Способ определения наличия успокоения механической системы Советский патент 1992 года по МПК G01G23/36 

Изобретение относится к весоизмере- нию и может быть использовано при взвешивании различных грузов в весоизмерительных устройствах и системах статического принципа действия, использующих в своем составе цифровые измерительно-управляющие устройства и системы с интегрирующими аналого-цифровыми преобразователями с одновременным интегрированием опорной и преобразуемой величин.

Известен способ определения успокоения механической системы, заключающийся в том, что задающий допуск на неуспокоение, затем формируют весовую функцию цикла преобразования в виде прямуогольного окна, одновременно определяют результат текущего цикла преобразования и запоминают его, а затем определяют разность между результатами текущего и предыдущего циклов преобразования, которую запоминают, после этого сравнивают эту разность и разность, определенную в предыдущем цикле преобразования допуском на неуспокоение, и в случае, если разность, определенная в текущем цикле преобразования, меньше или равна допуску на неуспокоение, а разность, определенная в предыдущем цикле преобразования, больше допуска на неуспокоение, механическую систему считают успокоившейся и формируют сигнал наличия успокоения.

4 СЛ СЛ О СЛ Ю

Недостатком известного способа является низкое быстродействие.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения успокоения механической систе- мы, заключающийся в том, что задают допуск на неуспокоение, затем формируют весовую функцию цикла преобразования в виде прямоугольного окна, при этом разбивают цикл формирования весовой функции на несколько микроциклов таким образом, чтобы начало следующего микроцикла совпадало с окончанием предыдущего, в течение которых формируют весовые функции микроциклов, имеющие вид прямоугольных окон с одинаковыми длительностями, одновременно с формированием весовой функции микроцикла определяют результат микроцикла преобразования, который запоминают, после чего определяют резуль- тат цикла преобразования как сумму результатов микроциклов преобразования, входящих в цикл, который запоминают, а затем определяют разность между результатами текущего и предыдущего микроцик- лов преобразования, которую запоминают, сравнивают разности четырех микроциклов, предшествовавших началу формируемого цикла с нулевым уровнем и допуском на неуспокоения, и в случае если разности, определенные в наиболее близком и наиболее удаленном по времени от начала текущего цикла преобразования микроциклах преобразования больше нуля, а две другие разности меньше нуля, и при этом две раз- ности, определенные в наиболее близких по времени от начала текущего цикла преобразования,-микроциклах преобразования, по модулю, меньше или равны допуску на неуспокоение, механическую систему считают успокоившейся и формируют сигнал наличия успокоения.

Однако этот способ не обеспечивает большой точности определения наличия успокоения механической системы при отклр- нении вида входного воздействия от единичного скачка массы, а также при отклонении характера переходного процесса от колебательного или критического.

Целью изобретения является повыше- ние точности определения наличия успокоения механической системы путем уменьшения зависимости результата определения успокоения От вида входного воздействия и характера переходного процесса.

Цель достигается тем, что сравнивают модули разностей между результатами текущего и предыдущего микроциклов преобразования, определенных в течение

микроциклов с допуском на неуспокоение, и формируют сигнал наличия успокоения при условии, если все мбдули сравниваемых разностей меньше или равны допуску на неуспокоение.

На фиг. 1 представлено устройство для реализации способа; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство состоит из механической системы 1 весоизмерителя, интегрирующего аналого-цифрового преобразователя (ИАЦП) 2, формирователя 3 весовой функции микроцикла преобразования и формирователя 4 сигнала наличия успокоения.

Вход устройства является входом механической системы 1 весоизмерителя, выход которого соединен с первым входом ИАЦП 2, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя 3 весовой функции микроцикла преобразования, второй выход, которого соединен с третьим входом ИАЦП 2, а его третий выход соединен с первым входом формирователя 4 сигнала наличия успокоения, первый выход которого является первым выходом устройства, второй выход - вторым выходом устройства, а второй вход соединен с выходом ИАЦП 2.

Способ осуществляется следующим образом.

Взвешиваемая масса воздействует на вход механической системы 1 весоизмерителя, в результате этого воздействия на выходе механической системы 1 весоизмерителя возникает переходной процесс, определяемый видом входного воздействия, а также состоянием и параметрами механической системы весоизмерителя.

Допустим, что входное воздействие имеет вид единичного скачка массы, (фиг. 2,2, вх. 1) в момент его появления механическая Система весоизмерителя находилась в состоянии успокоения, а параметры механической системы весоизмерителя таковы, что вид переходного процесса носит апериодический характерцем, фиг. 2, вых. 1).

Сигнал с выхода механической системы 1 весоизмерителя поступает на первый вход ИАЦП-2, в котором происходит преобразование этого сигнала в цифровую форму.

Устройство работает циклически, формируя согласно способу весовую функцию цикла преобразования в виде прямоугольного окна (см. фиг. 2.2 gx(t; i) описываемую следующим соотношением:

л (i)-b); tj(

9x(t;i)l

иначе 0(1)

где gx(t; I) - формируемая в l-м цикле преобразования весовая функция цикла преобразования;

Tu (i) - длительность формируемой в i-м цикле преобразования весовой функции цикла преобразования;

tj(l) - момент времени, соответствующий середине интервала времени tj (i) ; tj (I) + w , на котором в l-м цикле

преобразования определена весовая функция gx(t, i).

