Устройство для определения частотных характеристик импульсных систем автоматического регулирования

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическими

Республик (и)938265 (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 16,10.79 (21) 2831591/18-24 с присоединением заявки №(5t)M. Кл.

С 05 В 23/02

9юударствовЫ1 кемитет

СССР ае аалаи взебратеквй

N юткрытвя (23)Приоритет (53) УДК g2 50 (088.8 ) Опубликовано 23. 06, 82, Бюллетень № 23

Дата опубликования описания :»

В.A.Ñoñåäêà, И,Ф.Кочура и Л.Ф.Колойойцев у

=1 ..

Ф

8 т г

Днепропетровский ордена Трудового„.Крас ог горный институт им. Артема (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ИМПУЛЬСНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано для экспериментального определения частотных характеристик импульсных систем автоматическо5 го регулирования.

Известно устройство, содержащее генератор синусоидальных сигналов, подаваемых на вход исследуемой систе" мы, и регулятор (1). то

Недостатками данного устройства являются длительное время анализа, связанное с выводом системы в режим вынужденных колебаний, невысокая точность определения частотных характеристик при наличии помех. Это связано с тем, что амплитуда выходно

ro сигнала определяется путем стробирования ее в соответствующие мо" менты времени. Помеха, накладываясь 20 на выходной сигнал,.будет искажать его амплитудное значение, что и приведет к невысокой точности определения частотных характеристик.

Известно устройство, которое позволяет определять частотные характеристики импульсных систем f2).

Однако данное устройство обладает помехоустойчивостью, так как частотные характеристики определяются путем разложения выходного сигнала в ряд Фурье.

Известно также устройство для определения частотных характеристик импульсных систем автоматического регулирования, содержащее последовательно соединенные генератор частоты, делитель с переменным коэф" фициентом деления, первый генератор функций Радемахера, генератор функций Уолша косинусоидального сигна- ла, первый блок аналоговых ключей, первый блок задатчиков весовых коэффциентов, второй блок аналогов) х ключей, первый сумматор, первый пре образователь "напряжение-частота" ° первый счетчик импульсов и первый блок регистрации, а также последова

3 93826 табельно соединеные генератор функций

Уолша синусоидального сигнала, третий блок аналоговых ключей,.второй блок задатчиков весовых коэффициентов, четвертый блок аналоговых ключей, второй ;-.Умматор, второй преобразователь напряжение-частота, второй счетчик импульсов, второй регистратор, блок задания интервала интегрирования, третий блок задатчиков весо- щ вых коэффициентов и две группы блоков умножения, причем соответствующие выходы первого генератора функций Радемахера к соответствующим входам генератора функций Уолша синусоидального сигнала и первому входу блока задания интервала интегрирования, выход которого подсоединен к управляющим входам второго и четвертого блоков аналоговых ключей, соответствующие входы третьего блока задания весовых коэффициентов соединены с соответствующими выходами первого генератора функций

Уолша синусоидального сигнала, а выходы - с выходом устройства, вход устройства подсоединен к управляющим входам первого и третьего блоков аналоговых ключей и первым входом первой и второй групп блоков умножения, соответствующие входы первого и второго сумматора подключены к выходам соответствующих групп блоков умножения (3 3.

Однако блоки делителей с перемен35 ным коэффициентом деления являются самыми сложными в этом устройстве.

Действительно, на вход блоков деления поступает высокочастотный меандровый сигнал, а на выходе блоков ю деления частота сигнала должна быть ниже и для каждого делителя определяется выражением (оз + пи)„)(где u) частота, при которой определяется амплитудно-фазовая характеристика

45 импульсной системы, со и - частота работы импульсного элемента, n - -натуральный ряд чисел.

Частота на выходе делителя, определяемая выражением (м + п Юп), зависит еще и от требуемой точности аппроксимации гармонического сигнала функциями Уолша. Так как щ и зависит от исследуемой системы и может быть произвольной, а частоты ю, На которых определяется амплитудно-фазовая характеристика импульсной системы заранее не известны, то де-

Литель с переменным коэффициентом де5 4 ления должен иметь достаточно густую сетку частот (малыи шаг дискретности ), что усложняет устройство.

