Устройство для определения амплитудно-фазовых характеристик линейных систем регулирования Советский патент 1979 года по МПК G05B23/02 

бпрёйёления амплитудно-фазовых характеристик линейных систем регулирования содёрЯсаШее два задающих блока, выходы которых соединер1ы с первыми входами соответствующих блоков сумматоров, вторые входы которых связаны с аыхо- дами соответствующих блоков интеграторов, входы которых соединены с соответствующими выходами первого и второго масштабных блоков, ко входам которых подключены выходы соответствующих блоков умножитедей, к первым вхо-дам которых подсоединен выход блока сравнения, а к вторым - соответствующие выходы генератора колебаний, выходы первого блока сумматоров связаны с соотеетствующими входами блока регистраторов, с другими входами которого через третий масштабный блок соединены соответствующие выходы второго блока сумматоров 2.. Однако это устройство имеет низкую точность определения амплитудно-фазовых характеристик промышленных систем регулирования, так как при дифферекцировании переходной функции возрастает спектральная плотность мощности промыш ленных помех, которая будет искажать результаты обработки; ограниченную область применения, так как системы/ . управления большинства промышленных механизмов содержат задатчик- интенсив ности, Назначение задатчика интенсивности вырабатывать линейно-растущий сигнал. Этот сигнал подается на выход системы управления и определяет темп разг на промышленных механизмов (механизм разгойяются по линейному закону, опреде ляемому задатчиком, интенсивности). Опр деление амплитудно-фазовых характерист ик этих систем с помощью известного устройства затруднительно, так как надо изменять вид задающего сигнала. Практически это можно сделать, если заменить за1датчйк интенсивнодти блоком для выработки ступенчатого воздействий. Но для этого надо провести специальные исследования для определения величинь, амплитуды ступенчатого воздействия. Целью изобретения является повьпценйе точности устройства., Цель достигается тем, что предлагае мое устройство содержит два дополнительных интегратора и сумматор, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, один вход-с выходом первого задающего блока, другой - с Первым входом устройства, Второй вход

703763 которого связан со входом первого дополнительного интегратора, выход которого соединен с выходом устройстЕва, а выход второго задающего блока через второй дополнительный интегратор связан со вторым входом блока сравнения. На чертеже представлена блок-схема устройства. Схема Содержит исследуемую систе.му 1, первый и второй задающие блоки 2и 3, умножители 4, генератор колебаний S, интегратгоры б, блоки интеграторов 7 и 8, сумматоры 9, регистраторы 10, блоки умножителей 11 и 12, блок сравнения : 13, масштабные блоки 14, 15 и 16, Е которые входят масштабные элементы 17, дополнительные интеграторы 18 и 19, блоки сумматоров 20 и 21, блок регистраторов 22 и дополиительный сумматор 23. , В качестве задающих блоков 2 и 3 1может использоваться регулируемый источник постоянного напряжения, в качестве сумматора 23 - операционный усилитель на два входа, в качестве умножителей 4, генератора колебаний (синусоидальных и косинусоидальных сигна--, ЛОБ) 5, интеграторов 6, регистраторов 10, сумматоров 9„мас;штабных блоков 14, 15 и 16 могут .использоваться обычные стандартнью элел«;нты аналоговой или дискретнойтехники. В качестве интегратора 18 может бь1ть использован также задатчик интенсивности исследуемой системы автоматического регулирования, в этОм случае интегратор 18 шунтируется. Устройство работает следующим образом. Первый режим - масштабирование. Этот режим проводится в два этапа. Первый этап. Вь1ходы задающих блоков 2 и 3, блока сравЕюния 13 отключены от остальной части схемы. Интеграторы 19, 18 и сумматор 23 зашунтированы. На вход интегратора 18, а следовательно, исследуемой системы 1 подается ступенчатое воздействие. С выхода исследуемой системы 1 на вход сумматора подается ступенчатый сигнал ( i ). В установившемся режиме производится изменение оператором выходного сигнала задающего блока 3 до ТОГО Момента, когда на выходе суммаТора 23 сигнал станет равным нулю. Величина ступенчатого воздействия должна быгь такой, чтобы установившееся значение выходной величины Vi ( ос ) было номинальным. Второй этап. Интеграторы 18 и 19 а также сумматор 