Устройство для определения коэффициента усиления объекта Советский патент 1986 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в приборах, предназначенных для получения информации о коэффициенте усиления различных объектов в системах автоматического контроля, а также в самонастраиваютцихся системах с настройкой коэффициента усиления.

Целью изобретения является повышение точности устройства для определения коэффициента усиления объекта при произвольном сигнале.

Устройство позволяет определять коэффициент усиления объекта с передаточной функцией вида:

К

h

Г

г-1

(1)

а;Р

при произвольном входном сигнале с спектральной плотностью Sx(tJ)j а значит, не нарзш1ая нормальную работу объекта в составе системы, путем сравнения усредненных интенсивностей сигналов на выходах фильтров и интегрирования текущей разности этих интенсивностей до тех пор, пока напряжение на выходе интегратора (коэффициент усиления блока умножения) станет равным коэффициенту усиления исследуемого объекта. При изменении коэффициента усиления исследуемого объекта предлагаемое устроц тзо отслеживает это изменение.

Использование фильтров нижних частот с частотой среза меньшей, чем частота среза исследуемого динамического объекта, позволяет при произвольной спектральной плотности S(w) входного сигнала существенно уменьшить ошибку определения коэффициента усиления.

Это достигается тем, что благодаря вьщелению только лишь низкочастотной части спектра сигнала спектры сигналов на выходе обоих фильтров при Kgj KO становятся практически одинаковыми.

Можно показать, что в случае, когда объект имеет передаточную функцию:

W(p)

1 + Т,р

фильтры

W(p)

1

Т + т;р

(2)

при соотношении постоянных времени Tq, пТ относительная ошибка определения коэффициента .уеиления объекта

не превосходит t- 1 - j-7

I +n

Так, выбирая n 10, обеспечивается ошибка менее 5%,

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содержит исследуемый объект 1, блок умножения 2, первый и второй фильтры 3 и 4, первый и второй квадраторы 5 и 6, сумматор 7, ус- реднитель 8, интегратор 9, нуль-орган 11, индикатор (вольтметр) 12, ключ.

в качестве исследуемого объекта 1 могут использоваться различные уст- ройства, объекты и блоки систем автоматического управления, имеющие передаточную функцию (1), например усилители, фильтры или следящие системы.

Фильтры 3 и 4 представляют собой фильтры низких частот с передаточными функциями (2), которые могут быть реализованы путем включения RC-цепоч- ки в обратную связь усилителя.Квад- раторы 5 и 6 реализуют операцию возведения в квадрат и представляют собой нелинейный блок, который воспроизводит функцию методом кусочно-линейной аппроксимации. Они могут быть реализованы путем включения диодных ячеек во входную цепь усилителя.

Сумматор 7 имеет два входа, причем второй вход инвертирующий.

Усреднитель 8 представляет собой фильтр с передаточной функцией (2), постоянная времени которого в m раз превышает постоянную времени фильтров 3 и 4, и может быть реализован

аналогично им. I

Интегратор 9 реализуется путем включения конденсатора в обратную связь усилителя.

Нуль-орган 10 выполнен на триггере Шмитта, сигнал на выходе которо- го появляется, когда сигнал на его входе близок к нулю.

Ключ 12 представляет собой бесконтактное реле, причем когда подан сигнал на его управляющий вход (вход 1), вход 2 подключается к выходу.

Устройство для определения коэффициента усиления объекта работает следующим образом.

i

Сигналы с входа и выхода исследуемого объекта проходят через фильтры 3 и 4, на выходах которых вьщеляют- ся низкочастотные области их спектров, и квадраторы 5 и 6, где фильт-. рованные сигналы квадрйруются. Далее эти сигналы поступают на входы

сумматора 7, где формируется разность текущих значений квадраторов сигналов, и на усреднитедь &, на выходе которого образуется усредненная разность интенсивностей (дисперсий) сигналов обоих каналов. Эта разность интегрируется интегратором 9 и посту пает на второй вход блока 2 умноже«ния.При этом коэффициент усиления блока умножения изменяется таким образом, чтобы разность интенсивностей сигналов уменьшалась.

После окончания переходного процесса в устройстве, время которого определяется выбором постоянной времени усреднителя и интегратора, коэффициент усиления блока умножения становится равным коэффициенту усиления исследуемого, объекта, о чем свидетельствует прохождение через нуль сигнала на выходе усреднителя.

Для индикации определенного значения коэффициента усиления К служит цепь, состоящая из нуль-органа 10, ключа 12 и индикатора 11.

«

В момент, когда разность равна нулю, срабатывает нуль-орган 10 и подает управляющий сигнал на управляющий вход ключа 12, который подключает второй вход блока 2 умножения к входу индикатора 11. Напряжение, фиксируемое индикатором 11, пропорционально коэффициенту усиления блока 2 умножения, который в

данный момент авен коэффициенту усиления К исследуемого объекта I.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет при произвольном входном сигнале исследуемого объекта определить его коэффициент усиления, при этом не нарушается нормальная работа системы, в состав которой входит исследуемый объект, что важно при построении систем автоматического контроля или в самонастраивающихся системах.

Формула изобретения

15

Устройство дЛя определения коэффициента усиления объекта, содержащее сумматор и блок умножения, соединенный первым входом с выходом исследуемого объекта, а йторым входом - с выходом интегратора, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения Точности устройства для определения коэффициента усиления

при произвольном входном сигнале, оно содержит последовательно соединенные ключ и индикатор, последовательно соединенные первый фильтр и первый квадратор, последовательно

соединенные второй фильтр и второй квадратор, последовательно соединенные усреднител ;, и нуль-орган, подключенный выходом к управляющему входу ключа, информационный вход которого соединен с выходом интегратора, входы первого и второго фильтров подключены соответственно к выходу исследуемого объекта и выходу блока умножения, выходы первого и второго

квадраторов соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход которого подключен через усреднитель к входу интегратора

Изобретение относитсй к устрой ствам контроля и может быть использовано в приборах, предназначенных для получения информации о коэффициенте усиления различных объектов в системах автоматического управления или контроля. Целью изобретения является повышение точности определения коэффициента усиления объекта ; при произвольном входном сигнале.Устройство содержит между выходом исследуемого объекта и первым входом сумматора последовательно соединенные первые фильтр и квадратор, а между входом исследуемого объекта и вторым входом сумматора-- последовательно соединенные блок умножения, вторые фильтр и квадратор, а выход сумматора подключен через усреднитель к входам ; интегратора и нуль-органа, выход которого подклк;чен к ;управляющему входу ключа, другой вход которого подключен к выходу интегратора,а вход - к входу индикатора. 1 ил. (Л tsD tc 00 о 00 о