Кроме того, каждый канал, призванный определить составляющие амплитудно-фазовой характеристики соответствующей частоты гармоник, должен иметь свой коэффициент деления, что еще больше усложняет устройство. Этот недостаток можно несколько уменьшить, если определять частотные характеристики в некоторых специально подобранных точках, выбираемые таким образом, чтобы делитель с переменным коэффициентом деления был бы по возможности проще. Однако при этом no" является вероятность пропуска наиболее интересных участков частотных õàрактеристик импульсной системы,так как частоту ц мы уже не можем задавать независимо, Таким образом, известное устройство, имеет повышенную сложность и низкую точность определения частотных характеристик импульсных систем.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения частотных характеристик систем регулирования введены задатчик режимов,две группы блоков логики и, по числу частотных гармоник, цепочки, каждая из которых содержит последовательно соединенные делитель с постоянным коэффициентом деления, делитель с переменным коэффициентом деления, генератор функций Радемахера, подсоединенный соответствующими выходами к первым входам соответствующих групп блоков логики, и генератора функций Уолша, синусоидальные выходы которых соединены с шестыми входами первой и второй групп блоков умножения, косинусоидальные - с седьмыми входами первой и второй групп блоков умножения, причем входы делителей с постоянным коэффициентом деления соединены с выходом генератора частоты, выход первого генератора функций Радемахера подключен к вторым входам групп блоков логики, выход блока управления - к входу генератора частоты, второму входу блока задания интервала интегрирования и третьим входам групп блоков логики, выходы первой группы блоков логики - к четвертым входам первой и второй групп блоков умножения, вы38265

Т1 Т1

Т Ьых п) ® Т )"" Ж"

О "о к сов и-UJ>) (4t I() wg (w4(0 ) (t

35 (47

5 9 ходы второй группы блоков логикик пятым входам первой и второй групп блоков умножения и четвертым входам первой группы блоков логики, первый вход блока задания интервала интегрирования - с первым входом блока управления, На фиг.! приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 " функциональная схема блока умножения для определения действительных составляющих амплитудно-фазовых характеристик:, на фиг.3 « .Функциональная схема блока умножения для определения мнимых составляющих амплитудно-фазовых характеристик.

Реализация устройства основана на соотношении- которое связывает амплитудно-фазовую характеристикуимпульсной системы M (J w ) с амплитудно-фазовой характеристикой непрерывной системы M(jm ).

+ ш„

% (ju>)= —, %(j(Щ+псо ), (<)

QJ где оз - частота, при которой определяется вектор амплитудно-фазовой характеристики импульсной системы;

m - частота работы импульсного элемента; n - -натуральный ряд чисел.

Инимую составляющую выражения 1 ) амплитудно-Фазовой характеристики определим разложением выходного сигнала исследуемой системы по синусам

Так как частота о „ и w зависит от исследуемой системы, то опорные сигналы, которые формируются в устройстве, должны иметь сетку частот с достаточно малым шагом дискретности и с коэффициентом деления, кото" рые изменяются в достаточно широких пределах, что усложняет устройство.

Для упрощения делителей с пере10 менным коэффициентом деления, а, следовательно и всего устройства, осуществим такие преобразования спектра функции опорного сигнала, чтобы делители с переменным коэффициентом деления были выполнены не" зависимыми для частот (о и оп. Это упростит устройство и повысит точность определения частотных характеристик импульсных систем регулищ рования.

Рассмотрим для примера определение коэффициента a„ действительной составляющей и коэффициента Ь1 мнимой составляющей амплитудно-Фазовой характеристики импульсной системы.

Для определения этих коэффициентов необходимо выполнить следующие действия я щ " 0 (= щ D ч1((и+пи„(1- в-се

Z Т,Т.

1Ф1

23 Вьп ) — в"" о+ "("пМ,(М

О и=- ©! а действительную составляющую - раз" ложением выходного сигнала системы по косинусам ((д св,((%"{((=((" е 9I(j(+n n )=

6 (} .Т;,т

Х ь (t) Е: еов(щ=пюпр Ф (Я) 55 где Т;, Т, . - периоды, на которых осуществляется разложение функции в ряд Фурье.

