Устройство для определения оценок частотной передаточной функции Советский патент 1986 года по МПК G05B23/02 

ND N)

ОО

Изобретение относится к аналоговым вычислительным машинам, к устройствам, в которых вычислительные операции выполняются путем измерения электрических величин, в частности к статистике.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из последовательно соединенных исследуемого объекта I, первого узкополосного фильтра 2, первого квадратора 3 и первого инвертора 4, образующих I канал, на вход которого поступает входной сигнал, а выход которого соединен с первым входом интегратора 5, на второй вход которого поступает такЖе выходной сигнал И канала, состоящего из последовательно соединенных второго узкополосного фильтра б, второго квадратора 7, второго инвертора 8 и первого усилителя 9 с переменным коэффициентом усиления. Входной сигнал одновременно подается на I и И каналы, а также и на 111 канал, состоящий из последовательно соединенных третьего узкополосного фильтра Ю, третьего квадратора II, выход которого соединен с третьим входом интегратора 5, соединенного с первым регистратором 12. Выход исследуемого объекта I через инвертор 13 соединен с входом третьего узкополосного фильтра 10, выход второго инвертора 8 через второй усилитель 14 с переменным коэффициентом усиления соединен с первым входом второго интегратора 15, на второй вход которого поступает выходной сигнал IV каяала, состоящего из последовательно соединенных звена 16 с известной передаточной функцией, четвертого узкополосного фильтра 17, четвертого квадратора 18, четвертого инвертора 19. Выход инвертора 13 соединен с входом четвертого фильтра 17.

Входной сигнал, кроме I-111 каналов, одновременно подается на вход IV канала и через звено 16 с известной передаточной функцией - на вход пятого узкополосного фильтра 20, соединенного через пятый квадратор 21 с третьим входом интегратора 15, соединенного с вторым регистратором 22.

Выход первого квадратора 3 соединен с четвертым входом интегратора 15.

Устройство работает следующим образом.

Вещественная часть частотной передаточной функции определяется по спектральной плотности 55:(ш) разности входного и выходного сигналов объекта, которая связана со спектральными плотностями входного Sx((u) и выходного Sy((i) сигналов выражением

(ш) Sy(o))-f Sx{l-2|W(jro.)|cos(p(u)), где W{jw)|cos9{()) -вещественная часть

частотной передаточной функции.

Отсюда по отношению алгебраической суммы Si.(w)-Sy((o)j к спектральной плотности 5(ш) можно определить оценку 1 - -2|Ш((л))|со5ф(о)), по которой несложно

найти вещественную часть частотной передаточной функции.

Для определения мнимой части частотной передаточной функции параллельно исследуемому объекту включается звено с известной передаточной функцией, например,

инерциональное звено первого порядка. Выражение для спектральной плотности S,((D) разности выходных сигналов звена с известной передаточной функцией -и исследуемого объекта при действии на их входах входного сигнала имеет вид

SJ((o) Syo(w)+Sy(a))-Sx(o)){2|W(j(o)I . |Po(ш)cosф(ш)-f21W(jш)|Qo(ш)sin(p(w), гдеШо((о) -частотная передаточная функ-.

ция известного звена; PO(CO),QO{W)-вещественная и минимальная

0части частотной передаточной

функции известного звена; 5уо((1)) - спектральная плотность выходного сигнала звена с известной передаточной функцией. Отсюда по отношению алгебраической

суммы Syo(a))+Sy(to)-S j к спектральной плотности 5х(ш) можно определить оценку

2|W(jo))|Po(w)cos(p(a)) + 4-21Ш((о)|до(а))((1)),

по которой при известных вещественной части частотной передаточной функции объекта, Po((i)) и Qo(to) не сложно определить мнимую часть частотной передаточной функции.

Случайный сигнал x(t) поступает одно, временно на объект 1, фильтры 6 и 10, звено 16 с известной передаточной функцией первого, второго третьего и четвертого каналов соответственно. С помощью фильтров 2 и 6, квадраторов 3 и 7 находятся мгновенные значения мощности выходного и входного

0 сигналов объекта на заданной частоте. Посредством фильтра 10, квадратора I1 определяется мгновенное значение мощности разности входного и выходного сигналов объекта на заданной частоте. Для этого выходной сигнал объекта 1 инвертором

13 иивертируется и подается на вход фильтра 10.

Для получения дисперсии Sz(a)) - -5у((1))1 выходной сигнал квадратора совместно с выходным сигналом инвертора 4

поступают на вход интегратора 5, на выходе которого регистрируется регистратором 12. На вход инвертора 4 подается мгновенное значение мощности выходного сигнала объекта на заданной частоте с выхода квадратора 3. Выходной сигнал квадратора 7 по5 ступает через инвертор 8 на вход усилителя 9 с переменным коэффициентом усиления, выход которого соединен с одиим из входов интегратора 5.

