Устройство для определения постоянных времени нестационарных инерционных звеньев Советский патент 1979 года по МПК G05B23/02 

1

Изобретение относится -к области автоматического регулирования и может быть использовано при создании измерительной аппаратуры.

Для оптимальной наладки систем aiBTOматического регулирования необходимо знать параметры (постоянные времени) всех звеньев, образующих эту систему. Причем, для качественной наладки Систем регулирования необходимо знать постоянные времени на рабочих участках кривой разгона. Следует указать, что почти все звенья, образующие промышленные системы регулирования, относятся « нестационарным.

Устройство позволяет быстро и точно определить постоянные времени на отдельных участках кривой разгона (нестационарных звеньев), чтобы затем использовать эту информацию для расчета и наладки систем регулирования.

Известно устройство для измерения постоянных времени инер-ционных звеньев систем автоматического регулирования 1. В этом устройстве постоянные времени определяются путем интегрирования разности эталонного сигнала и кривой лереходного процесса.

К основным недостаткам этого устройства можно отнести:

1.Невозхможность определения постоянных времени нестационарных инерционных звеньев. Действительно, если постоянная времени звена меняется во время процесса, то, интегрируя разность эталонного сигнала, пропорционального кривой переходного процесса, определяют среднюю постоянную времени, которая может в десятки раз отличаться от постоянной времени на рабочем участке.

2.Невозможность определения постоянных времени инерционных звеньев с запаздыванием. Действительно, при наличии запаздывания в инерционно.м звене интеграл

разности будет увеличен на величину площади TJCycT (т - время запаздывания), чго приведет к существенным ошибкам в определении постоянной времени.

3.Пизкую точность в определении электромагнитной постоянной времени. Это связано с тем, что в установившемся режиме на вход интегратора подаются шумы и ошибки масштабирования, которые, интегрируясь, приводят к большим ошибкам в определении -постоянных времени.

Из известных устройств по технической сущности наиболее близким является устройство 2. Это устройство содержит интегратор, выход которого подключен ко входу измерительного блока, масштабный блок.

один из входов которого подключен к первому выходу инерционного звена, а выход через два последовательно соединенных ключа подключен ко входу интегратора, и формирователь управляющих сигналов, вход которого Подключен ко второму выходу инерционного звена, а выходы подключены к управляющим входам ключей.

Однако это устройство имеет следующие недостатки:

1.Сложная аппаратурная реализация устройства, которая обуславливается тем, что устройство имеет два параллельных ка«ала: по одному каналу подается установившееся значение выходного сигнала, а по второму - текущее. Это требует увеличения аппаратурных затрат, затрат времени

на наладку и может явиться источником ошибок, так как требует согласо ваНия работы двух каналов во времени.

2.Низкая точность измерения постоянных времени.

3.Необходимость подачи на вход исследуемого звена воздействия определенного вида ступенчатого сигнала.

Этот недостаток приобретает существенное значение, если требуется определить постоянные времени звеньев, способных нередавать значительную мощность. В этом случае для создания ступенчатого скачка напряжения требуется применить источник значительной мощности. Это значительно ограничивает область применения устройства.

Цель настоящего изобретения состоит в упрощении и расщирении области применения устройства.

Эта цель достигается тем, что другой вход масштабного блока подключен ко второму выходу инерционного звена.

На чертеже изображена функциональная схема устройства и приняты следующие обозначения: 1 - устройство для определения постоянных времени, 2 - интегратор, 3 - измерительный блок, 4 - масштабный блок, 5 и 6-ключи, 7-формирователь управляющих сигналов, 8 - инерционное звено, 9 и 10 - выходы формирователя, 11-вход текущего значения измеряемой величины, 12 и 13 входы, задающие рабочий диапазон, вход / первый вход (вход по току), вход j)второй вход (вход по напряжению) .

Устройство работает следующим образом,

Т-, U

Работа устройства подразделяется на два режима. Первый режим «установка.