Р I®> !- М= с 1.

Т1 — ) X®„(t) Stn() tat + — Х0ь „(ф) к

2 В Г

0 0 зМ(М-M0}.,gpss Э % (ц ))+

, }%(e „} = 1, . (5}

I где Т, Т„- периоды, на которых

1 ю осуществляется разложение функции в ряд Фурье.

Для доказательства пути создания делителя, в котором коэффициент деления выставляется независимо для частоты ц и ы „, введем следующие обозначения !

Щ MMh= т т1

nil- т(938265

Т1

7 и запишем выражения (4) и (5) в следующем виде:

Т1 г «(и«ип))» («)сов(и«и )tdt, о

Т1

n) S»stn«(tlcos(w-w„)tdt u (о)

0 т„ 0 (и шп) S »su> («)в«п(ш«и )tdt «. о

Т1

) i<(t)©o 5(®- „) Ю"-Ь щ о

Учитывая, что

51 1 (® (вп)t=>1(1® .009 Ю„t

М(10-ю„) t=s1)lLUt. соьв g-со)5Q)$ ° 1пщ $

Ь (е) "

<0s(d®0ft=eos tut.coo и)„ф-eall(ОФ, ..51р e„t

O0S build„) t =СОЯИ4-СО):) 03ф+91й ФЬ. 91ПЦ)п, (-.в) 25 выражения б и 7 перепишу ся в следующем виде:

Т1

) "»= »и(»в„,«(»)сов(и и„)»«» во

0 т1

Т1

+»в,„(в)в)п(ш-и„)»«»фарш ()»

0 т1

«Сов (uo«wn)tdt-)» (в)оов() ) ) (0

Т1

+«(ш-wn) S хв„„(»)сов(и-wn) tdt=

Т1

=4М) Xabtx(t) cosu3t cosa„teу

Т1

45 п 1»su»(tIsinwtsln w„tdtit(w ш )„ с

0 и

Т уф()(о ш» со9 „td81рШ1 1ПЯ g)„50

T р ь).

1 (1O) Т

b<=%w(S X>>z(tls n(w«wÄ )t dt s о

1 т1

»Вор(В)Sin(w-w )tdt)+«(w Х («)«

0 0

«»n(w-wn) tdt - )»во«(в)в«п (и-wÄ)tdt) 0

Т1 Т1

+цш-w„) S в«п(шш„)(до«пи) »во,„(в) «

Т 0

Т„

«stnwt cos шпон»«ошп »во«(о)савш«

Tl

«в«п шп««)««l(io-и„) ) Хвв,«(«)(в«пи» «

Т1

«cos u)„t -соз кА - sin и) )Ж (11) Как видно из выражения (10) и (11) частоты w и w развязаны, что позволяет выполнить делитель с переменным коэффициентом. деления для каждой частоты в отдельности, а не для суммы и разности частот, как это требует выражение (2 ) и (3).

Кроме того, делители при частоте отличаются друг от друга только множителем, который принимает значения оТ 1 до fl . ЭтО пОзвОляет ввОдОм делителей с постоянными коэффициентами деления делители при частотах

Мп сделать одинаковыми, т.е. унифицировать аппаратуру.

После преобразований, под интегралом, как это видно из выражений (10) и (11), стоят более сложные выражения, чем в известном. Но эта математическая сложность не существенно усложняет устройство, так как умножение в предлагаемом устройстве осуществляется практически так как в известном. Для этого представим гармонические функции, входящие в выражениях (10) и (11), в виде ряда

Фурье"Уолша, а затем перемножим эти ряды, что возможно, так как функции

Уолша мультипликативны. При перемножении функций Уолша (сложение по модулю два) получаем новые функции

Уолша с новыми коэффициентами. Этот прием позволяет предложить схему перемножения трех функций незначительно отличающуюся от схемы перемножения двух функций. Отличие состоит в добавлении логического блока, синтезирующего новые функции

Уолша и в методике расчета коэффициентов усилиения блока задания весовых коэффициентов.

