АНАЛИЗАТОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ Советский патент 1971 года по МПК G05B23/02 G06F11/277 

Предлагаемый анализатор относится к устройствам динамического контроля.

Известные устройства для динамического контроля содержат устройство управления, блок ортогональных фильтров, преобразователь и цифровую вычислительную машину. Однако эти устройства не .позволяют определять характеристики динамических нелинейных С)истем управления.

Отличием предложенного устройства является то, что в нем дополнительно установлен формирователь, выход которого через цифровую вычислительную машину соединен с одним из входов устройства управления, один из выходов которого соединен с первым входом формирователя, причем другой выход управляющего устройства через преобразователь соединен со вторым входом формирователя.

Предлагаемый анализатор может быть использован для динамического контроля как линейных, так и нелинейных САУ. В нем использовано разложение реакции САУ на тестовый сигнал на ортогональных фильтрах с последующим восстановлением параметров САУ на основе их множественных регрессий по коэффициентам разложения. Определение параметров САУ производится за время, соизмеримое с эффективной длительностью импульсной функции САУ.

На фиг. 1 показана блок-схема анализатора характеристик динамических систем; на фиг. 2 - блок-схема устройства управления; на фиг. 3 - блок-схема программного устройства; на фиг. 4 - блок-схема устройства управления блоком ортогональных фильтров; на фиг. 5 - блок-схема коммутатора; на фиг. 6- функциональная схема блока ортогональных фильтров; на фиг. 7 - блок-схема формирователя.

Анализатор содержит устройство управления /, блок 2 ортогональных фильтров, преобразователь 5, формирователь 4 и цифровую вычислительщую машину (ЦМВ) 5,

5

Два входа устройства управления подключены к блоку ортогональных фильтров и к цифровой вычислительной машине, а его выходы соединены с входом исследуемой системы, преобразователем, формирователем и бло0ком ортогональных фильтров, второй вход которого подключен к выходу контролируемой САУ. Выход преобразователя соединен со вторым входом формирователя, выход которого соединен с ЦВМ.

5

Устройство управления (см. фиг. 2) состоит из коммутатора 6, программного устройства 7 и устройства управления 8 блоком ортогональных фильтров.

надцатиразрядный счетчик //, генератор 12 одиночных импульсов, логические ячейки «И 13-15 и логическую ячейку «НЕ 16.

Устройство управления блоком ортогональных фильтров содержит триггеры 17, 18, эмиттерные повторители 19, 20, герконы 21, 22 и дифференцирующую цепочку 23.

Коммутатор включает логическую ячейку «ИЛИ 24, эмиттерные повторители 25-5/, триггеры 32-34, кипп-реле 35, логические ячейки «И 36-40, герконы 41-45 и аттенюаторы 46-50 буферНогх) усилителя 51.

Блок ортогональных фильтров содержит ячейки 52, 53 и 54 нулевого коэффициента разложения, .первого коэффициента разложения, четвертного коэффициента разложения

соответственно.

Формирователь состоит из ключей 55-58, триггеров 59-68 сдвигающего регистра, киппреле 69 и линии задержки 70.

При подаче на устройство управления команды о начале проверки системы автоматического управления устройство управления / формирует и подает тестовый сигнал на вход САУ. Одновременно блок ортогональных фильтров 2 подключается к выходу проверяемой системы и переводится из исходного режима в рабочий. По истечении установленного интервала разложения реакции САУ на тестовый сигнал устройство управления переводит блок ортогональных фильтров в режим запоминания и отключает его от выхода САУ. Напряжения, пропорциональные коэффициентам разложения, с выходов блока ортогональных фильтров через ком.мутатор 6 устройства управления последовательно подаются на преобразователь 3, который преобразует аналоговую величину в параллельный двоичный код. С выхода преобразователя параллельный двоичный код подается на формирователь 4. Последний по команде устройства управления начинает формировать адрес и записывает исходные данные для интерполяции в ЦВМ 5. По окончании записи исходных данных для интерполяции ЦВМ подает сигнал на коммутатор устройства управления для опроса следующей ячейки фильтра. По окончании опроса ячеек фильтров в ЦВМ заносится адрес опорной точки на множественной регрессии и подается команда на начало вычисления параметров контролируемой САУ.

