Фазометр для исследования систем автоматического управления Советский патент 1985 года по МПК G01R25/00 

00

о

00

о |

I

Изобретение ггг(шсится к ичморигельип; технике н мпжет быть использовано при проведении лабораторных ис:с.чсдоваиий пинамических свойств систем, лятоматнческого управления или их отдельных звеньев, а тякже и MOjiGjifiii, и является усовергленстяованнем устройства но авт. св. № 1049825.

Цель изобретения - расширение функцион.ольмых возможностей за счет изьтерения величины перерегулировани для временной характеристики, что гфинодит к распгкрению диапазона изм рения временных параметров исследуемого объекта о

На фиг. 1 изображена функциональная схема фазометра с изображением электрических схем ее блоковj на фиг. 2 - эпюры сигналов, поясняюпие работу фазометра; la фиг „ 3-переходные процесср.т в иccлeдyeмo объекте первого (инерционного) порядка.

Фачометр солерж1тт генератор 1 синусоидальных колебаний инфранизкой частоты, исс;гедуемый объект 2, блок 3 включения, нуль-орган 4, первый 5 и второй 6 интеграторы, первый 7 и второй 8 измерительные приборы, индикаторы 9 и 10 включеН1 я фазометра в работу (лампы накаливания) , фиксатор 11 периода, блоки 12 и 13 развязки, двухобмоточный лагометр 14, блок 15 сравнения на два входа, чувствительные реле 16 19 и их реле-повторители 20 - 23, тумблер 24 блока 3 включения на два положения Измерение и Сброс и на три направления, блок 25 постоянного тока, входные перемен(1ые резисторы 26 и 27, кинематически соединеьные с элементодМ настройки генератора 1, релейные элементы 28 и 29 диоды 30 - 34, третий измерительный прибор 35.

Указаны также (фиг. 1) контакты чувствительных реле 16, 17, 18, 19 соответственно: 16.1 - 19.1, контакTbi реле-повторителей 20 - 23 соответственно: 20.1, 20.2, 21.1,, 21.2, 21.3, 22.1, 22.2, 23.1, 23.2, контакты релейных элементов 28, 29 соответственно 28.1, 29.1, 29,2.

Клок 3 включения соединен с генератором 1, с индикатором 9, с цепями обратных связей интеграторов 5

08072

и 6 и с. цепям - шатания лулт -органа 4 и фиксатора 11 периода. Вькод генератора 1 через исследуе плй объект 2 подключен к нходу нуль-органа 4, 5 к входу ф1;ксатора 1 1 перио;и и через контакты 23.2 входной pesnciop 27 интегратора 6 - к входу ):тельного прибора 8 и через разнязываищий блок 13 к одной обмотке лагометра 14,

10 а также выход и}1тегратора 6 соединен с одним входом б.гока 15 сравнения и через диод 34 с обмоткой реле 29, контакты 29.1 самоблокировки которс го подключены к цепи питания нуль15 органа 4 и фиксатора 11 периода. Блок 25 постоянного тока бло-:а 3 включения через 24 к: кгч-гтлкты 21,2 подключен к входному пс-ремен} ому резистору 26 интеграг-ора .

0 Выход последнего соедине с лх(;;.,ом измерител1 ного прибора 7, с обмоткой рел( 28, с одним из входов блока 15 срав1;ения и через разв зыпающий б.чок 12 с другой обмотко;; лаго5 метра 14. Выход, блока 15 сра -:не{р;я подклк;чен через контакть; 28.1 и 29,1 к входу третьего измерителы-:: го прибора 35. В исход1 ом по.тожении тумблер 24 блока 3 включения устлповлс}

Q в поло ергие Сброс, все реле ;-;ыключены. Генератор 1 синусоида:;;: пьв сигнал не i-енерпрует. Индикаторы 9 и 10 вык1почены. Порог срабатывания реле 28 выбран на уровненаксплси5 ного заряда интегратора 5, рлвно гу фазовому запаздыванию на 90°, а реле 29 - на уровне накопленного заряда интегратора 6, соответствующего равенству амплитуд входного и выход0 ного сигнагов исследуемого 2. Сопротивление постоянно1о резлстора, параллельно подключенного к переменному 27, установлено преде-чьно большой величины.

5 Фазометр работает следующим образом .

