Анализатор переходных процессов Советский патент 1980 года по МПК G05B23/02 

(54) АНАЛИЗАТОР ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к области ав-i томатнческого регулирования и .может быть применено для определения параметров переходных процессов при построении следящих систем. Известии анализаторы переходных процессов til 1 содержащие блок управления, нормирующий блок и входные и выходные клеммы а11ализатора. . Такие анализаторы не позволяют автоматически определять все параметры переходных процессов. Наиболее близким к изобретению является анализатор переходных процессов 2, содержащий блок определения час- тоты, блок управления, первый выход которого соединен с первым йсссодом анализатора, ВХОД которого связан со входом нормирующего блока, выход которого соединен со ВХОДОМ блока определения экстремума, первый ВЫХОД которого соединен с первым ВХОДОМ блока определения времени затухания, а второй выход - со вхо дом блока управления, второй выход которого подключен ко входу блока определения времени достижения экстремума, вы.ход которого связан со вторым входом -блока определения затухания, причем выходы блока определения частоты, блока определения времени затухания h первьШ ВЫХОД блока определения экстремума соединены с соответствующими выходами анализатора. Это устройство определяет параметры переходного процесса на основании обработки по определенным алгоритмам значения первого экстремума и времеии его достижения. Однако обычно порядок исследуемого объекта неизвестен. В связи с этим при расчете параметров переходно го процесса возникает погрешность, вызванная неправильным заданием порядка исследуемого объекта. Целью изобретения является повышение точности анализатора. Поставленная цель достигается тем, что вторсй ВЫХОД блоса управления соединен со ВХОДОМ блока определения час37тоты и третьим входом блока определения времени затухания, к четвертому входу которого подключен выход нормирующего блока Кроме того, анализатор отличается тем, что блок определения частоты содержит последовательно соединенные генератор тактовых, импульсов, счетчик, первый :ключ и элемент определения обратной величины, выход которого связан с выходом блока, вход которого соединен со вторым входом первого ключа и сбрасыва ющим входом счетчика. Кроме Того, анализатор отличается те что блок определения затухания содержи последовательно соединенные второй ключ элемент памяти и третий ключ, задатчик установок, нуль-орган, три переключателя, второй счетчик и элемент ёраМенкя, первый вход которого соединен с первым входом блока, второй вход - с выходом первого переключателя и первым входом нуль-органа, второй вход которого соединен с четвертым входом блока, выходс управляющим входом второго ключа, сигнальный вход которого подключен Ко второму входу блока, третий вход которого соединен с управляющими входами переключателей, выход - с выходом третьего ключа, управляющий вход которого соединен с выходом счетчика, один вход которого подключен к выходу второго переключателя, а другой вход . - к выхо ду, третьего переключателя, причем выходы элемента сравнения связаны с соответствующими сигнальными входами второго и третьего переключателей, а сигнальные входы первого переключателя соединены с соответствующими выходами задатчика уставок.:. Иа фигуре 1 представлена структурна схема анализатора переходных процессов на фиг. 2 - структурная схема блока определения частоты, на фиг.З - структурная схема блока определения времени затухания. Структурная схема анализатора переходных процессов (фиг. 1) содержит блок управления 1, выход анализатора 2, нормирующий блок 3, вход анализатора 4, блок определения экстремума 5, блок оп ределения времени затухания б, блок определения времени достижения экстремума 7 и блок определения частоты 8, выходы анализатора 9,10 и 11. Блсж (отределения частоты 8 (фиг.2) содержит генератор тактовых импульсов 12, первый счетчик 13, первый ключ 14 6 и элемент определения обратной величиы 15. Блок определения времени затухания . 6 содержит элемент сравнения 16, нульорган 17, переключатель 18, зааатчик (уровня) установок 19 (окончания переходного процесса), второй ключ 20, переключатели 21 и 25 второго счетчика 23, ключ 24, элемент памяти 25. Вход 4 и выход 2 анализатора подключены соответственно к выходу и входу обьект 26. Анализатор работает следующим образом.. На вход объекта 26 подается ступенчатьй входной сигнал. Выходной сигнал объекта при достижении установившегося, уровн.я нормируется до заранее заданного уровня. При этом с блока управления 1 подается сигнал, разрешающий работу блока определения времени достижения экстремума 7. Одновременно снимается сигнал со входа объекта 26. При этом возникает переходной прсщесс, сигнал которого поступает на входы блока определения экстремума 5 и блока определения времени затухания 6. В последнем .сигнал сравнивается в нуль-органе 17 с одним из пороговых напряжений, поступивших на другой вход нуль-органа 17 через переключатель 18 с задатчика уставок 19. В момент равенства сигналов на входах нуль-органа 17.на его выходе возникает сигнал, свидетельствующий о том, что сигнал (переходной процесс) находится в диапазсше значений, определяющих окончание переходного периода. По этому сигналу значение кода времени из блока определения времени достижения экстремума 7 через первый ключ 24 записывается в элемент памяти 25. Если два ближайших за этим моментом времени экстремума переходного процесса находятся внутри пороговых напряжений, то значение кода времени из элемента памяти 25 через третий ключ 24 поступит на выход. Для определения того, где находятся эти два экстремума, служит элемент сравнения 16, переключате ли 21 и 22 и второй счетчик 23. Значение очередного экстремума перехо/цного продбсса поступает с блока определения экстремума 5 в блок определения времени затухания 6 на элемент сравнения 16, где сравнивается с одним из пороговых значений, поступивших через переключатель 18. Элемент