УСТРОЙСТВО для КОНТРОЛЯ и НАСТРОЙКИ ТЕКУЩИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ Советский патент 1966 года по МПК G05B23/02 

Известны устройства для контроля и подстройки текущих параметров объектов управления с определением частотных характеристик, содержащие объект регулирования, параметры которого могут изменяться, устройство контроля характеристик объекта и задания детерминированных или шумовых колебаний настг ройки.

Предлагаемое устройство для контроля и настройки текущих характеристик объекта, работающего в нормально-импульсном режиме, отличается от известных тем, что оно не содержит источников посторонних колебаний, нарушающих обычное функционирование объекта, а его реальные входной и выходной сигналы поступают на устройство контроля текущих частотных характеристик, содержащее две группы индикаторов скрытых периодичностей, входы которых попарно подключены к элементу сравнения, выделяющему на своем выходе амплитудно-фазо-частотную характеристику, которая затем поступает в устройство формирования сигнала подстройки, где она сравнивается со своим требуемым зна- чением.

Сигнал подстройки, соответствующий разности требуемых и текущих характеристик, поступает в блок подстройки параметров объекта, изменяющий его настройки в соответствии с требуемыми.

Предлагаемое устройство обеспечивает выполнение каждого такта текущей корректировки параметров существенно нестационарного объекта по полной мгновенной однопараметрической характеристике с учетом всех эксплуатационных факторов за время между импульсами, не превышающее периода (или даже полупернода) скрытой во входном импульсе периодичности минимальной частоты, для которой производится настройка.

Блок-схема всей системы представлена на чертеже.

Система состоит из объекта управления 1, устройства 2 контроля и настройки текущих характеристик объекта управления, блока 3 подстройки параметров и развязывающего усилителя 4. Вход объекта управления с помощью ключа 5 периодически подключается к источнику входного сигнала x(t).

Устройство 2 содержит две группы индикаторов 6 ..., 6 и Т, ..., 7 сигналов скрытой периодичности, предназначенных для онределения частотных характеристик соответственно входного и выходного сигналов, т. .е. x(t) и y(i). Число индикаторов k зависит от числа точек определяемой частотной характеристики.

Каждый индикатор скрытой периодичности настроен на заданную частоту и представляет собой операционный фильтр, образованный двумя интеграторами 10 и 11 я инвертором 12.

Для определения текущих значений амплитуды и фазы сигнала заданной частоты в интеграторе установлены сумматор 13 и перемножитель 14, который подключен к источнику анализируемого сигнала.

Передаточные функции операционных фильтров имеют для каждой /С-ой гармоники вид:

v/ I с - - (

ф(Ь) - ,(1)

4 --x(s)

где W (5) - передаточная функция /(-го операционного фильтра, со -фиксированная частота, на которую настроен /(-и фильтр, x(s}, Хф (s) - изображения по Фурье входного и выходного сигналов /С-го фильтра, /со - мнимый аргумент.

Пусть на входы фильтров поступают импульсные сигналы произвольной формы и длительности, определенные на интервале времени О,

х± const t о x(t) X2 x(t) лз const t т,

где Xi, лгз - постоянные, в частном случае равные нулю, а x(t) - конечно, и его производные существуют. Тогда для каждого /С-го фильтра

Xф(l)((2)

В соответствии с правилами преобразования Фурье

- sin

/(/):J{((0.

Тогда во временной области выходной сигнал каждого /С-го фильтра выражается интегралом свертки:

xф(t sinaj«(/-E)x4).

Так как по условию изменение сигнала x.(t) ограничивается временем Т, то для всех справедливо соотношение

т Ф. (01 f г j Sin со, (t - с) X (с) d Н, (5)

которое после ряда преобразований, с учетом интегрирования по / Г дает:

Ф (О - -v« sin ( + с., ),

. (t - I (f) - 1 0 г г; 0.

Таким образом, на выходах всех /( фильтров со стороны выходного сигнала имеют место гармонические сигналы, соответствующие выделенным периодичностям «X-х частот:

Ф (О 11 г, Г„,,, - j Sin «« (/ - ) X (5) dl -л:. о

,,vJ.

Аналогичные соотношения справедливы и для выходных сигналов:

Уф (О U Т- Г,пах J il С -.) ()

- Су Sin (OJ«(: г ,J.

Из.ЭТИХ выражений видно, что время выделения скрытой периодичности ка выходе фильтров не превышает периода (или даже полупериода) гармонической составляющей вход5 него сигнала минимальной частоты, что и определяет быстродействие устройства.

Все точки однопараметрической частотной характеристики вычисляются одновременно для всех фиксированных частот ai« с помощью

0 схемы сравнения 8, работающей как определитель отношений амплитуд и разностей фаз на каждой фиксированной частоте, в соответствии с выражениями:

(«) - (««) Ь (J - с (.}.

jf (к)

Операционные фильтры включены по схеме рещения дифференциального уравнения:

..(o-.

dt

dtсоответствующего передаточной функции (1) и интегралу свертки (5). Частотная характеристика, вычисленная в

схеме сравнения 5 поступает в собственно устройство формирования сигнала подстройки 9, где она сравнивается со своими требуемыми характеристиками. Результаты сравнения подаются на блок подстройки параметров 3,

производящий необходимые подстройки.

Предмет изобретения

1. Устройство для контроля и настройки текущих характеристик объекта управления, работающего в нормально-импульсном режиме, содерлсащее блок подстройки параметров объекта и устройство формирования сигнала подстройки с элементом сравнения, состоящим из измерителя отношения амп.титуд и вычислителя разности фаз, колебательных звеньев, образованных замкнутой цепью двух последовательно соединенных интеграторов, отличающееся тем, что, с целью индикации в электрическом сигнале текущих значений амплитуды

и фазы скрытой периодичности некоторой частоты, ко входу одного из интеграторов колебательного звена подключен сумматор, и к двум его входам подключен второй интегратор с инвертором и неремножитель, нодключенный своим входом к цепи сигнала, а выход второго интегратора подсоединен к схеме сравнения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения ускоренного снятия частотных характеристик функционирующего нестационарного объекта без нарушения условий его работы при общем упрощении схемы, в устройстве установлены две группы индикаторов скрытых иериодичностей, построенных

на колео.ательных звеньях, число которых определяется интервалом исследуемых частот, и первая группа индикаторов подключена свои ми входами через развязывающий усилитель ко входу объекта, а.вторая групна подключена к выходу объекта, причем соответствующие выходы индикаторов обеих групп попарно подсоединены к устройству сравнения.

3. Устройсгво по нп. 1 и 2, отличающееся

0 тем, что, с целью приведения текущих характеристик объекта к требуемым, выход элемента сравнения подключен к устройству непосредственного формирования сигнала подстройки, выход которого подключен к блоку подст5ройки параметров объекта.

гхц.