Устройство (фиг.l) состоит из генератора 1 частоты, делителя 2 с переменным коэффициентом деления, 9 9382 генератора 3 функций Радемахера,генератора 4 функций Уолша синусоидального сигнала, блока 5 эадатчиков весовых коэффициентов > исследуемой системы 6, генератора 7 функций Уолша косинусоидального сигнала, блоков

8 и 9 аналоговых ключей, блоков 10 и

11 задания весовых коэффициентов блоков 12 и 13 аналоговых ключей, блока 14 задания интервала интегри- 10 рования, первой группы блоков 15 логики, второй группы блоков 16 логики, задатчика 17 режимов, делителей 18 с постоянным коэффициентов деления

1 делителей 19 с переменным коэффициен- 1s том деления, генератора 20 функций

Радемахера генератора 21 функций Уол-. ша, имеющих синусоидальные и косинусоидальные выходы, первая группа блоков 22 умножения для определения дей- gp ствительных составляющих амплитудно-фазовых характеристик, вторая группа блоков 23 умножения для определения мнимых составляющих амплитудно-фазовых характеристик, сум- 25 матор (для определения действительной части амплиутдно-фазовой характеристики) 24, преобразователь и напряжение-частота 25, счетчик 26 импульсов, блок 27 регистрации, сум- зв матор (для определения мнимой составляющей амплитудно-фазовой характеристики ) 28, преобразователь напряжение-частота 29, счетчик 30 импульсов, блок 31 регистрации.

Блок умножения для определения действительной части амплитудно-фаэовой.характеристики блок умножения первой группы представлен на фиг.2 и состоит из первого 32 и второго 33 блоков логики первого 34 и второго 35 блоков аналоговь1х ключей, первого 26 и второго 37 эадатчика весовых коэффициентов, блоков 38 масштабирования, инвертора 39, первого

40 и второго 41 сумматоров аналоговых ключей 42 и 43.

Блок умножения для определения мнимой части амплитудно-фаэовой характеристики (блок умножения второй группы ) представлен на фиг.3 и состоит из первого 45 и второго 46 блоков логики, первого 47 и второго

48 блоков аналоговых ключей, первого

49 и второго 50 задатчиков весовых

55 коэффициентов, масштабных блоков

51, инвертора 52, nepaoro 53, второго 54 и третьего 55 сумматоров, аналоговых ключей 56 и 57.

Все блоки, эа исключением генераторов функций Радемахера, генераторов функций Уолша, блоков логики и эадатчиков весовых коэффициентов, являются стандартными блоками, что касается нестандартных блоков, то они легко могут быть выполнены из стандартных элементов. Например, генератор функций Радемахера срс" тоит из цепочки последовательных делителей на два и если на его вход подается какая-то меандровая функция, то на его выходе будет tl ме" андровых функций, Причем, частота каждой последующей в два раза ниже, чем каждой предыдущей, а низкая час" тата функций Радемахера определяется частотой гармонического сигнала, который затем будет синтезироваться иэ функций Уолша..

Генератор функций Уолша представ-, ляет собой логический блок в котором осуществляется перемножение функций Радемахера. Причем на выходе генераторов функций Уолша присутству-, ют не все функции Уолша,а только те, которые учавствуют в аппроксимации синусоидальных и косинусоидальных сигналов..

Задатчик весовых коэффициентов представляет собой операционный усилитель на и входов, где коэффициент усиления по каждому входу равен коэффициенту определяемому путем разложения синусоидальной или косинусоидальнай функции в ряд Фурье-Уолша.

Логические блоки определяют, время интегрирования слагаемых в выраже ниях (10) и (11) . Логические блоки

15, определяющие время 0-Т/1, в течение которого интегрируются первые два слагаемых в выражениях (10) и (11), могут быть выполнены как.сумматор частот { 3 ) или как счетчик, в который за время, равное пери)оду частоты ю„, заносятся импульсы, соответсвующие высшей функции Радемахера этой частоты. Затем на вычи" тающий вход этого счетчика подаются импульсы высших функций Радемахера двух частот: u)„è м„ . В течение времени, соответствующего вычитанию числа, записанного в счетчике,выходные сигналы логических блоков 15 открывают соответствующие ключи блоков умножения.