Исходными данными для вычисления параметров контролируемой системы служат множественные регрессии параметров системы на коэффициенты разложения, представленные в виде узловых точек и предварительно В1веденные в запоминающее устройство ЦВМ, адрес искомой узловой точки многомерной регрессии и отклонения от узловой точки, необходимые для интерполяции.

Для вычисления параметра контролируемой САУ из запоминающего устройства извлекается опорная точка множественной регрессии, соответствующая полученному в формирователе на основе измерения коэффициентов разложения адресу, и все примыкающие к ней точки, старшие по адресу. В дальнейшем ЦВМ в соответствии с принятым алгоритмом и полученными исходными данными для интерполяции производит интерполирование и выдает в регистратор ЦВМ значение искомого параметра.

Определение остальных контролируемых параметров САУ производится аналогично.

Команда о начале проверки САУ поступает на генератор 12 одиночных импульсов программного устройства 7 и запускает его. Сигнал генератора 1 устанавливает в «О счетчик 11, собраиный на стандартных триггерных ячейках и поступает на нулевой вход триггера 17 устройства управления блоком ортогональных фильтров 8. Сигнал на единичном выходе триггера 17 исчезает, и через эмиттерный повторитель 19 обеспечивает отпускание .геркона 21, тем самым Пддготавливая блок ортогональных фильтров к работе. После установки в «О счетчика 11 сигнал на выходах ячеек «И 13-15 снимается, и схема «НЕ 16 подает сигнал разрешения на ключ W. Триггер 18 при сигнале этой полярности не срабатывает. Импульсы с генератора 9 тактовых импульсов через ключ 10 поступают на счетный вход первого разряда счетчика //. С выхода второго разряда счетчика подается сигнал на единичный вход триггера 18, устанавливающий его в «1 после прихода второго импульса с генератора 9 тактовых импульсов. Триггер 18 через эмиттерный павтор.итель 20 вызывает срабатывание геркона 22, который обеспечивает подачу тестового сигнала на систему, подключение блока ортогональных фильтров к системе и его запуск. Появляющийся при этом сигнал на выходе дифференцирующей цепочки 23 не вызывает запуска коммутатора.

