Устройство для контроля динамических характеристик систем управления

 

О П И C А Н И Е. ()993213

ИЗОБРЕТЕИ ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ж г

-Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04. 08. 81 (2! ) 3326157/18-24 с присоединением заттвки РЙ (23) Приоритет (51)М. Кл, G 05 В 23/02

Гасударственный комитет

Опубликовано 30.01.83. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 30.01, 83 (53) УДК 62-50 (088. 8) во делам изобретений и открытий

В.Н, Чинков, С.A. Кравченко и В.Г. Разладой (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

С И СТЕМ УПРА В ЛЕН И Я

Изобретение относится к контролю динамических характеристик линейных систем автоматического управления, а именно частоты нулевой фазы.

Известно цифровое устройство для

5 контроля динамических параметров систем автоматического регулирования, содержащее последоват ел ьно соединенные генератор эталонной частоты, делитель частоты с переменным коэффи" циентом деления и цифровой управляемый преобразователь, преобразователь аналог"код, подключенный к двум параллельным цепям, каждая из которых состоит из последовательно соединенных множительного устройства и интег" рирующего счетчика, блок управления и логические элементы $1 ).

К недостаткам этого устройства следует отнести сложность схемной ре-20 ализации и недостаточно высокое быст" родействие. Сложно=ть вызвана использованием метода измерения вещественной и мнимой составляющих, основанном

2 на фур ье-преобразовании . Быстродействие ограничено поисковым алгоритмом частоты нулевой фазы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля динамических характеристик систем управления, содержащее последовательно соединенные формирователь импульсов, преобразователь фаза-код, блок переноса, сумматор, подключенный также к блоку задания номинального значения частоты ну" левой фазы и к анализатору знака фазы, преобразователь код"частота и пре« образователь код-аналог | 2

Устройство обладает двумя недостат" ками - ограниченными функциональными возможностями и недостаточно высокой точностью. Первый из этих недостатков объясняется тем, что прототип позволяет контролировать только частоту нулевой фазы и не обеспечивает контроля другой важнейшей динамической характеристики систем управления " ко" зффициентa усипе!iliH, Нед<)с в ы с О к а я <) v I «) c I s О 6 у с г1 о в ле и а и з ме р ением фазы между переходами си< напов через нуль, что приводит к существенному вггилнию помех, Особенно в выходном сигнале исследуемой системы, на точность измерения„

Цель изобретения — повышение точности измеоения и расширение функциональных возможностей за счег измере- 10 нил коэффициента уси:e!-:è

Поставленная цель достигаеTcH тем, .что в устройство.,содержащее формирователь импульсов, входом подключенг<ы и к выходу и сспеду е мог!) Объекта, 3 адат

1мпупьсов.

На чертеже приведена функциональная схема устройства,.

Устройство содержит задатчик 1 частоты нулевой фазы, сумматор 2, преобразователь 3 код-частота, преобразо вател ь 4 код -ан ало г, и ссг<е ду емый объект 5, формирователь 6 импульсов, преобразователь 7 напряжение-частота, анализатор 8 знака фазы, второй временной сепе ктор 9, пер вый временной селектор 0, счет <ик 11 импупь сов, 3 4 блок 12 деления и вычисг<итепь 13 арккосину<.а.

Задатчик 1 acò<)ò<,I нулевой фазы подключен поразрядно к реверсивному сумматору 2, выходы которого также поразрлдно подключены к преобразователю 3 код-частота, а выход последнего через преобразователь 4 код-аналог соединен с входом исследуемого объекта . К выходу объекта 5 подключены формирователь 6 импульсов и преобразователь 7 напряжение-частота.

Первый выход формирователя 6 импульсов соединен с управляющим входом вре мень<о го селе ктора 9 . Второй выход фор ми ро вателл 6 импульсов соеди нен с одним из входов анализатора 8 знака фазы и первым управляющим Иходом временного селектора 10, второй управляющий вход которого подключен к одному из управляющих выходов преобразователя 4 код-аналог, Второй управляющий выход преобразователя 4 соединен с вторым входом анализатора 8 знака фазы. Информационные входы временных сег екторов 9 и 10 объединены между собой и подключены к выходу преобразователя 7 напряжение-vacToTa. Выход временного селектора 9 соединен с вхо" дом счетчика 11 импульсов и с первым входом блока 12 деления, второй вход которого подключен к выходу временного селектора 10, а вь<ход через вычислитель 13 арккосинуса к счетному входу реверсивного сумматора 2.

Устройство работает следующим об" разом.

В исходном состоянии из задатчи" ка 1 частоты нулевой фазы в реверсивный сумматор 2 вводится код, пропорциональный номинальному значению частоты нулевой фазы. На выходе преобразователя 3 код-частота образуется последовательность импульсов, частота которых пропорциональна коду, записанному в реверсивный сумматор 2 °

Эти импульсы поступают на преобразователь 4 код-аналог, в котором реализуется метод ступенчатой аппроксимации синусоидального сигнала. Напряжение с выхода преобразователя 4 поступает на вход исследуемого объекта ", выходное напряжение которого подается на формирователь 6 импульсов и преобразователь 7 напряжение-частота, Пусть

О (,т,7 =(„1 gled g, $

U>ti)<.® ) <,<хг„В"у1 <+ —

Я )21

Формироватепь 6 осуществляет формирование импульсов в моменты перехода выходного напряжения системы через нуль, Выходное напряжение 0 (т.) исслеВьй дуемой системы 5 преобразуется прв" образователем 7 в пропор циональную частоту следования импульсов

t(t) = К u $t), (2) где К вЂ” коэффициент преобразования, 10

Выходная частота преобразователя подается на информационные входы временных селекторов 9 и 10.