Логические блоки 16, определяющие время Т -Т„, в течение которого ин

Действительная составляющая ао основной гармоники определяется блоками 8, 10 и 12, а мнимая составляющая Ьоосиовной raрмоники определяется блоками 9, 11 и 13. При определении а о и Ъо выходной сигнал исследуемой системы поступает на входы блока ключей 8 и 9, на управляющие входы которых поступает сигнал с выхода генераторов 7 и 4 функций Уолша.

Выходные сигналы генератора 7 содержат функции Уолша, используемые для апроксимации косинусоидальных сигналов, а выходные сигналы генератора 4 содержат функции Уолша, используемые для аппроксимации синусоидальных сигналов. В блоках 8 и 9 осуществляется умножение выходного сигнала исследуемой системы

11 93826 тегрируется третье слагаемое выражения (10 ), могут быть выполнены как вычитатели частот (3), или как счет" чик, в который, так же и в логические блоки 15, за время, равное периоду и) . заносятся импульсы высшей функции

Рвдемахера этой частоты. Затем на суммирующие входы этого счетчика поступают импульсы высшей функции

Радемахера той из частот а„ и ж„ о которые меньше по абсолютному значе-: нию, а на вычитающий вход поступают импульсы функции Радемахера той из частоты„и w, которая больше по абсолютному значению. В течение 15 времени, соответствующего вычитанию числа (после времени Т1), выход : ные сигналы логических блоков 16 открывают соответствующие ключи блоков умножения. 20

Устройство работает следующим образом.

Первый режим - подготовка к ра" боте. при этом делителем 2 задается частота, например м1, по кото- д рой определяется амплитудно-фазовая характеристика импульсной системы, а на делителях 19 выставляется коэффициент деления, который определяется частотой работы импульсного элемента. Причем, и-ый канал имеет самый низкий коэффициент деления, и-1 канал делит поступающие импульсы на два, л -2 канал — на три и т.д. Частота импульсов на выходе делителя 19 соответствует высшей функции Радемахера, которая определяется требуемой точностью аппроксимации и частотой аппроксимируемого сигнала. Ввод делителей 18 позволя- 40 ет выполнить делители 19 одинаковыми, что упрощает устройство, По сигналу "Подготовка" блок 17 управления после появления импульса, соответствующего изменению знака низшей функции Радемахера частоты щ„ (вход 1 блока 17) дает команду логическим блокам 15 и 16 для записи в реверсивный счетчик количества импульсов высшей функции Радемахера за время, соответствующее низшей функции Радемахера частоты ш,.

Второй режим - измерение. Он осуществляется после того, как в логические блоки 15 и 16 занесены импуль55 сы высшей функции Радемахера за время,.соответствующее периоду частоты

Ш, На блок 17 управления поступает сигнал нИзмерение".При этом режиме

5 12 импульсы с генератора 1 стабильной частоты поступают на входы делителей

2 и 18. На выходе делителя 2 появляется меандровая функция, которая используется для аппрксимации гармонических сигналов частотой и3„. С выхода делителя 18 импульсы поступают на делители 19, на выходах которых появляются меандровые функции для аппроксимации гармонических сигналов гармоник, т.е. для аппроксимации сигналов Ш„, ж„, Ъыл и т.д.

С выхода делителя 2 импульсы поступают на вход первого генератора

3 функций Радемахера, а затем на входы генераторов 4 и 7 функций

Уолша.

В генераторе 4 функций Уолша путем сложения по модулю два из функций Радемахера формируются только те функции Уолша, которые затем используются при аппроксимации синусоидального сигнала, а в генераторе

7 функций Уолша - формируются только те функции, которые затем используются при аппроксимации косинусоидального сигнала. Функции Уолша с выхода генератора 4 функций Уолша подаются на блок весовых коэффициеНТое в качестве которого используется операционный усилитель на и входов. На выходе блока 5 будет сформирована -синусоида, которая подается на исследуемую систему 6, на выходе которой появится сигнал, в спектре которого, кроме основной гармоники, будут присутствовать и дополнительные гармоники, определяемые выражениями чз„+ +м,„., и)„+ о и т.д °

938265 l4 где x(t) - выходной сигнал исследуемой системы;

Чо(й), W (t) - функции Уолша для аппроксимации косинусоидального и синусоидального сигналов;

Ь и а - коэффициенты разложения косинусоидальных и синусоидальных функций по системе функций Уолша.

