Устройство для определения оценок частотной передаточной функции Советский патент 1985 года по МПК G05B23/02 

Од 4

Од О)

со

fO

15 1 Изобретение относится к аналоговым вычислительным машинам, в. частности к устройствам, в которых вычислительные операции выполняются путем измерения электрических величин. По Основному авт. св. № 1089552 известно устройство для определения оценок амплитудно-частотной характеристики, т.е. модуля частотной передаточной функции, содержащее первый узкополосный фильтр выход которого подключен к входу первого квадратора, интегратор, выход которого соединен с входом регистратора, усилитель с переменным коэффициентом усилия, управляющий вход которого является входом задания коэффициента усилия устройства, а вход первого узкополосного фильтра - входом задания исследуемо го сигнала устройства, первый и второй инверторы, второй квадратор и второй узкополосный фильтр,вы ход которого подключен к входу втор го квадратора, выход которого соеди нен с первым входом интегратора и входом второго инвертора, выход которого подключен к входу усилителя переменным коэффициентом усиления, выход которого соединен с вторым входом интегратора, третий вход которого подключен к выходу первого инвертора, вход которого соединен с выходом первого квадратора, а вход второго узкополосного фильтра является входом задания входного сигнал устройства Q . Однако данное устройство определяет только амплиту;(но-частотную характеристику. Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности определения фазочастотной характеристики. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит третий инвертор, третий узкополосный, фильтр, третий квадратор, второй усилитель с переменным коэффициентом усиления, второй интегратор и второй регистратор, выход третьего узкополосного фильтра соединен с входом третьего квадратора, подключенного выходом к первому входу второго интегратора, к выходу которого подсоединен второй регистра92тор, выход второго инвертора соединен с входом второго усилителя с переменным коэффициентом усиле- ния, к выходу которого подсоединен второй вход второго интегратора, третий вход которого соединен с выходом первого инвертора, вход третьего узкополосного фильтра соединен с входом объекта и через третий инвертор с его выходом. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит последовательно соединенные исследуе1Ф1й объект , первый узкополосный фильтр 2, первый квадратор 3 и первый инвертор 4, образующие канал, на вход которого поступает сигнал, а выход которого соединен с входом интегратора 5, на который поступает также выходной сигнал второго канала, состоящего из последовательно соединенных второго узкополосного фильтра 6, второго квадратора 7, второго инвертора 8 и усилителя 9 с переменным коэффициентом усиления, кроме того, выход второго квадратора 7 соединен с входом интегратора 5, соединенного с регистратором JO, входной сигнал одновременно подается на первый и второй каналы, а также и на третий канал, состоящий из инвертора 11 и последовательно соединенных третьего узкополосного Т фильтра 12 и третьего квадратора 13, выход которого соединен с одним из входов второго интегратора 14, выход которого соединен с вторым регистратором 15, а второй вход - с выходом усилителя 16 с переменным коэффициентом усиления, вход которого подсоединен к выходу инвертора 8, третий вход второго интегратора 14 соединен с выходом инвертора 4, выход объекта I через инвертор I1 связан с входом третьего узкополосного Дильтра 12. Устройство работает следукидам образом. Определение амплитудно-частотной характеристики объекта производитоя по спектральной плотности подавляемых составлжщих входного сигнаS.,j(w) 8у(ы) - S,j(oo) - S(W)l-}Y(JMf, где S(cj) и SU(GJ) - спектральные плотности вхо ного и выходного сигналов объекта; (iw)j - амплитудно-ча стотная харак теристика. Таким образом,по отноиению диспер сии на определенной частоте подавляе мых составляющих входного сигнала и самого входного сигнала можно определить оценку l |W(jco)|J, по которой не сложно найти значение |V Сjw)j Фазочастотная характеристика объе та определяется по спектральной плот ности S( СО ) разности вводного и выходного сигналов объекта,которая свя зана соспектральными плотностями входного и выходного сигналов ВЫражением .. )(i(o)lcos J(«)jSx((.J + ЗЛы ). По .отношению алгебраической суммы rs( со) - SU(M ) к спектральной плотности входного сигнала ) можно определить оценку (j(d)| xcosi Л (j(j))l , по которой при известном (j(«))| несложно найти значение J(W). Устройство работает следующим образом. СлучайШ)1й сигнал x(t) поступает одновременно на объект 1, фильтры 6 и 12 первого, второго и третьего каналов соответственно. С помощью фильтров 2 и 6, квадраторов 3 и 7 находится мгновенное значение мощности выходного и входного сигналов объекта на заданной частоте. Дпя получения дисперсии подавляемых .составляющих входного сигнала вы ходной сигнал квадратора 3 инвертируется инвертором 4 и совместно с сигналом квадратора 7 поступает на интегратор 5, на выходе которого ;регистр1фуется регистратором 10.Одновременно выходной сигнал квадратора 7 поступает на инвертор 8 и усилитель 9 с переменным коэффициентом усиления, выход которого соединен с одним из входов интегра тора 5. Таким образом, на входе интегратора 5 суммируются мгновенные значения мощности подавляемого спектра входного сигнала, инвертированного, усиленного самого входного сигнала, а на выходе получается сигнал, пропорциональный разности S (со ) - aS((u), где а - коэффициент усиления усилителя 9. Изменяя а, добиваются нулевого напряжения на выходе интегратора 5 и по значению а можно судить о частоте настройки узкополосных фильтров S(w) - aS((,))0; о - Stjliil S,(w) С помощью фильтра 12 и квадратора 13 находится мгновенное значение мощности разности входного и выходного сигналов объекта. Для зтого выходной сигнал объекта инвертором 11 инвертируется и подается на вход фильтра 12. Дпя получения дисперсии )+Si,( со ) выходной сигнал квадратора 13 совместно с выходным сигналом инвертора 4 поступает на интегратор 14, на выходе которого регистрируется регистратором 15. Одновременно выходной сигнал инвертора 8 поступает на усилитель 16 с переменным коэффициентом усиления, выход которого соединен с одним из входов интегратора 14. Таким образом, на входе интегратора 14 суммируются мгновенные значения мощности разности входного и выходного сигналов, инвертированных выходного, усиленного входного сигналов, а на выходе получается сигнал, пропорциональный алгебраической сумме S(GO) - bS(to) - Sy(co), где b - коэффициент усиления усилителя 16. Изменяя Ь, добиваются нулевого напряжения на выходе и по Ъ можно найти величину l-2lV4(jcj)| cos 5{w)j на частоте настройки узкополосных фильтров h - -S iHLl-§aIl I -, s,(co) Зная коэффициенты а и Ъ, не трудно установить значения -KCKOivOjix характеристик на частоте настройки фипьтров. Предлагаемое устройство позволяет одновременно получать оценки ампли- тудно-частотной и фазочастотной ха5М6Д669

рактеристик объекта и может найти при- статистической динамики в металлурги менение при идентификации объектов ческой, химической и других обяасуправления и решении других задач тях промьшшенности.