При установке тумблера 24 (ьлока 3 включения в положение Измерение запускается в работу генератор 1

0 и подается напряжение U через контакт 21.2 и резистор 26 на вхс;д интегратора 5, а также на вход индикатора 9. Кроме того, отключаются шунтирующие отрицательные обратные

5 связи интеграторов 5 и 6 и подается напряжение питания на реле 16-23, 28 и 29. Выходной сигнал X генератора 1 поступает через исследуемый объект на входы нуль-органа 4 и фиксатора 1 1 периода. Интеграторы 5 и 6 накапливают заряды. Величина заряда интегратора 5 прямо пропорциональна фазовому запаздьтанию объекта 2, а интегратор 6 - поправке, обусловленной пер ходной составляющей этого объекта 2 сплошные линии (фиг. 2). Индикатор 9 сигнализирует о процессе измерения сдвига фазы, которы длится ЗД1Я инфранизких частот десятки минут. Завершение процесса измерения осуществляется следующим образом. Положительная полуволна ВЫХОДРЮго синусоидального сигнала Y (фиг.2 с выхода объекта 2 поступает через диод 30 на реле 16 и через контакты 23.2 и резистор 27 - на вход интегратора 6. Реле 16 срабатывает и контактами 16.1 включает реле 20, которое своими контактами 20.1 само блокируется, а контактами 20.2 гото вит цепь питания реле 17. В момент изменения полярности вы ходного сигнала срабатывает реле 17 которое своими контактами 17.1 включает реле-повторитель 21, которое в свою очередь контактами 21.2 останавливает процесс интегрировани интегратором 5 и выключает индикатор 9, контактами 21.1 самоблокируется, а контактами 21.2 включает фиксатор 11 периода в работу. Отключение индикатора 9 сигнализирует о том, что процесс измерения сдвига фазы завершен и можно снимат показания с измерительного прибора которые прямо пропорциональны заряд интегратора 5, что отличает фазометр от всех известных своей просто той, высокой точностью и малым временем измерения. Время измерения длится полпериода синусоидального сигнала. В то время как обычно для измерения сдвига фазы инфранизких частот необходимо выждать 3-4 колебания для получения установившегося режима и фиксировать целый период синусоидального сигнала, на что ухо дят десятки минут времени и требуется большой объем памяти измерит лей. Высокая точность в фазометре достигается компенсацией переходной ошибки, которая реализована следующим образом. При включении фиксатора 11 периода в работу срабатывает его чувствительное реле 18, которое контактами 18.1 включает реле-повторитель 22 в работу. Последнее срабатывает,, самоблокируется контактами 22.1, а контактами 22.2 готовит цепь срабатывания чувствительного реле 19. Заряд интегратора 6 уменьшается, так как сигнал Y изменяет-знак. В момент очередной смены сигнала Y срабатывает чувствительное реле 19, которое своими контактама 19.1 включает реле-повторитель 23 в работу. Последнее переключающими контактами 23.1 самоблокируется и отключает индикатор 10, который сигнализирует тем са.ым, что процесс измерения поправки завершен, а замыкающим контактом 23.2 останавливается процесс интегрирования интегратором 6. Величина поправки считывается с показаний измерительного прибора 8. Измерить временные параметры (постоянную времени) при исследовании частотных свойств инерционного звена 2 первого порядка (фиг. 3), становится возможным при считывании показаний лагометра 14, обмотки которого подключены через блоки 12 и 13 к выходам интеграторов 5 и 6 соответственно. Если исследуемый объект 2 является динамическим звеном второго и выше порядка, то его временные параметры не могут быть охарактеризованы постоянной времени Т (фиг.З). Для этих исследуемых объектов 2 важной характеристикой является величина перерегулирования d /величина перерегулирования 6 считывается с показаний третьего измерительного прибора 35, который подключен через контакты 28.1, 29.2 релейных элементов 28 и 29 к выходу блока 15 сравнения. Если в исследуемом объекте 2 возникает колебательный переходный процесс, то амплитуда его выходного сигнала при фазовом сдвиге, меньшем 90°, всегда больше амплитуды входного сигнала. Это условие контролируется с помощью релейных элементов 28 и 29. Измерение фазового сдвига и величины перерегулирования показано пунктирными линиями (фиг, 2).

Для измерения сдвига фапы другой частоты синусоидального сигнала необходимо принести схему фазометра Б vie

ФАЗОМЕТР ДЛЯ ИССЛЕЛОВАНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ по авт. св. № 1049825, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения величины перерегулирования, в него введены третий измерительный прибор, дополнительный пиоп, первый релейный элемент, второй релейный элемент с контактами самоблокировки и блок сравнения, один вход которого подключен к обмотке первого релейного элемента и выходу первого интегратора,дру- гой вход - к выходу интегратора и аноду дополнительного диода, катод которого соединен с обмоткой второго релейного элемента с контактами самоблокировки, а выход - через последовательно соединенные размыкающие и замыкающие контакты первого и второё го релейных элементов к входу третьего измерительного прибора. (Л

О

II 5 /

L

О

1

tf-9

Фиг. 2

Фиг J