Поскольку функции Уолша принимают значения +1 или -1, то умножение заменяется суммированием функции x(t), взятой с соответствующими весовыми коэффициентами а д и Ь . Суммирование осуществляется сумматорами

10 и 11, в качестве которых может быть использован операционный усилитель на п входов. С выхода сумматоров 10 и 11 сигнал поступает на аналоговые ключи 12 и 13, назначение которых пропустить сигнал с выхода

10 и 11 в течении периода основной гармоники. Это осуществляется блоком

14 задания интервала интегрирования, вход которого подключен к самой низкочастотной функции Радемахера.

По управляющему сигналу, поступающему с блока 17 управления, блок задания интервала интегрирования открывает ключи 12 и 13.

Таким образом напряжение на выходе блоков 12 и 13 будет пропорци- 40 онально действительной ао и мнимой

Ьо соответствующим основной гармоники амплитудно-фазовой характеристики импульсной системы.

Теперь рассмотрим определение коэффициентов а и Ь . С выхода генератора 1 импульсов через делитель 18 с постоянным коэффициентом деления и делитель 19 с переменным коэффициентом деления импульсы поступают на

so генератор 20 функции Радемахера, а затем на генератор 21 функции Уолша.

На выходах генератора 21 функций Уолша формируются две группы выходных сигналов содержащие функции Уолша, 55 используемые в дальнейшем для аппроксимации синусоидальных сигналов (эта группа выходов поступает на шестые входы блока 22 и 23 умножения, 13 на гармонические функции согласно выражениям

Х®СОщ1=Х®(Ь Ф (4)4b

22 и 23 умножения)

Кроме того, с выхода генераторов

20 и 3 функций Радемахера сигналы поступают на входы логических блоков

15 и 16. В логических блоках 15 определяется время, соответствующее пределам интегрирования первых двух слагаемых выражения (10) и (11), а в логических блоках 16 определяется время, соответствующее пределам интегрирования третьего слагаемого выражения (10) и (11).

Рассмотрим теперь более подробно работу блока умножения для определения действительной части амплитуднофазовой характеристики (блок умножения первой группы), Как видно из фиг.2 блок умножения имеет шесть входов. На вход 1 подается входной сигнал исследуемой системы, на вход

2 подается cos (t), на вход 3 sin%„t (м„ - частота, на которой определяется амплитудно-фазовая характеристика импульсной системы). На выходы

4 и 5 подаются сигналы с выходов логических блоков 15 и f6, а на вход

6 подается з1п м„t, а на вход 7 сова„с,В блоке 22 осуществляется перемножение указанных сигналов согласно выражению (10).

Для упрощения блоков умножения которые должны выполнять функций согласно подинтегральным выражениям, в логических блоках 3? и 33 происходит формирование новых функций Уолша, соответствующих произведению аппроксимированных функциями Уолша синусоидальных и косинусоидальных функций, входящих в выражения (9).

Так. как функции Уолша принимают значение +1 или -1, то в логических блоках 32 и 33 происходит сложение по модулю два соответствующих функций

Уолша. Далее, с выхода логических блоков 32 и 33 сигналы поступают на управляющие входы блоков ключей

34 и 35, на аналоговые входы которых поступают сигналы с выхода исследуемой системы, а затем с выхода блоков ключей сигналы поступают на входы блоков 36 и 37 задатчиков весовых коэффициентов. На выходах бло=;

КоВ 36 и 37 появятся, сигналы, кото65 16 где M< - частота при которой определяется амплитудно-фазовая характе". щ ристика; и3>- частота работы импульсного элемента.

flo сигналу "Измерение" ключ 42 закрывается и на первый вход третьего25 сумматора 44 подаются сигналы, соответствующие двум первым подинтегральным выражениям соотношения (10).