сравнения 16 имеет два выхода, на одном из которых появляется сигнал, в случае, если экстремум больше порогового уровня, а на другом, - если меньше. Пройдя через переключатели 21 и 22, эти сигналы поступают на счетный вход и вход установки нуля второго счетчика 23. Переключатели устанавливают таким образом, чтобы при сравнении максимального значения переходного процесса с максимальным пороговым значением выход больше элемента сравнения 16 подключался ко входу установки нуля второго счетчика 23, а выход меньше к счетному входу. В этом случае, если максимум больше порогового значения, то он находится вне пороговых значений и счетчик очищается. В противном случае в счетчике добавляется единица. При достижении следующего экстремума ( в данном случае минимума) переключатели установятся в противоположное положени сигналом, поступившим с блока определе ния экстремума 5 через блок управления 1. В этом случае в элементе сравнения 16 с переходным процессом будет сравниваться минимальньй пороговый уровен выход больше , будет подсоединен к сче ному входу счетчика 23, а выход меньш к вькоду установки нуля. Таким образом если минимум будет меньше порога, то счетчик очистится, в противном случае в него будет добавлена единица. Соедовательно, условие того, что два подряд экстремума находятся внутри nc oroBi . эквивалентно тому, что значение хода счетчика 23 не меньше 2-х. В момент, достижения значения 2 счетчИк 23 разрешит прохождение через ключ 24 кода, записанного в элементе памяти 25 и равного времени вхождения переходного процесса в заданный коридор значений. Определение частоты затухающих коле баний производится в блоке определения частоты 8 по двум соседним экстремумам. Это происходит следующим образам по сигналу с блока управления 1, определяющему момент достижения экстремума. В этот момент числовой код с перво го счетчика 13 через первый ключ 14 Поступает на элемент определения обратной величины 15. После этого первый счётчик 13 очищается и начинается ново измерение времени путем подсчета им- , пульсов генератора тактовых импульсов 12. Таким образом, определяется время между двумя экстремумами переходного процесса, т.е. полпериода. В элементе определения обратной величины 15 определяется частота затухающих колебаний. Следует отметить, что, если при исследовании следящих систем на вход блока определения экстремума 5 подать разность между входным и отрабатывае-. мым воздействием, то измерение параметров переходного процесса можно производить при любом входном воздействии (не обязательно ступенчатом). Таким образом, и время затухания перехо/рого процесса и частота затухающих колебаний вычисляются по виду переходного процесса, в то время как в известном устройстве параметры переходного процесса определялись по значению и времени достижения первого экстремума. Это при неправильной оценке порядка Исследуемого объекта обуславливало методическую погрешность, которая устраняется в описанном. анализаторе. Так может оказаться, что входное воздействие, которому подвержена следящая Система в рабочем режиме содержит частоты, равные частоте затухающих колебаНИИ. Если последняя определена, неверно. система может выйти из строя, что приведет к большим материал1 ным затратам. Такой анализатор устраняет недостатки и увеличивает точность определения параметров переходного процесса. Формула изобретения 1. Анализатор переходных процессов, содержащий блок определения частоты, блок управления, первый выход которого соединен с первым выходом анализатора, вход которого связан со входом нормирующего блока, выход которого соединен . со входом блока определения экстремума, первый вьссод которого соединен с первым входом блока определения времени затухания а второй выход - со входом блока управления, второй выход которого подключен ко входу блока определения времени достижения экстремума, выход которого связан со вторым входом бло- ка определения времени затухания, причем выходы блока определения частоты, блока определения времени затухания и первый выход блока определения экстремума соединены с соответствующими выходами анализатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализатора, второй выход блока управления соединен со входом блока определения частоты и третьим входом блока определения времени затухания, к четвертому входу которого подключен выход нормирующего блока. 2.Анализатор no п,1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что блок определения частоты содержит последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, счетчик, первый ключ if элемент опреде-. ления обратной величины, выход которого связан с выходом блока, вход которого соединен со вторым входом первого ключа и сбрасывающим входом первого счетчика. 3.Анализатор поп.1, отличаю щ и и с я тем, что блок определения времени затухания содержит последовательно соединенные второй ключ, элемент памяти и третий ключ, Задатчик установок, нуль-орган, три переключателя, второй счетчик и элемент сравнения, первый вход которого соединен с первым входом блока, второй вход - с выходом первого переключателя и первым входом нульоргана, второй вход которого соединен с четвер1тым входом блока, вьтход - с уп равляющим входом второго ключа, сигнал ный пход которого подк.аючеи ко второму входу блока, третий вход которого соединен с управляющими входами переключателей, вь1ход - с выхолом третьего ключа, управляющий вход которого соединен с выходом второго счетчика один вход которого подключен к выходу второго . переключателя, а другой вход - к выходу третьего переключателя, причем выходы элемента сравнения связаны с соответствующими сигнальныкш входами второго и третьего переключателей, а сигнальные входы первого переключателя соединены с соответствующими выходами задатчнка Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Блейз Е. С. и др. Динамика электромашинныхследящих систем. М., Энергия, 1967, с. 69. 2.Авторское свидетельство СССР NO 392464, кл. йО5 В 23/О2, 1973 (прототип).

fui.3 .