Устройство для измерения параметров инерционных звеньев Советский патент 1992 года по МПК G05B23/02 

I

I

4

х| оо со

VI

00

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для измерения параметров инерционных звеньев в условиях воздействия на них переменных помех при исследовании и наладке систем автоматического регулирования.

Известно устройство для измерения параметров звеньев системы управления, содержащее исследуемое звено, первый и второй блоки масштабирования, первый, второй и третий интеграторы, блок измерения. Недостатком этого устройства является низкая точность измерения при наличии помех.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для измерения параметров инерционных звеньев, содержащее исследуемый блок, вход и выход которого соединены соответственно, со входами первого и второго фильтров, выходы которых соединены со входами называемой в дальнейшем вычислителем совокупности элементов, содержащей первый и второй блоки масштабирования, первый и второй сумматоры, первый и второй интеграторы, первое и второе нелинейные звенья, измерительный блок Недостатком этого устройства яв- ляется низкая точность измерения, обусловленная невозможностью обеспечения требуемой высокой точности совпадения параметров фильтров, а также отсутствием зависимости характеристик фильтров от амплитудных и частотных характеристик фильтров от амплитудных и ча- стотных характеристик помехи. Рассмотрим подробнее работу устройства прототипа. Предположим, что передаточная функция объекта имеет вид:

W0(P)К

32 PZ + Э1 Р + 1

а передаточные функции фильтров

(2) (3)

При аф1 аф2 аф выходах первого и второго интеграторов вычислителя формируются сигналы

ВЫХ1

.(Р)

аз Р +ai

Хвх (Р):

W«.fP)

(а2 Р + ai Р + 1)(аФ

V

вых2

.(Р)32

(32 Pz +ai Р + 1)(аФ Р + 1) Хвх (Р) I(5)

В установившемся в режиме, при

1 Хвх(Р) -р, Хтвых ( )ai; Х2вых( оо) 32

если аф1аЈаф2, то

Y го - 3 а;Рг + (а; + ai а Фг) Р + а Ф; + at у , .

ю х (р) - ( ; осаф.р+о(,Ф,Р+1) Хв(р) б

Хвых1(°°) аф2+ ai Аналогично получаем

11 , , афг + 31 - аФ1 -ai 0аФ2ЭгР+(32+aia Фг-Э13ФО +-р

Х.„ч (Р)

(Э2Р$+а|Р + 1)(аФ1Р + 1)(эФ2Р-М)

0

5

0

5

0

5

0

5

ХВых2(оо) оо (9)

Как следует из выражений (2)- (9), самое незначительное несовпадение значений постоянных времени фильтров (а значит, их передаточных функций) приводит либо к значительным ошибкам измерения параметров исследуемого объекта в устройстве прототипе, либо к потере его работоспособности,

Кроме того, отсутствие зависимости постоянных времени фильтров от амплитудных и частотных характеристик помехи требует предварительной настройки фильтров на определенные характеристики помехи, а при их изменении может привести к недостаточно эффективному подавлению помехи и, следовательно, вызвать появление недопустимых погрешностей измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения параметров инерционных звеньев.

На чертеже представлена электрическая структурная схема устройства для измерения параметров инерционных звеньэв

Устройство для измерения параметров инерционных звеньев содержит исслед/е- моз звено 1, второй фильтр, состоящий из блока вычитания 2, блока умножения 3, интегратора 4, первый фильтр 5, блок вычисления параметров передаточной функции 6. При этом вход исследуемого звена 1 подключен к первому входу блока 2 вычитания, второй вход которого подключен к первому входу блока 3 умножения, второй вход которого подключен к второму выходу первого фильтра 5, а выход подключен к входу интегратора 4, выход которого подключен к первому входу блока вычисления параметров передаточной функции б второй вход которого подключен к первому выходу первого фильтра 5, вход которого подключен к выходу исследуемого звена 1. Второй фильтр осуществляет фильтрацию от помех сигнала, поступающего на его вход, с постоянной времени, равной постоянной времени первого фильтра 5, при этом, блок 2 вычитания предназначен для вычисления алгебраической разности сигналов, поступающих на его первый и второй входы. Блок 3 умножения формирует на выходе сигнал, равный произведению сигналов, поступающих на его первый и второй входы. Интегратор 4 предназначен для интегрирования сигнала, поступающего на его вход. Первый фильтр 5 осуществляет фильтрацию от помех сигнала, поступающего на его вход, с самонастройкой постоянной времени фильтра в соответствии с характеристиками помехи, и с формированием на втором выходе сигнала, обратно пропорционального постоянной времени фильтра. Блок 6 вычисления параметра передаточной функции предназначен для вычисления параметров инерционных звеньев по сигналам, поступающим на его первый и второй входы.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы U1+F(где Fаддитивная помеха) с выхода исследуемого звена 1 подается на вход первого фильтра 5, где производится его фильтрация от помех, причем постоянная времени фильтра имеет оптимальное либо квазиоптимальное значение, зависящее от амплитудных и частотных характери- стик помехи. Передаточная функция первого фильтра 5 равна

w(p)

Сигнал Usi, являющийся оценкой полезного сигнала Ui, подается на второй вход блока вычисления параметров передаточной функции 6. Сигнал U52 по величине обратно пропорциональный постоянной времени фильтра, подается на второй вход блока 3 умножения, который в сочетании с блоком 2 вычитания и интегратором А представляет собой второй фильтр. Передаточная функция второго фильтра равна:

Ш

1

р +1

(р) -ГТФ-Р---Т.

1

где

За счет этого обеспечивается самонастройка первого фильтра 5 и второго фильтра с поддержанием равенства их постоянных времени. Сигнал IJ4 с выхода интегратора 4,

являющийся оценкой входного сигнала исследуемого звена 1 подается на первый вход блока вычисления параметров передаточной функции 6. По сигналам Usi и U4 блок вычисления параметров передаточной функции-6 осуществляет вычисление параметров исследуемого звена 1 в полной аналогии с тем, как это производится в устройстве- прототипе.v

Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом обеспечивает повышение точности измерения параметров инерционных звеньев за счет более эффективного подавления помехи и автоматического поддержания, равенства постоянных времени фильтров. Формула изобретения Устройство для измерения параметров инерционных звеньев, содержащее блок вычисления параметров передаточной функции, первый и второй фильтры, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока вычисления параметров передаточной функции, выход которого является выходом устройства,

а первые входы первого и второго фильтров подключены соответственно к выходу и входу исследуемого звена, вход которою является входом устройства, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности,

фильтр выполнен в виде последовательно соединённых блока вычитания, блока умножения и интегратора, выход которого подключен к первому входу блока вычитания и является выходом фильтра, первым входом

которого является второй вход блока вычитания, а вторым входом - второй вход блока умножения, подключенный к второму выходу первого фильтра, который выполнен самонастраивающимся с настраиваемой

постоянной времени.

Изобретение относится к автоматическому регулирований и может быть исполь- зовано дли измерения инерционных звеньев систем автоматического регулирования в условиях воздействия на них переменных помех. Цель изобретения - повышение точности. Устройство для измерения парамётрое ин ёр ционных звеньев содержит второй фильтр, состоящий из блока вычитания 2, блока умножения 3 и интегратора 4, а первый фильтр 5 выполнен самона- страивающимся с настраиваемой постоянной времени. 1 ил.