В соответствии с выбранным интервалом разложения тумблерным на бором и (см. фиг. 3) устанавливают код на входах ячеек «И 13-15. При совпадении установленного кода с числом в счетчике // на выходах ячеек «И 13-15 появляется сигнал. В результате сигнал на выходе ячейки «НЕ 16 исчезает, и ключ 10 закрывается. При исчезновении сигнала на выходе ячейки «НЕ 16 триггер 18 устанавливается в «О, что вызывает отпускание геркона 22 и перевод блока ортогональных фильтров в режим запоминания. Кроме того, обеспечивается запуск коммутатора 6 через дифференцирующую цепочку 23. нал через эмиттерные повторители 27 и 30 вызывает срабатывание геркона 41, который своим контактом подключает выход ячейки нулевого коэффициента разложения через аттенюатор 46 и буферный усилитель 5/ к преобразователю 3. Преобразователь выдает десятиразрядный параллельный двоичный код, соответствующий нулевому коэффициенту разложения, в формирователь 4. После записи ИЗ фор,мирователя в ЦВМ из ЦВМ поступает импульс на вход ячейки «ИЛИ 24, который обеспечивает добавление «1 в триггерный счетчик (52-34}. В результате срабатывает ячейка «И 57 через геркон 42, аттенюатор 47, буферный усилитель 51 сигнал с выхода ячейки первого коэффициента разложения поступает на преобразователь. Таким образом ком-мутатар обеспечивает поочередное подключееие выходов всех ячеек блока ортогональных фильтров к преобразователю. При подключении выхода последней ячейки блока ортогональных фильтров « преобразователю сигнал с выхода ячейки «И 40 запускает кипп-реле 35, н через эмиттерный повторитель 26 обеспечивает установку в «О триггеров 32-34 и в «1 триггера 17. Триггер 17 через эмИттерный (повторитель 19 вызывает срабатывание геркона 21, который обеспечивает установку блока ортогональных фильтров в исходное состояние. В анализаторе может быть использована любая система ортогональных функций или полиномов. В качестве примера приводится блок ортогональных фильтров, реализующий располо кение реакций системы по функциям Лагерра, построенный на типовых операционных усилителях в соответствии с известной методикой. Блокортогональныхфильтров работает следующим образом. При отпускании геркона 2/ его контакты размыкают цепи установки в «О интеграторов. При срабатывании геркона 22 его контакты подключают входные цепи интеграторов и соединяют вход блока ортогональных фильтров с выходом контролируемой САУ. Реакция САУ на тестовый сигнал подается на блок ортогональных фильтров. По истечении установленного времени разложения контакты геркона 22 размыкаются и переводят фильтр в режим заполнения. На выходе каждой ячейки блока ортогональных фильтров фиксируется напряжение, пропорциональное соответствующему коэффициенту разложения реакции САУ по ортогональным функциям. Коммутатор 6 осуществляет последовательное считывание коэффициентов разложения. По окончании считывания контакты геркона 21 замыкаются и включают цепи установки нуля интеграторов, подготавливая тем самым блок ортогональных фильтров к следующему циклу контроля. С выхода буферного усилителя 51 коммутатора напряжение, пропорциональное коэффициенту разложения, подается на преобразователь 3, который преобразует его в параллельный десятиразрядный двоичный код. В качестве аналого-цифрового преобразователя может быть использован, например, один из каналов серийного преобразователя типа VH. Сигнал с выхода преобразователя подается на формирователь 4. При подаче управляющего импульса с эмиттерного повторителя 25 срабатывает кнпп-реле 69, обеспечивающее задержку на время нреобразования преобразователя. Импульс с кипп-реле подается на линию задержки 70 н на ключи 55-57. Знаковый разряд через ключ 56 записывается в первый разряд сдвигающего регистра (триггер 59), а в шестой разряд (триггер 54), сдвигающего регистра через ключ 57 заносится старщий разряд кода числа. Остальные разряды через ключи 55 заносятся в ЦВМ в качестве исходных данных для интерполяции. С линии задержки 70 импульс ноступает на сдвигающий регистр и обеспечивает сдвиг информации на один разряд. По окончании работы коммутатора все разряды сдвигающего регистра заполнены сформированным адресом узловой точки. Импульс с змиттерного повторителя 26 открывает ключ 58 и обеспечивает тем самым запись адреса в ЦВМ. При каждом открытии ключей 55 и 5S происходит добавление «1 в адресный регистр ЦВМ. Таким образом, по окончании цикла работы устройства управления в ЦВМ оказываются записанными последовательно нять десятиразрядных чисел, являющихся исходными данными для интерполяции, и адрес узловой точки. Этих данных достаточно для того, чтобы ЦВМ осуществила в соответствии с опи.санным выше алгоритмом определение параметров контролируемой САУ. Предмет изобретения Анализатор для контроля характеристик динамических систем автоматического управления, содержащий ус11ройство управления, соединенное с блоком ортогональных фильтров, преобразователь и цифровую вычислительную машину, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в нем дополнительно установлен формирователь, выход которого через цифровую вычислительную машину соединен с одним из входов устройства управления, один из выходов которого соединен с первым входом формирователя, причем другой выход управляющего устройства через преобразователь соединен со вторым входом формирователя.

5J

tU

45

Фс/г 5

Фиг.В

5 коэ(р(рициентов