1То этсичу сигналу на вычитающие входь! счетчиков блоков 15 подаются импуль- Зо сы, соответствующие высшим функциям

Радемахера, иэ генераторов 3 функций

Радемахера и соответствующих генераторов 20 функций Радемахера-;--Ключ

42 будет закрыт до тех пор, пока происходит вычитание из числа, запи-. санного в счетчиках логических блоков 15.

15 рые будут пропорциональны-первым двум подинтегральным выражениям состояния (10), а после масштабных блоков 38 сигналы будут равны этим подинтегральным выражениям. Сигнал с выхода блока 37 через масштабный блок 38 и инвертор 39 подается на первый сумматор 40. С выхода первого сумматора 40 через аналоговый ключ 42 сигнал подается на первый 1о вход третьего сумматора 44. Назначение ключа 40 состоит в том, чтобы пропустить сигнал с выхода сумматора 40 в течении времени Т„, определяемым выражением 15 т

Ю1+ Юп с

При обнулении счетчиков логических блоков 15 ключ 42 закрывается 40 и одновременно поступает команда на снятие запрета с логических блоков

16, что приводит к появлению управляющих потенциалов на входах ключа 43.

Ключ 43 открывается и сигналы с выходов задатчиков 36 и 37 весовых коэффициентов через масштабные блоки 38 подаются на входы сумматора

41 а затем через ключ 43 на второй вход сумматора 44. Ключ 43 открывает- 5О ся на время, равное разности Т;- Т„, (Т " это время периода, соответствующего частоте щ„- ы„, что обеспечивает пропускания на сумматор 44 сигнала, соответствующего третьему слагаемому выражению (10 1

Время определяется следующим образом. По сигналу "Подготовка" в счетчики логи вских блоков 16 поступают импульсы, соответствующие высшей функции Радемахера частоты (v„, По сигналу "Измерение" на суммирующий вход счетчиков логических блоков 16 поступают импульсы меньшей из час".тот о„ и ы„, а на вычитающий входимпульсы большей иэ частот м„ и ю .

tl

Ключ 43 открыт с момента Т1 до тех пор, пока идет процесс вычитания.

При достижении нулевого значения в показаниях счетчиков логических бло ков 16 ключ 43 разрывает цепь.

Таким образом блок 22 формирует сигналы, соответствующие выражению (10)(без интегрирования ).

Аналогичным образом работают блоки

22 по определению коэффициентов а, Э

Сигналы, равные коэффициентам ао, а, а, аg подаются на сумматор

24, затем преобразователем напряжение-частота 25 превращается в последовательность импульсов и подается на счетчик 26, а затем на регистрирующий блок 27, Блок 27 после окон чания времени, соответствующему самой низкой частоте, по которой осуществляется Фурье-анализ, выдает значение, соответствующее проекции вектора амплитудно-фазовой характеристики импульсной системы на действительную ось при частоте.

Работа блока 23 по определению мнимой части амплитудно-фазовой ха рактеристики (блок умножения второй группы) аналогична работе блока 22, но его алгоритм составлен согласно

-выражению (11), Блок 23 (фиг.3 ) так же как- и блок 22 имеет шесть входов

Однако на вход 3 блока 23 подается

cosh)„t а на вход 2 - з (пщ„й. Определение коэффициента b осуществляется по выражению (11) подобному (10), что розволяет йостроить блок

23 умножения по тому же алгоритму, что и блок 22.

В блоках 45 и 46 происходит формирование новых функций Уолша, кото-. рые затем поступают на управляющие входы ключей 47 и 48, а затеи на задатчики весовых коэффициентов.На выходах блоков 49 и 50 появляются сигналы, пропорциональные подинтегральным выражениям соотношения (11). После масштабирования (блоки

51) инвертирования (блок 52 ) на входы сумматоров 53 и 54 поступают сигналы, равные подинтегральным выражениям соотношения (11) ° Ключи 56 и 57, управ17 9382 ляемые логическими блоками 15 и 16, пропускают сигналы, соответствующие пределу интегрирования выражения (11), Работа логических блоков 15 и

16 по управлению пределами интегрирования аналогична описанной.