23 расшунтируЮтся. Выходы задающих блоков 2 и 3 и сумматора 23 по-прежнему отключены ;Ът;;, остальной части схемы. На вход интегратора 18 подается то же самое ступенчатое воздействие. В установившемся режиме слежения с постоянной скрростью оператор изменяет: выходной сигнал задающего блока 2 до того момента, когда на выходе блока сравнения 13 сигнал станет равным нулю. Второй режим - измерение, В этом режиме на вход интегратора 18 подается то же ступенчатое воздействие, что и при масштабировании, предварительно выходы задающих блоков 2 и 3 и блока сравнения 13 подключаются к остальной части схемы. На масштабных блоках 14 15 и 16 выставляются коэффициенты пе редачи в .соответствии с частотами, на KOTopbix определяется амплитудно-фазовая характеристика. Например, если частоты определения амплитудно-фазовой характеристики относятся как числа 1 : 2 : 4 : 8, то и коэффициенты передачи масштабных элементов 17 в масштабных блоках 15 и 16 должны относит ся как эти числа, а коэффициенты .передачи в масштабном блоке 14 должны от носиться как квадраты этих чисел, т.е. как 1:4,: 16 : 64. Наиболее просто реализовать эти блоки на операционных усилителях. Тогда коэффициенты передачи этих блоке выставляются изменение входных сопротивлений или сопротивлени в цепи обратных связей. С выхода задающего блока 3 снимает ся сигнал 1:1 ( оо ) с выхода задающего блока 2 снимается сигнал М («) с вь1хода сумматора 23 - сигнал li( (где Ч (i) - реакция системы на линейно растущий сигнал, В блоках умножителей 11 и 12 происходит умнож ние сигнала hCooH- tt -HCt)на sin VI cos Ш.-Ь . На выходах бло ка интеграторов 7 формируются сигналы UU.J ifh (toH-4(tV4 ( &л« ш t аt На выходах блока интеграторов 8 форми руются сигналы, iD riltiCooH- Ct)-4Cc :lcosUJ. На входы регистраторов 10 поступаю сигналы, пропорциональные TleXMtju; в ). Количество точек a mлитyднo-фnзoвыx характеристик, определяек« 1х одновременно, зависит от кoлйчecтвa зaдaвaeмыx частит. По сравнению с известными устройствами данноеустройство повышает точность определения амплитудно-фазовых характеристик и Дает возможность определить амплитудно- -фазовые частотные характеристики при подаче на вход исследуемой системы линейно растущего сигнала, Это устройство может вычислять амплитудно-фазовую характеристику и при подаче на вход системы ступенчатого .воздействия, для этого необходимо исключить из работы (зашунтировать) интеграторы 19 и 18, задающий блок 2, сумматор 23, блок сумматоров 21, масштабный блок 16, а также пере коммутировать попарно Ёыходы генератора колебаний 5Sinuj-,-t и cosuj.it . Частотные методы анализа систем регулирования широко применяются как при расчете систем регулирования, так и при их наладке. Имея экспериментальную амплитудно-фазовую частотную характеристику, можно обоснованно изменять структуру системЁГ иливВести корректирующее устройство , что сократит время наладочных работ. Формулаиз обретения Устройство для определения ампли- тудно-фазовых характеристик линейньЬс систем регулирования; содержащее два задающих блока, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих блоков сумматоров, вторые входы которых связаны с выходами соответствующих блоков интеграторов, входы которых соединены с соответствующими выходами первого и второго масштабных блоков, ко входам которых подключены выходы соответствующих блоков умножителей, к первым входам которых подсоединен выход блока сравнения, а к вторым входам - соответствующие выходы генератора колебаний, выхо ды первого блока сумматоров связаны с соответствующими входами блока регистраторов , с другими входами которого через третий масштабный блок соединены соответствующие выход) второго блока сумматоров, отличаю.7: щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит два дополнительных интегратора и сумматор, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, один вход с выходом первого задающего блока, другой - с первым входом устройства, второй вход которого связан со входом первого дополнительного интегратора, выход которого соединен с выходом уст 3.8 ройства, а высход второго задающего блока через второй дополнительный интегратор связан со вторым входом блока сравнения. Источники инфс змации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N9 28716О, кл. G05 В 23/02, 1966. 2,Авторское свидетельство СССР N9 375626, кл. QO5 В 23/02, 1972.