На управляющий вход временного селектора 9 подаются импульсы, соответt5 ствующие переходу напряжения ) „(-} через нуль. Временной селектор 9 йор" мирует временной интервал, равный полупериоду выходного напряжения О (t) и в течение этого интервала времени

/ 20 пропускает импульсы частоты, ". с выхода преобразователя 7 на входь, счетчика 11 импульсов и блока 12 деления.

За время открытого состояния селектора 9 на счетчик 11 и блок 12 деле"

25 ния поступит коли чест во импульсов, равное к+4 (I f (t) d (M, 1, Ч или с учетом выражений (2) и (1}

30 1Ь-

Таким образом, показания счетчика 11 импульсов пропорциональны амплитуде выходного напряжения исследуемой системы и тем самым определяют коэффициент усиления системы, На управляющие входы временного селектора 10 поступают импульсы с вы" хода формирователя 6 импульсов, соответствующие переходу выходного напряжения О (t) через нуль из отрицатель5ЬФ ной области в положительную и с другого управляющего выхода преобразователя 4 код-аналог. Импульсы с выхода преобразователя 4 соответствуют мо" ментам перехода входного напряжения системы через максимум. Временной селектор 10 формирует временной интервал, соответствующий фазовому ин"

7l- 50 тервалу (— + g ) и в течение этого

2. интервала пропускает импульсы частоты f (t) с выхода преобразователя на второй вход блока 12 деления, Ko" личество импульсов, поступившее за

55 это время, равно

Щ2+

К 2. ) 1 (} 1(}= (щ Оеь„,и со5м (4) о

На выходе блока 12 деления обра3У(ЕТСR КОЛИЧЕСТВО ИМПУЛЬСОВ

1 и = — = СОЗ Р, Это количество импульсов поступает на вь::числитель 13 арккосинуса, на выходе

-<оторого образуется число импульсов, поопор циональное приращению частоты

Ь1 = К arccosN. Это возможно вслед 3

--ò,âèå того, что в области частоты ну. евой фазы частота пропорциональна

„"азе с коэффи циентом пропорциональ" ности К, Число импульсов Лй - вводится в сумматор 2 на суммирование или вь чи танис, в завиo:=èoñòè от знака фазового сдви — — выходного напряжения исследуемой системы у, Этот знак определяется анализатОрОМ 8 знака фазы, который задает режим работы сумматора 12, Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять не только частоту нулевой фазы, но и коэффициент усиления исследуемой системы, тем самым расширяются его функциональные возможности, Кроме того, устройство имеет более высокую точность измерения. Повышение

-оч ности с1 ало воз;-Ожным за счет интегральной обо-:áotêè выходного напряжения исследуемой системы при измер ени и составляющей, пропорц ион ап ьной фазовому сдвигу, что приводит к заметному уменьшению погрешности измерения фазового сдвига, вносимои помехами в выходном напряжении сис—: емы формула изобретения

Устройство для контроля динамических характеристик систем управления, содержащее формирователь импульсов, входом подключенный к выходу исследуемого объекта, задатчик частоты нулевой фазы, последовательно соединенные анализатор знака фазы, сумматор, преобразователь код-частота, преобразователь код-аналог, выходом подключенный к входу исследуемого Объекта, выход задатчика нулевой фазы соединен с вторым входом сумматора, а второй выход преобразователя код-аналог с ВХОдОм анализатора знака фазы, О T л и ч ающее с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей, оно содержит первый временной селектор, счетчик импульсов и последовательно соединенные преобразователь напряжение-час TQTа, второй временной селектор, блок деления, вычислитель арккосинуса, выходом подключенный к третьему входу сумматора, первый, второй, третий входы и выход первого временного селектора соеди нены соответственно с выходом преобразователя напряжение-частота, с выходом форми1О рователя импульсов и с вторым входом анализатора знака фазы, с третьим выходом преобразователя код-аналог и с вторым входом блока деления, второй вход второго временного селектора подключен к второму выходу формироват еля и мпул ь Go в а выход » «к входу счетчика импульсов, вход преобраэова" теля напряжение-частота обьединен с вх одом фор ми ро ват еля и мпул ь со в .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

И 280612, кл. G 05 В 2 /00, 1970, 2, Авторское свидетельство СССР

463949, кл. G 05 B 23/02, 1975 (прототип) .

Корректор M. Лароши

Под пи сное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, Составител ь 8. Кузин

Редактор Е, Лушникова Texpeg K.Ìûöüñ

Заказ 455/63 Тираж 872

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 0 Иосква„ Ж-g)„ Paymcwая наб,„ а. 4/g