До начала формирования весовой функции цикла преобразования, в формирователе и сигнала наличия успокоения задают допуск на неуспокоение (см. фиг. 2, ± Ад).

Затем разбивают цикл формирования весовой функции на несколько микроциклов таким образом, чтобы начало следующего микроцикла совпадало с окончанием предыдущего, в течение которых формируют весовые функции микроциклов, имеющие вид прямоугольных окон с одинаковыми длительностями (см. фиг. 2.2, 9хмц(0), описываемые слудующим соотношение:

П при tt гнмцШ : tKMu(l)

9хмц(0 ч

Lиначе 0(2)

где дхмцО) - формируемая весовая функция i-ro микроцикла преобразования;

1нмц(1)- момент времени, соответствующий началу 1-го микроцикла преобразования;

1мкц(0 - момент времени, соответствующий окончанию 1-го микроцикла преобразования;

ТимцО) длительность формируемой в i-м микроцикле преобразования весовой функции дхмцО).

TUQ)

Тимц(0 - кмц() 1нмц{) -

(3)

где KCK - целое положительное число, в рассматриваемом примере равное пяти,

Рассмотрим работу устройства (фиг. 1)в течении одного i-ro микроцикла формирования весовой функции.

Рассматриваемый микроцикл формирования весовой функции начинается з момент времени, который соответствует началу i-ro микроцикла формирования весовой функции и окончанию (М) микроцикла формирования,

WO ).(4)

Из выражения (4) следует, что цикл формирования весовой функции разбит на несколько микроциклов таким образом, чтобы начало следующего совпадало с окончанием предыдущего. Этот момент времени характеризуется тем, что на первом выходе

формирователя 3 весовой функции микроцикла преобразования устанавливается низкий потенциал. одновременно на его третьем выходе начинает вырабатываться

5 короткий положительный импульс (см, фиг. 2.3, вых. 3), который поступает на первый вход формирователя сигнала наличия успокоения 4.

В результате формирователь 4 сигнала

10 наличия успокоения, запоминает результат (1-1)-го микроцикла преобразования, который поступает не его второй вход с выхода ИАЦП 2, после чего он определяет результат (l-l)-ro цикла преобразования как сумму ре15 зультатов микроциклов преобразования, входящих в него. В рассматриваемом устройстве это результаты (Ы)-го, (i-2)-ro, (i-3)- го, (i-4)-ro, (1-5)-го микроциклов преобразования.

20 Послеэтого результат(1-1)-го цикла преобразования появляется на первом выходе формирователя наличия успокоения 4, являющимся первым выходом устройства в целом.

25 Затем формирователь 4 сигнала наличия успокоения определяет разность АХмц (1-1) между результатами текущего (Ы)-го (МХМц(1-1) и предыдущего (l-2)-ro (NXM4 (I-2) микроциклов преобразования, которая рав30 на:

Ахмц (1-1) NXML 0-1) - NXMO П-21 (5)

После этого формирователь 4 сигнала

наличия успокоения запоминает разность

Ахмц(М), полученную в (1-1)-м микроцикле

35 преобразования, и сравнивает модуль разностей, определенных в течение микроциклов преобразования, вошедших в цикл преобразования с допуском на неуспокоение Ад и в случае, если все модули сравни40 ваемых разчностей меньше или равны допуску на неуспокоение, механическую систему считаютуспокоившейся и формирователь 4 сигнала наличия успокоения формирует сигнал наличия успокоения на

45 своем втором выходе (см. фиг. 2.2, вых. 2), являющимся выходом устройства в целом. Этот сигнал будет находиться на этом выходе до момента определения наличия успокоения в следующем цикле преобразования.

50 Условие успокоения в (М}-м цикле преобразования в рассматриваемом устройстве может быть записано в виде следующих соотношений (см. фиг. 2): /Дхмц(М)

55 /Ахмц (1-2)/ Ад;(6)

/Ахмц (КЗ)/5 Ад; /Ахмц (-4) /Ахмц (1-5)

Из фиг, 2 (вых. 2 и Дхмц (t)5 видно, что в (1-1}-м цикле формирования нет успокоения из-за того, что система модуль разности, определенный в самом первом (I-4) микроцикле больше допуска на неуспокоение Ад, поэтому на втором выходе формирователя и сигнала наличия успокоения, являющемся вторым выходом устройства в целом, после обработки (1-1) цикла, сигнал наличия успокоения отсутствует.

Когда завершается короткий положительный импульс на 3-м выходе формирова- те.ля 3 весовой функции микроцикла преобразования, синхронно с его отрицательным фронтом (см. фиг. 2.1, вых. 3) на первом выходе формирователя весовой функции микроцила 3 начнется формирование весовой функции i-ro микроцикла дхмцО) в соответствии с соотношением (2), имеющей вид прямоугольного окна.

