Устройство для определения динамических характеристик Советский патент 1978 года по МПК G05B23/02 

входу блока деления, первый вход которого соединен со вторым выходом первого интегратора, а также регистрируюп ий блок, соответствующие вхолчы которого соединены со вторыми выходами 1чтеграторов 3.

Определение частотных характеристик исследуемой системы осуществляется при подаче на ее вход единичного ступенчатого воздействия. Переходной процесс системы дифференцируется, , и полученная весовая функция обрабатывается вычислительной частью устройства.

Указанное устройство имеет следующие недостатки: дифференцирование переходного процесса вносит дополнительную ошибку в определение характеристик системы, особенно при наличии помех, которые практически трудно устранить не всегда исследуемая система допускает длительные отклонения выходной координаты.

Кроме того, это устройство не рещает задач определения:

частотных характеристик в процессе нормальной эксплуатации исследуемой системы;

спектра по зафиксированному процессу;

спектральной плотности по корреляционной функции;

корреляционной функции по спектральной плотности;

процесса по действительной или мнимой части спектра.

Цель изобретения - повышение точности определения частотных характеристик и расширение функциональных возможностей устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что в известное устройство для определения динамических характеристик автоматических систем для повыщения точности введены задатчик непериодических воздействий, блок сравнения, дополнительный блок деления и коммутатор, вход которого соединен с выходом блс)ка записи и считывания, а выходы подключены соответственно к вторым входам блоков умножения, первому входу блока сравнения и первому входу дополнительного блока деления, второй вход которого соединен с выходом функционального преобразователя и первым дополнительным входом блока записи и считывания, второй дополнительный вход которого соединен с выходом блока деления, а третий дополнительный вход соединен с выходом задатчика непериодических воздействий, подключенным также ко входу объекта, выходы б.юка сравнения и дополнительного блока деления соединены с дополнительными входами регистрирующего блока.

На чертеже показана блок-схема предложенного устройства.

Оно содержит задатчик 1 непериодических воздействий, объект 2, блок 3 записи и считывания, коммутатор 4, первый блок 5 умножения, retiepaTOp 6 гармонических сигналов, второй блок 7 умножения, первый интегратор 8, функциональный преобразователь 9, второй интегратор 10, блок 11 деления, блок 12 сравнения, донолнительный блок 13 деления, регистрирующий блок 14.

Устройство работает следующим образо.м. УЗ зависимости от динамической характерис- ,ки, которую необходимо определить, устройство работает в разных режимах. При определении амплитудно-фазовых частотных характеристик по переходному процессу входное воздействие, например прямоугольный импульс, подается с задатчика 1 непериодических воздействий на вход объекта 2 и третий вход блока 3 записи и считывания, где происходит запоминание формы и длительности входного воздействия.

Сигнал с выхода исследуемого объекта (переходной процесс), вызываемый входным воздействием, поступает на вход блока 3 записи и считывания, где происходит его преобразование и запоминание.

Цифровая информация о входном сигнале x{t) после преобразования в непрерывный сигнал в блоке 3 записи и считывания поступает через коммутатор 4 на вторые входы

первого и второго блоков 5 и 7 умножения. В первом и втором блоках 5 и 7 умножения и первом и втором интеграторах 8 и 10 производится определение действительной РДи.9 и мнимой Q,,(,oj) частей спектра входного сигнала.

На вторые входы первого и второго блоков 5 и 7 умножения с выходов первого и четвертого выходов коммутатора 4 подается входное воздействие, на первые входы этих блоков подаются соответственно os оо; t и sin w, t с. генератора 6 гармонических сигналов. Выходы первого и второго блоков 5 и 7 умножения соединены с входами первого интегратора 8 и второго интегратора 10, на выходах которых получаются соответственно действительная P(wi) и мнимая );) части спектра входного сигнала. Значения ы;. в диапазоне интересующих частот задаются путем перенастройки генератора 6 гармонических сигналов.

Сигналы с интеграторов 8 и 10 подаются на регистрирующий блок 14, на входы функционального преобразователя 9, где образуется значение ) амплитуды спектра входного воздействия на частоте Wj, которое затем подается на вход блока 1 деления и на первый вход блока 3 записи и считывания.

