающий вход реверсивного счетчика 11 с делителя

12 поступает число импульсов, равное

N2(1 . К моменту второго прохождения через ноль выходного сигнала проверяемого.объекта 2.в реверсивном счетчике 11 содержится число 1-йрф.

После этого счетчик 4 открывает коммутатор 8 и на вычитакщий вход реверсивного счетчика 11 через делитель 13 поступают импульсы с кварцевого генератора 5 с периодом . . При этом через время1 дМ(й„«+. содержимое реверсивного.счетчйка 11 равно нулю, триггер 10 опрокидывает-.

881680 ся, закрывает коммутатор 8 и дает разрешение на прохождение импульсов по входу управления коммутатора 9.3а это же время t число импульсов,прошедших через делитель с переменным коэффициентом 17 на суммирующий вход реверсивного счетчика 16, равно

ТОМ(й„k) (N IМ

Ng (— —,1 — „, . т.е. в счетчике 16 записываешься число; соответствующее фазовому углу и соответствующее частоте генератора синусоидального сигнала. Частота генератора синусоидального сигнала формируется путем деления частоты кварцевого генератора 5 делителем

18, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы, требуемой частоты и .скважности, а формирователь синусоидального сигнала 19 формирует из прямоугольного сигнала на выходе синусоидальный сигнал на выходе, жестко стабилизированный по амплитуде и фазе. После того как триггер 10 даст разрешение на прохождение импульсов. через коммутатор

9, очередной импульс с делителя 18 открывает коммутатор 9, и на вычитающий вход реверсивного счетчика 16 поступают импульсы с кварцевого ге- нератора 5. Когда содержимое счетчика 16 становится равным нулю,триггер 15 опрокидывается, закрывает коммутатор 9 и дает разрешение аналогоцифровому преобразователю 20 на измерение амплитуды синусоидального сигнала на входе. Число импульсов, соответствующее амплитуде сигнала на входе аналого-цифрового преобразователя 20, поступает в счетчик

21 и далее на индикаторное табло 22, отображая число, соответствующее коэффициенту относительного затухания проверяемого объекта.

Применение предложенного устройства позволяет сократить время измерения динамических параметров колебательных систем благодаря возможности проведения измерений при однократном воздействии на проверяемую систему и совмещения процесса измерения периода свободных колебаний с вычислением относительного коэффициента затухания. Предлагаемая схема формирования синусоидального сигнала позволяет получить синусоидальный сигнал, жестко стабилизированный по фазе и амплитуде, что позволяет новы сить точность измеряемого параметра относительный коэффициент затухания системы.

Формула изобретения

Устройство для определения параметров колебательных систем, содержащее блок задания, подключенный своим

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе свидетельство СССР

05 В 23/02, 1971. свидетельство СССР

05 В 23/02, 1978

1. Авторское

Р 377739, кл. G

2. Авторское

9 600529, кл. G (прототип). выходом к выходу устройства и к первому входу первого счетчика импульсов, вход нуль -органа подсоединен ко входу устройства, а выход — ко второму входу первого счетчика импульсов, выходом подключенного к первым входам ключей, вторые входы которых подсоединены к выходу генератора импульсов, а выход второго ключа подключен ко входу второго счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, в него введены первый делитель, второй делитель и последовательно соединенные первый коммутатор, третий делитель, 20 первый реверсивный счетчик, первый триггер, второй коммутатор, второй реверсивный счетчик, второй триггер, аналого-цифровой преобразователь, третий счетчик импульсов и индика25 тор, а также последовательно соединенные четвертый делитель и формирователь синусоидального сигнала, подсоединенный выходом ко второму входу аналого-цифрового преобразователя, а входом — ко второму входу второго коммутатора, третий вход кОторого подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, четвертый вход подсоединен к первому входу первого коммутатора, ко входу четвертого делителя и выходу генератора импульсов, второй вход первого коммутатора подключен к соответствующему выходу первого счетччка импульсов, третий вход

40 к выходу первого триггера, а выход через второй делитель подсоединен ко второму входу второго реверсивного счетчика, второй вход первого реверсивного счетчика — к выходу

45 первого ключа, третий вход через четвертый делитель — к выходу второго ключа, выход второго счетчика импульсов - ко второму входу второго делителя и второму входу ин$Q дикатора °

881б80,Составитель Г. Нефедова

Техред Е. Харитончик . Корректор Г. Решетник

Редактор Л. Плисак

Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9968/70 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4