Формируемая весовая функция микроцикла с первого выхода формирователя весовойфункциимикроциклапреобразования 3 поступает на второй вход ИАЦП 2,

Помимо этого, синхронно с отрицательным фронтом короткого положительного импульса на третьем выходе формирователя 3 весовой функции микроцикла преобра- зования, на его втором выходе вырабатывается короткий положительный импульс, поступающий на третий вход ИАЦП 2.

В результате воздействия этого импуль- -са ИАЦП 2 подготавливается к 1-му микроциклу преобразования.

Затем ИАЦП (2) одновременно с формированием.весовой функции микроцикла определяет результат 1-го микроцикла преобразования.

Таким образом, устройство работает до момента времени т.Кмц(0, в который заканчивается формирование весовой функции 1-го микроцикла преобразования. При этом в соответствии с предложенным способом нача- ло следующего (i+1)-ro микроцикла совпадает с окончанием 1-го предыдущего:

Ткмц О) - tKMu (I + 1).(7)

В этот момент времени на первом выходе формирователя 3 весовой функции микроцикла преобразования устанавливается низкий потенциал. Одновременно на его третьем выходе начинает вырабатываться короткими положительный импульс, поступающий на первый вход формирователя и сигнала наличия успокоения.

В результате воздействия этого импульса формирователь 4 сигнала наличия успокоения запоминает результат i-ro

микроцикла преобразования, который поступает на второй вход с выхода ИАЦП 2. после чего он определяет результат 1-го цикла преобразования как сумму результатов

микроциклов преобразования входящих в состав 1-го цикла, а именно 1-го, (Ы)-го, 0-2)- го, (1-3)-го, (1-4)-го микроциклов преобразования и запоминает его.

После этого результат 1-го цикла преобразования появляется на первом выходе формирователя 4 сигнала наличия успокоения, являющемся первым выходом устройства в целом. Затем формирователь 4 сигнала наличия успокоения определяет

разность между результатами текущего 1-го микроциклов преобразования. В соответствии со следующим выражением, аналогичным выражению (5):

Дхмц(1)вМхмц(1)-Мхмц(М).(8)

После этого формирователь 4 сигнала наличия успокоения запоминает разность Ахмц 0), а также сравнивает модули разностей, определенных в течение микроциклов преобразования, вошедших в состав 1-го

цикла преобразования с допуском на неуспокоение, и в случае, если все модули сравниваемых разностей меньше или равны допуску на неуспокоение, механическую систему считаютуспокоившейся и формирователь 4 сигнала наличия успокоения формирует на своем втором выходе, являющемся вторым выходом устройства в целом, сигнал наличия успокоения, который будет находиться там до момента определения наличия успокоения в следующем цикле преобразования.

На фиг. 2 А хмц (t) видно, что в i-м цикле формирования успокоение имеется, поэтому на втором выходе формирователя 4 наличия успокоения, являющемся вторым выходом устройства в целом, после обработки информации, полученной в i-м цикле, появляется сигнал наличия успокоения (см. фиг. 2.2, вых. 2).

Формула изобретения

Способ опреде ления наличия успокоения механической системы, заключающийся в том, что задают допуск на неуспокоение, затем формируют весовую

функцию цикла преобразования в виде прямоугольного окна, при этом разбивают цикл формирования весооой функции на несколько микроциклов таким образом, ч гобы начало следующего микроцикла совпадало с

окончанием предыдущего, в течение микроциклов формируют весовые функции микроциклов, имеющие вид прямоугольных окон с одинаковыми длительностями, определяют результат микроцикла преобразования,

который потом запоминают, затем определяют результат цикла преобразования как сумму результатов микроциклов преобразования, входящих в цикл, который запоминают, затем определяют разность между результатами текущего и предыдущего микроциклов преобразования, Которую также запоминают, отличающийся тем,что, с целью повышения точности определения наличия успокоения механической системы

0

путем уменьшения зависимости результата определения успокоения от вида входного воздействия и характера переходного процесса, сравнивают модули разностей, определенных в течение микроциклов преобразования с допуском на неуспокоение, и формируют сигнал наличия успокоения при условии, если все модули сравниваемых разностей меньше или равны допуску на неусп окоение.

Использование: при взвешивании различных грузов в весоизмерительных устройствах и системах статического принципа действия использующих в своем составе цифровые измерительно-управляющие устройства и системы с интегрирующими аналого-цифровым преобразователями с одновременным интегрированием опорной и преобразуемой величин. Сущность изобретения: способ определения успокоения механической системы, заключается в том, что задают допуск на неуспокоение, затем формируют весовую функцию цикла преобразования в виде прямоугольного окна, разбивают цикл формования весовой функции на несколько микроциклов таким образом, чтобы начало следующего микроцикла совпало с окончанием предыдущего, формирует весовые функции микроциклов, имеющие вид прямоугольных окон с одинаковыми длительностями, определяют результат микроцикла преобразования, который потом запоминают, затем определяют результат цикла преобразования как сумму результата микроциклов преобразования, входящих в цикл, который запоминают, затем определяют разность между результатами текущего и предыдущего микроциклов преобразования, сравнивают модули разностей с допуском на неуспокоение и формируют сигналы наличия успокоения. 2 ил. (Л С