УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА Советский патент 1981 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к автомати ке и может быть использовано для определения параметров переходных .i функций элементов систем управления и регулирования. Известно устройстводля опреде ления параметров переходного, процесса в системах автоматического регулирования, содержащее блок управлени запоминающий блок, счетчики времени и блок запоминания экстремума l Однако использование в устройстве измерителя экстремума вносит существенную погрешность, в результате чего устройство позволяет опред лять параметры переходного процесса колебательных звеньев второго порядка с частотами затухающих колебаний от 0,1 до 10 Гц с точностыо не вьапе 5%, что существенно ограничивает область применения анализатора. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения параметро переходного процесса в системах управления и регулирования, содержащее последовательно соединенные сравнивающий блок, первый триггер, первый счетчик, блок деления и блок умножения, а также последоваг тельио соединенные второй триггер и второй счетчик, причем первый вход второго триггера подключен к выходу сравнивающего блока, выход второго триггера подключен ко второму входу первого триггера,выход второго счетчика подключен ко второму входу блока умножения, а первый вход блока сравнения подключен ко входу устройства 2. Однако известное устройство определяет параметры переходных процессов, возникаювщх только при ступенчатом снятии сигнала на зходе исследуемого элемента, т.е. при подаче на вход так называемой обратной ступеньки. Для некоторых же элементов систем управления и

регулирования, например для преобра.эователей давления, можно осуществить подачу только образцовой прямой ступеньки, т.е. ступенчатого нарастания сигнала. Это объясняется тем, что существукяцие образцо вые генераторы импульсного давления предназначены для воспроизведения ударных нарастающих давлений.Таким образом, область применения его оказывается существенно ограниченной Кроме того, данное устройство обла ;авт недостаточной точностью, так как не учитывает смещение нулевого уровня на выходе исследуемого элемента. Это объясняется тем, что параметры переходного процесса в этом устройстве определяются по данным о достижении переходным процессом нулевого уровня. Однако у элементов со смещением нуля выходной сигнал в установившемся режиме отличен от нуля и равен А , где Лд смещение нуля. Относительно значения &Q и следует определять параметры переходного процесса. Расчет показьшает что.неучет смещения нуля на 1% может приводить к погрешностям в определении параметров переходного процесса до 10%.

Цель изобрететения - расширение функциональных возможностей и повьш1ение точности.

Поставленная цель достигается тем что в устройство введены последовательно соединенные программный блок, ключ и запоминающий блок, причем второй выход программного блока подключен к выходу устройства, третий выход - ко второму входу второго триггера, второй вход ключа подключен ко входу устройства, а выход запоминающего блока подключён ко второму входу сравнивающего блока.

Широкий класс элементов систем управления и регулирования имеет переходную функцию вида .

n(

xltV - W

т

sin((ottq)4u,

,(й

Переходная функция (1) получается при ступенчатой подаче сигнала на

ВХОД исследуемого элемента, а переходная функция (2) соответствует ступенчатому снятию сигнала

Для однозначного описания динамики элемента достаточно определить значения параметров 1 и ш в уравнениях (l) и (2) . Последние определяются по формулам:

&

СО

(.4)

a-COS

где t

Чсоответственно первый

и второй моменты времени достижения переходным процессом значения КХ о + Д Q при определении параметров по (1) и UQ при определении параметров по (2). Таким образом, определив моменты Времени t и t и рассчитав параметры Е и СО , можно однозначно определить переходную функцию элемента.

Предлагаемое устройство позволяет определять параметры переходных процессов И.60 , получаемых при ступенчатом снятии и при ступенчатой подаче сигнала на входе исследуемого элемента,а также повысть точность определения этих параметров.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит программный блок 1, исследуемый элемент 2, сравнив акнций блок 3, ключ 4, запоминающий блок 5, первый и второй триггеры 6 и 7, счетчики 8 и 9 времени, блок 10 умножения, блок- 11 деления.

Устройство при ступенчатой подаче сигнала на вход исследуемого элемента работает следующим образом.

.В исходном состоянии ключ 4 открыт триггеры 6 и 7 находятся в состояНИИ О.