Таким образом, на входе интегратора 5 суммируются на частоте настройки узкополосных фильтров 2, 6 и 10 мгновенные значения мощности разности входного и выходного сигналов объекта Ss(w), инвертированных выходного Sy((o), усиленного входного Sx((o), а на выходе интегратора 5 получается сигнал, пропорциональный алгебраической сумме

Ss(Q)) - bSx(o)) - Sv((o), где b -- коэффициент усиления.

Изменяя Ь, добиваются нулевого напряжения на выходе интегратора 5 и по b можно найти величину 1-2|W(jo)|cos(p(u))| на частоте настройки узкополосных фильтров.

Зная Ь, можно определить вещественную часть частотной передаточной функции объекта |W(jo))|cosф((o). С помощью фильтров 17 и 20, квадраторов 18 и 21 находятся соответственно мгновенные значения мощности разности выходных сигналов звена 16 с известной передаточной функцией и исследуемого объекта 1, выходного сигнала звена 16 на частоте настройки узкополосных фильтров 6 и 20. Для этого выходной сигнал звена 16 подается на входы фильтров 20 и 17. На вход фильтра 17 поступает выходной сигнал исследуемого объекта 1 через инвертор 13.

Для получения дисперсии Syo(w) -f+ Sy((i)) - SS((o)J выходные сигналы квадраторов 21, 3 и инвертора 19 поступают на вход интегратора 15, на выходе которого регистрируются регистром 22. На вход инвертора 19 подается выходной сигнал квадратора 18. Одновременно на вход интегратора подается выходной сигнал усилителя 14 с переменным коэффициентом усиления, на входе которого действует выходной сигнал инвертора 8 Таким образом, на входе Интегратора 15 суммируются на частоте настройки узкополосных фильтров 2, 6, 17 и 20 мгновенные значения мощности выходных сигналов объекта 1, звена 16, инвертированного и усиленного входного сигнала x(t), инвертированной разности выходных сигналов звена 16 с известной передаточной функцией и исследуемого объекта 1:

Syo(ft)+Sy (й) -S2(w) -dS« ((о), где d - коэффициент усиления усилителя 14.

Изменяя d, добиваются нулевого напряжения на выходе интегратора 15

2|W(jco)|Po{(o)cos(p(a))-f + 2|W(ja))lQo(a))(a)). Зная значение d, не сложно определить мнимую часть частотной передаточной функции.

Таким образом, предлагаемое устройство Для определения оценок частотной передаточной функции обеспечивает при равных условиях по сравнению с известным повыщение точности определения оценок за счет определения мнимой части частотной передаточной функции.

Формула изобретения

Устройство для определения оценок частотной передаточной функции, содержащее последовательно соединенные первый узкополосный фильтр, первый квадратор, первый инвертор, первый интегратор и первый регистратор, последовательно соединенные второй узкополосный фильтр, второй квадратор, второй инвертор и первый усилитель с переменным коэффициентом усиления, подключенным выходом к второму входу первого интегратора, последовательно соединенные третий инвертор, подключенный входом к выходу объекта и входу первого узкополосного фильтра, третий узкополосный фильтр и третий квадратор, подключенный выходом к третьему входу первого интегратора, последовательно соединенные второй усилитель с переменным коэффициентом усиления, подключенный входом к выходу второго инвертора, второй интегратор и второй регистратор, вход объекта исследования подключен к входам второго и третьего узкополосных фильтров, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные звено с известной передаточной функцией, четвертый узкополосный фильтр, четвертый квадратор и четвертый инвертор, последовательно соединенные пятый узкополосный фильтр и пятый квадратор, выход звена с известной передаточной функцией подключен к входу пятого узкополосного фильтра, выход .третьего инвертора соединен с вторым входом четвертого узкополосного фильтра, второй, третий и четвертый входы второго интегратора соединены с выходами соответственно первого квадратора, четвертого инвертора и пятого квадратора.

Изобретение относится к аналоговым вычислительным машинам, в частности к устройствам, в которых вычислительные операции выполняются путем измерения электрических величин, и касается статистики. и,ель изобретения - повышение точности устройства. Цель достигается тем, что в устройство введены четвертый и пятый узкополосные фильтры, четвертый и пятый квадраторы, четвертый инвертор, звено с известной передаточной функцией, при , этом вход объекта соединен с входом звена с известной передаточной функцией, а выход звена подключен к входу четвертого узкополосного фильтра, выход которого через последовательно соединенные четвертый квадратор, четвертый инвертор связан с вторым входом второго интегратора, выход звена с известной передаточной функцией также соединен с входом пятого узкополосного фильтра, выход которого подключен через пятый квадратор с третьим входом второго (Л интегратора, четвертый вход которого соединен с выходом первого квадратора, выход третьего инвертора соединен с входом четвертого узкополосного фильтра. 1 ил.