Таким образом на выходе блока

23 появится сигнал, равный коэффи-., циенту Ь, Аналогичным образом работают. блоки 10

23 по определению коэффициентов Ь, Ь ф ° ° ° ф °

Сигналы, равные коэффициентам

Ь, Ь, Ь, Ь,..., подаются на сумматор 28, а затем на преобразователь напряжение-частота 29. С выхода преобразователя напряжение-частота 29 импульсы прдаются на счетчик 30, а затем на регистрирующий блок 31, на выходе которого, после окончания 20

Фурье-анализа, получают значение, соответствующее проекции вектора амплитудно-фазовой =характеристики импульсной системы на мнимую ось °

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает определение частотных характеристик импульсных и цифровых систем, что позволит добиться оптимального функционирования этих систем за более короткое время.

Формула изобретения

Устройство для определения частотных характеристик импульсных систем автоматического регулирования, содержащее последовательно соединенные генератор .частоты, делитель с переменным коэффициентом деления, первый генератор функций Радемахера, генератор функций Уолша косинусоидального сигнала, первый блок аналоговых ключей, первый блок задатчиков весовых коэффициентов, второй блок аналоговых ключей, первый сумматор, первый преобразователь

Напряжение-частота, первый счетчик импульсов и первый блок регистрации, 50 а также последовательно соединенные генератор функций Уолша синусоидального сигнала, третий блок аналоговых ключей, второй блок задатчиков весовых коэффициентов, четвертый

55 блок аналоговых ключеи, второи сумматор, второй преобразователь напряжение-частота, второй счетчик импульсов и второй регистратор, а

6 18 также блок заданил интервала интегри- рования, третий блок задатчиков весовых коэффициентов и две группы блоков умножения, причем соответствующие выходы первого генератора функций Радемахера подключены к соответствующим входам генератора функций Уолша синусоидального сигнала и входу блока задания интервала интегрирования, выход которого подсоединен к управляющим входам второго и четвертого блоков аналоговых ключей, соответствующие входы третьего блока весовых коэффициентов соединены с соответствующими выходами первого генератора функций Уолша синусоидального сигнала, а выходык выходам устройства, вход устройства подсоединен к управляющим вхо-дам первого и третьего блоков аналоговых ключей и первым входам первой и второй групп блоков умножения, соответствующие входы первого и второго сумматора подключены к выходам соответствующих групп блоков умножения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения частотных характеристик, введены задатчик режимов, две группы блоков логики, по числу частотных гармоник, цепочки, каждая из которых содержит последовательно соединенные делитель с постоянным коэффициентом деления, делитель с переменным коэфФициентом деления, генератор функций

Радемахера, подсоединенный соответствующим выходом к первым входам соответствующих групп блоков логики и генератора Функций Уолша, синусоидальные выходы которых соединены с шестыми входами первой и второй группы блоков умножения, косинусоидальные - с седьмыми входами первой и второй групп блоков умножения,причем входы делителей с постоянным коэффициентом деления соединены с выходом генератора частоты, выход первого генератора функций Радемахера подключен к вторым входам групп блоков логики, выход блока управления - к входу генератора частоты, второму входу блоков задания интервала интегрирования и третьим входам групп блоков логики, выходы первой группы блоков логики — к четвертым входам первой и второй групп блоков умножения, выходы второй группы блоков логики - к пятым входам первой и второй групп блоков

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

19 938265

20 умножения и четвертым входам первой 1. Авторское свидетельство СССР группы блоков логики, первый вход 1 196967 кл, Я 05 В 23/00, 1967. блока задания интервала интегрирова- 2. Авторское свидетельство СССР ния - к первому входу блока управле- Ю 633975, кл. Q 05 В 23/00, 1978. ния. 3. Зарецкий M.Í. и Новлиович М.Е.

Сигнализаторы частоты с кольцом фазовой автоподстрайки. Л., "Энергия". (прототип),