На выходе блока 11 деления получается значение 4x(ci)i) фазы спектра входного воздействия на частоте Wi,.которое подается на второй вход блока 3 записи и считывания.

После преобразования и запоминания характеристик Ах(а):)и х()на первом и четвертом выходах коммутатора 4 появляются сигналы, характеризующие реакцию системы у(1) на входное воздействие сигнала x(t).

На выходе блока 12 сравнения образуются сигналы, определяющие фазочастотную характеристику объекта 2, и на выходе дополнительного блока 13 деления образуются сигналы, определяющие амплитудно-фазовую характеристику объекта 2.

Выходы блока 12 сравнения и блока 13 деления соединены со входами регистрирующего блока 14, который регистрирует результаты определения характеристик. Устройство позволяет о111)еделить следующие динамические характеристики: A.Спектр по реализации процесса. Сигналы, характеризующие систему {i), заносятся в блок 3 записи и считывания. Далее устройство работает подобно описанному при определении амплитудно-частотной характеристики. Результат определения спектра в виде сигналов его действительной (чЛ и мни-мой Qyluj) частей снимается соответственно с выходов интеграторов 8 и 10 и подается на регистрирующий блок 14. Б. Спектральную плотнасть S{w) по корреляционной функции R(i). Сигналы, определяющие корреляционную функцию R(i), заносятся в блок 3 записи и считывания. Коммутатор 4 устанавливает в цепи передачи сигналов R(r) коэффициент передачи 8. Результат S(i.)), получаемый на выходе первого интегратора 8, подается на вход регистрирующего блока 14. B.Корреляционную функцию R(t) по спектральной плотности. Г. Систему Y(t) по действительной Roy (jw) или мнимой J77;y.(jcj) частям регулярного спектра. Система Y(t) с выхода интегратора 8 или 10 подается на вход регистрирующего блока 14. Д. Амплитудно-фазовую характеристику исследуемого объекта 2 в процессе нормальной эксплуатации. В этом случае внещних воздействий на объект 2 не подается. Для онредеуюни нмп/и тудно-фазочастотной характеристики.необходимо иметь в блоке 3 записи и считывания записанные значения корреляционной функции R (t) входного сигнала х(1) и взаимной функции R (t) входного сигнала x(t) и выходной системы Y()Формула изобретения Устройство для определения динамических характеристик, содержащее блок записи и считывания, вход KOTOpoifi подк/ ючен к выходу объекта, генератор гармоинческнх сигналов, выходы которого соединены с первыми входами первого и второго блоков умножения, выходы которых подключены ко входам первого и второго интеграторов, первые выходы которых по-Тключены к входу функционального преобразователя, выход которого подключен к втopo y входу блока деления, первый вход которого соединен с вторым выходом первого интегратора, а также регистрирующий блок, соответствующие входы которого соединены с вторыми выходами инт(. 1 раторов, отличающееся тем, что. с целью повыщения точности, оно содержит задатчик непериодических воздействий, блок сравнения, дополнительный блок деления и коммутатор, вход которого соединен с выходом блока записи и считывания, а выходы подк.чючены соответственно к вторым входам блоков умножения, первому входу блока сравьения и первому входу до юлнительиог(Т блока деления, второй вход которого соединен с выходом функционального преобразователя и первым дополнительным входом блока записи и считывания, второй дополнительный вход которого соединен с выходом блока деления, а третий дополнительный вход соединен с выxoдo задатчика непериодических воздействий, о.аключенным также ко входу объекта, выходы блока сравнения и доно.тнительного блока деления соединены с дополнительными входами регистрирующего блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Балакирев В. С. и др. Экспериме11тальное определение динамическ 1х характеристик промышленных объектов управ.чения, ..-Л, «Госэнергоиздат, 1963. 2.Авторское свидетельство СССР , 439209, кл. G 01 h 25/00, 1974. 3.Авторское свидетельство СССР .Ng 375626, кл. G 05 В 23/02, 1973.