Интегратор 2 работает как усилитель. По своим входам 12 и 13 формирователь 7 настраивается так, чтобы на его выходах 9 и 10 были сигналы, по которым ключи 5 и 6 замкнуты. В этом режиме осуществляется установка необходимых коэффициенто В передачи масштабного блока 4 по выходу U и входу /. Для этого подается на вход исследуемого звена 8 напряжение произвольной формы и в установившемся режиме по измерительному блоку 3 устанавливается максимальное значение выходной величины путем изменения, например коэффициента передачи масштабного блока 4 по входу /. Затем, увеличивая коэффициент передачи масштабного блока 4 по входу U, добиваются нулевых показаний измерительного прибора.

После этого но входу 12 перестраивают формирователь 7 так, чтобы на его выходе 9 появлялся сигнал на замыкание ключа 5 в момент, соответствующий началу рабочего участка. Эту операцию формирователя можно реализовать на компараторе с релейной характеристикой: по входу 12 задается уровень срабатывания компаратора. Сигнал 9 на входе формирователя появится тогда, когда текущее значение по входу 11 достигнет норога срабатывания, установленного на входе 12.

Аналогичным образом определяется конец рабочего участка: на выходе 10 формирователя появляется сигнал на размыкание ключа 6, когда текущее значение по -выходу достигает порога срабатывания, установленного на входе 13.

Размер рабочего участка выбирается из условия, чтобы на нем постоянная времени оставалась нриблизительно постоянной.

Второй режим - работа.

В этом режиме осуществляется определение постоянной времени на том участке характеристики исследуемого звена 8, который был задан настройкой формирователя 7, в режиме «установка.

Для определения постоянной времени необходимо вновь подать на вход исследуемого звена 8 то произвольное воздействие, которое подавалось в режиме «установка.

При подаче на вход исследуемого звена 8 произвольного воздействия сигнал на входе и появляется мгновенно, а сигнал по входу / растет с инерцией, определяемой параметрами исследуемого звена. На выходе масштабного блока 4 появляется сигнал, пропорциональный разности сигналов по двум этим входам. Если ключ 5 разомкнут, то несмотря на наличие сигналов разности на .выходе масщтабного блока 4, эти сигналы не интегрируются. Как только сигнал по входу / достигает начала рабочего участка, на выходе 9 формирователя 7 появляется сигнал, и ключ 5 замыкается. Начинается процесс интегрирования. При достижении текущим значением сигнала по входу / конца рабочего участка на выходе 10 формирователя 7 появляется сигнал, и ключ 6 размыкается. Процесс интегрирования прекращается.

Интегратор 2 перестает интегрировать без сброса результата интегрирования, а результат интегрирования отображается на

измерительном блоке 3. Показания измерительного блока 3 - Un пропорциональны площади между кривой напряжения U и тока /. Постоянная времени Т на рабочем участке исследуемого звена 8, который задается с помощью формирователя 7, определяется как

Un

Т - Т

л л „

г/б

Т - постоянная времени интегрирования интегратора;

/7б - напряжение, соответствующее приращению входного сигнала на рабочем участке;

Un--показания измерительного блока.

В устройстве входной сигнал может иметь произвольную форму. Это позволяет в качестве тестового сигнала использовать сигналы, действующие в исследуемой системе регулирования, т. е. в результате снизить затраты времени на наладку систем автоматического регулирования и повысить качество наладочных работ.

Формула изобретения

Устройство для определения постоянных времени нестационарных инерционных

звеньев, содержащие интегратор, выход которого подключен ко входу измерительного блока, масштабный блок, один из входов которого подключен к первому выходу инерционного звена, а выход через два последовательно соединенных ключа подключен «о входу интегратора, и формирователь заправляющих сигналов, вход которого подключен к второму выходу инерционного звена, а выходы подключены к управляющим входам ключей, отличающееся тем, что, с целью упрощения и расщирения области применения устройства, другой вход масштабного блока подключен ко второму выходу инерционного звена.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 467332, кл. G 05В 23/02, 21.03.74.

2.Авторское свидетельство СССР № 551613, кл. G 05В 23/02, 1975.