С программного блока 1 на исследуемый элемент 2 подается сигнал постоянного уровня XQ. После затухания переходного процесса сигнал на выходе исследуемого объекта принимает установившееся значение, равное

Q , которое и запоминается в запоминающем блоке 5. После этого программный блок 1 закрывает ключ 4 и уменьшает сигнал на входе исследуем го элемента 2 до нулевого уровня. По истечении времени,достаточног для затухания переходных процессов в исследуемом элементе 2 на него с программного блока 1 подается ступенчатый сигнал. Одновременно программный блок 1 подает команду Пуск на триггер 6. Триггер 6 уста навливается в состояние 1 и запус ет счетчик 9 времени, определяющий время tI - первого достижения переходным процессом установившегося значения КХ + UQ . При переходе выходным сигналом установившегося значения КХ + & в момент времени t, срабатывает сравниваюирй блок 3, на входы ко орого поступают переходный процесс y(t)+Ao и постоян ный уровень КХр + ..с запоминающего блока 5. Импульс с выхода сравнивающего блока 3 устанавливает триггер 6 в состояние О, в счетчике 9 времени фиксируется интервал (to t ). В момент времени t импульс с выхода триггера 6 устанавливает три гер 7 в состояние 1, при этом запускается счетчик 8 времени, опреде ляющий полупериод (,).Пpи переходе переходного процесса через уст новившееся значение КХ Q + До® мент времени t срабатывает сравнив ющий блок 3, и импульс с его выхода устанавливает триггер 7 в О,счетч 8 времени выключается и в нем фиксир ется интервал (t tyj ). Функциональная зависимость решается блоком Иделени а функциональная зависимость

- -K;OS

блоком 10 умножения.

Таким образом, на выходе блоков 9 и 10 получают напряжения постоянного тока, пропорциональные параметрам и (О не зависящие от Д ,

Устройство при ступенчатом снятии сигнала на входе исследуемого элемента работает следующим образом.

В исходном состоянии ключ 4 открыт, триггеры 6 и 7 находятся в состоянии О, Программный блок 1 поддерживает нулевой уровень сигнала на входе исследуемого элемента.

В этом положении на вход запоминащего блока 5 через ключ 4 поступает сиг11ал Др, По команде с программного

О

4 закрьшается, в эапоблока 1

ключ

Устройство для определения параметров переходного процесса, содержащее последовательно соеданенные

4S сравнивающий блок, первый триггер, первый счетчик, блок деления и блок умножения, а также последовательно соединенные второй триггер и второй счетчик, причем первый вход второго

50 триггера подключен к выходу сравнивающего блока, выход - ко второму входу первого триггера, выход второго счетчика подключен ко второму входу блока умножения, первый вход блока

JJ сравнения подсоединен ко входу устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения фyнкIJjиoнaльныx возможностей устройства,в него введеминакяцем блоке 5 сохраняется значение сигнала UQ которое в дальнейшем и поступает на вход сравнивающего блока 3, Программный блок 1 подает на исследуемый элемент2 сигнал постоянного уровня XQ , После затухания переходных npoi eccoB блок 1 управления производит ступенчатое снятие сигнала на входе исследуемого элемента 2, Дальнейшая работа происходит аналогично работе устройства при подаче ступенчатого сигна, с той лишь разницей, что моменты времени t и tn соответствуют прохождению переходным процессом установившегося значения До. Значения определенных параметров и(о также не зависят от смещения Дд . Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет расширить функциональные возможности устройства, так как можно определять параметры переходных процессов возникающих не только при ступенчатом снятии сигнала на входе исследуемого элемента, но также и при ступенчатой подаче сигнала Это существенно расширяет класс исследуемых элементов. Кроме того, повышается точность определения параметров переходньгк процессов, так как устраняется влияние смещения нулевого уровня исследуемого элемента. Расчет показывает, что дпя исследуемых элементов систем управления и регулирования со смещением нуля 1% точность определения параметров переходных функций повьшается на 10%. Формула изобретения

ны последовательно соединенные программный блок, ключ и запоминающий блок,причем второй выход программного блока подключен к выходу устройстяа, третий выход - ко второму входу второго триггера, второй вход ключа подсоединен ко входу устройства, а выход запоминающего блока под-, ключен ко второму входу сравнивающего .блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР № 392464, кл. G . 05 В 23/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 607191, кл. G 05 В 23/02, 1978 (прототип).