Устройство для измерения параметров звеньев систем регулирования Советский патент 1986 года по МПК G05B23/02 

Вхо31

7т (&7. efff)

1С

О) 4:

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано при исследованиях и наладке систем автоматического регулирования.

Цель изоберетения - расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности измерения параметров форсирующих звеньев систем регулирования.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит сумматоры 1, 2 и 3, интеграторы 4 и 5, первый 6 и второй 7 блоки масштабирования, первый ключ 8, второй ключ 9, первый переключатель 10, второй переключатель 11, измерительный блок 12.

Блок 6 масштабирования состоит из операционного усилителя 6, в цепь обратной связи которого включен прецизионный резистор R, а в входную цепь включен измерительный многооборотный потенциометр R6, снабженный шкальным механизмом.

Блок 7 масштабирования состоит из операционного усилителя У7, в цепь обратной связи которого включен измерительный многооборотный потенциометр R7, снабженный шкальным механизмом, а во входную цепь - прецизионный резистор R.

Исследуемое звено 13 подключается своим входом к гнезду «Вход, а выходом - к гнезду «Вход 3. При измерении параметров инерционного звена переключатель 11 устанавливают в положение, изображенное на чертеже, при измерении параметров форсируюшего звена переключатель 11 переводится в противоположное положение.

Устройство работает следующим образом.

Допустим, что исследуемое звено 13 инерционное и его передаточная функция имеет следующий вид:

Kt,

W

(1)

. - AiP+B,P-f 1

гдеивых.ивх. - сигналы на выходе и входе

инерционного звена; Ки-коэффициент передачи инерционного звена;

Р - оператор дифференцирования;

AI,BI - коэффициент при второй и первой производной дифференциального уравнения звена.

Измерения параметров Ки, AI, Bi проводят в следующей последовательности.

Ключи 8 и 9 замыкают, интеграторы 4 и 5 переводят в режим масштабирования, на гнездо «Вход 1 устройства подают скачкообразный сигнал, который поступает на первые неинвертирующие входы сумматоров 1 и 2. В положении переключателя 11, изображенном на чертеже, на второй и третий входы сумматора 2 никаких сигналов не поступает. Коэффициент передачи сумматора 2 по второму входу выбран равным единице, поэтому входной скачкообразный сигнал без изменения параметров поступает на вход исследуемого звена 13. Сигнал с выхода звена 13 через переключатель 11 поступает на вход блока 6 масштабирования, с выхода которого он подается на второй (инвертирующий) вход сумматора 1.

В установившемся режиме путем вращения шкального механизма потенциометра R6

О изменяют коэффициент передачи Кб блока 6 масштабирования до тех пор, пока напряжение на выходе сумматора 1 не станет равным нулю.

После этого сигнал с гнезда «Вход 1 убирают, после окончания переходного процесса в исследуемом звене интегратор 4 переводят в режим интегрирования и вновь подают скачкообразный сигнал на гнездо «Вход 1. В установившемся режиме размыкают ключ 8, а затем, вращая шкальный

0 механизм потенциометра R7, изменяют коэффициент передачи блока 7 масштабирования, сигнал с выхода которого подается на второй (инвертирующий) вход сумматора 3. Изменение коэффициента передачи блока 7 производится до тех пор, пока

5 напряжение на выходе сумматора 3 не станет равным нулю.

Сигнал с гнезда «Вход 1 убирают, после окончания переходного процесса в звене 13 ключ 8 замыкают, интегратор 5 переводят в режим интегрирования, в обоих интеграторах 4 и 5 устанавливают нулевые начальные условия. Затем на гнездо «Вход 1 вновь подают скачкообразный сигнал, по окончании переходного процесса в звене 13 размыкают ключи 8 и 9, после чего измеряют напряжние Us на выходе интегратора 5 с помощью измерительного блока 12 и считывают показания шкальных механизмов потенциометров R 6 и R 7.

После фиксации напряжения Us и показаний шкальных потенциометров R 6 и R 7

0 вход измерительного блока 12 с помощью переключателя 10 подключают к выходу блока 7 масщтабирования (переключатель устанавливают в положение, показанное на чертеже) и, изменяя коэффициент передачи блока 7, добиваются, чтобы напряжение на

5 выходе блока 7 было равно ранее зафиксированному напряжению Us на выходе интегратора 5. После этого считывают с помощью щкального механизма потенциометра R 7 новое значение коэффициента передачи блока 7, которое обозначим К Коэффициент передачи исследуемого звена 13 равен (Кб) и может быть считан непосредственно со шкалы измерительного потенциометра R 6, коэффициент AI равен 5 Кт, BI равен К, т.е. коэффициенты при производных дифференциального уравнения могут быть непосредственно считаны со шкалы потенциометра R 7 в процессе измерений. Отключение с помощью ключей 8 и 9 выходов сумматоров 1 и 2 от входов интеграторов 4 и 5 позволяет снизить требования к точности установки коэффициентов передачи блоков 6 и 7 масштабирования, чем достигается упрощение процесса измерений по сравнению с известным устройством. При измерении параметров форсирующего звена переключате |ь 11 устанавливают в положение, противоположное показанному на чертеже. В этом положении переключателя 11 сигнал с выхода сумматора 2 поступает на исследуемое звено 13, на второй неинвертирующий вход сумматора 2 и на вход блока 6, сигнал с выхода звена 13 подается на третий инвертирующий вход сумматора 2. Пусть передаточная функция форсирующего звена 13 имеет вид ШФ(Р) КФ(А2Р+ В2Р+ 1), где Кф-коэффициент передачи форсируюющего звена. Учитывая, что коэффициент передачи сумматора 2 по всем входам равны 1, при подаче на «Вход 1 устройства напряжения UBX на выходе сумматора.2 напряжение U2 равно: U2 UBX+ U2-U2 K(A2P4 B2P+ 1), откуда -гт- А2РЧВ2Р+1Это уравнение описывает передаточную функцию совокупности элементов, включенных между гнездом «Вход 1 устройства и входом блока 6. Структура выражений (1) и (2) совпадает. Поэтому для определения параметров форсирующего звена достаточно при рассматриваемом положении переключателя 11 проделать описанные операции, которые выполнялись при измерении параметров инерционного звена. Таким образом, предлагаемое устройство обладает более широкими функциональными возможностями, чем известные, так как позволяет определять параметры не только инерционных, но и форсирующих звеньев систем регулирования, при этом процесс измерения проще за счет снижения требований к точности установки коэффициентов передачи блоков масштабирования. Формула изобретения Устройство для измерения параметров звеньев систем регулирования, содержащее первый и второй блоки масштабирования, измерительный блок, первый переключатель, подключенный своим выходом к входу измерительного блока, первый интегратор, второй интегратор, подключенный своим выходом к первому входу первого переключателя, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения параметров форсирующих звеньев систем регулирования, введены три сумматора, два ключа и второй переключатель, первые входы первого и второго сумматоров соединены с первым входом устройства, выход первого сумматора соединен с входом первого ключа, выход которого подключен к входу первого интегратора, выход первого интегратора подключен к первому входу третьего сумматора, выход которого через второй ключ соединен с входом второго интегратора, выход второго сумматора соединен с вторым входом устройства, а также с первым и вторым входами второго переключателя, третий и четвертый входы которого подключены к третьему входу устройства, первый и второй выходы второго переключателя подключены соответственно к второму и третьему входам второго сумматора, а третий выход - к входу первого блока масштабирования, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора и входом второго блока масштабирования, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора и второму входу первого переключателя.

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано при исследованиях и наладке систем автоматического регулирования. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения параметров не только инерционных, но и форсирующих звеньев систем регулирования, злачительно упрощает процесс измерения. Устройство содержит сумматоры 1, 2, 3, первый ключ 8, интеграторы 4, 5, второй ключ 9, первый переключатель 10, измерительный блок 12, второй переключатель 11, первый блок масштабирования 6, второй блок масштабирования 7. Блок масштабирования 6 состоит из операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен прецизионный резистор, а во вторую цепь включен измерительный многооборотный потенциометр, снабженный шкальным механизмом. Блок масштабирования 7 состоит из операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен измерительный многооборотный Ф потенциометр, снабженный шкальным механизмом, а во входную цепь - прецизион(Л ный резистор. 2 ил.