Устройство для определения динамичес-КиХ ХАРАКТЕРиСТиК Советский патент 1981 года по МПК G05B23/02 

(54)УСТРОЙСТВО-ДЛЯ О ХАРАКТЕРИСТ - .1 Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для нахождения динамических характеристик систем управления. Известно устройство для определения динамических характеристик, содержащее генератор гармонических сигналов, два выхода которого соединены со входами двух блоков умножения, два интегратора, входы которых под-ключены к вьпсодам соответствующих бло ков умножения и ко входу функционального блока, выход которого и выход соответствзпощего интегратора соединен со входами делителя, при этом выходы интеграторов делителя и функционального блока связаны с регистрирующими приборами, вторые входы блоков умножения соединены с двумя выходами блока записи и многократного считыва ния, вход которого подключен к выходу дифференцирующего блока 1J.. ЕЛЕНИЯ flHHAMH4ECKIiX. Известное устройство требует больших затрат времени на измерения. Йроме того, оно обладает ограниченной областью применения. Известно устройство, представляющее собой управляемыйвременный фильт.р с линией задержки. Оно состоит из коррелятора, один выход которого соединен с линией задержки, а второй выход - со входом измерителя ошибки. Линия задержки состоит из и звеньев, каждое из которых имеет фиксирова нное, запаздывание иП + 1 потенциометров, Выход каждого из потенциометров соединен с сумматором,сигнал с которого подается на второй вход измерителя ошибки. Выход измерителя ошибки соединен с исполнительным устройством пер.едвигающим движк потенциометров 21, Однако устройство обладает невысспкой точностью нахождения динамических характеристик объекта управления toy).

Цель изобретения - повышение точности работы устройства и расширение области его применения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены последовательно соединенные блок определения частоты, первый анализатор спектра и первый коммутатор, а также последовательно соединенные второй анализатор спектра и второй коммутатор, причем вход блока определения частоты подсоединен ко второму выходу коррелятора, второй выход блока определения частоты - к третьему входу синхро низатора, первый выход блока определения частоты - к первому входу второго анализатора спектра, первый выход запоминающего блока - ко второму входу первого анализатора спектра, второй выход запоминающего блока ко второму входу второго анализатора спектра, второй выход синхронизатора- ко второму входу первого коммутатора и второму входу второго коммутатора, первый выход первого коммутатора ко входу нуль-органа, первый выход второго коммутатора - ко второму входу второго блока деления, второй ВЫХОД второго коммутатора - ко входу блока логики. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Блок-схема содержит коррелятор I, запоминающей блок 2, блок 3 определения частоты, анализаторы 4 и 5 спект ра, синхронизатор 6, нуль-орган 7, блоки 8 и 9 деления, блок 10 логики (схема И-HEJy блок II регистрации, коммутаторы 12 и 13, объект 14. Устройство работает следующим образом. .На входы коррелятора 1 поступают входной X(t) и выходной Y (t) сигналы объекта. Коррелятор 1 вычисляет корреляционную функцию входного процесса Pj( (f) и взаимнокорреляционную функцию (Т) выходного и входного продессов ОУ. Значение Py(t поступа ет на вход блока 3 нахождения частоты (первой гармоники разложения в ряд Фурье), Блок 3 измеряет длительность ВЗаИМНОКОрреЛЯЦИОННОЙ функции t)((;p, .опредеЛ|Яет частоту первой гармоники разложения в ряд Фурье ti) и задает ее анализаторам 4 и 5 спектра. Значение определяется соотношени t КОР

Значения РХ () и Р (записываются

ух

в блоке 2.

По окончании процесса задания значений tf анализаторам 4 и 5 блок 3 вьщает сигнал на синхронизатор 6, который paspeDjaeT подачу значений Р (С-; и Руу СС} с блока 2 аписи и считывания на соответствующие входы анализаторов 4 и. 5 спектра параллельного действия, имеющие, соответственно, 2 к + и к +1; выходов, Так как функция Р С) четная, то ее разложение в ряд Фурье будет содержать только косинусы и свободный член . X c -oosBoUjt , (-г; поэтому анализатор 5 имеет к+1 выходов . Разложение функции PvvC) РВД Фурье будет содержать коэффициенты как при косинусах, так и синусах / ИX p /yCC; -t-i;;t)gCose(i i-hScgs-)neciy,-t (а) . &-1 и анализатор 4 спектра имеет 2 к+1 выходов. Подставим (.) и(2)в выражение (з) , связывающее значения LT) с PxCf) и динамической характеристикой ОУ ((((tMt, (г)где k (t) - импульсная переходная функция ОУ. В результате подстатювки получим cosew -t-1-fc CpSingcy.t P(p)+ h X 2 )(eu)).cosBuuit-a(2,) .y I Из выражения (4} следует, что pco4:.PW-,t(,)где Р ( 6 Ш); - значение вещественной частотной характеристик ОУ на частоте ше еа,(,2,з-к}, - частота первой гармон ки разложения в ряд Фурье, а 6t.(2ce;-t) - значение мнимой частотной характеристики ОУ на этой же чл(:т(Г1с:. Сигнал с выхода анализатора 5. спектра через коммутатор 12 подается на нуль-орган 7, осуществляющий проверку коэффициентов ая на равенс во нулю. Если Ofр 0, то блок 7 выдает команду синхронизатору 6, который подключает соответствующие входы анализаторов 4 и 5 спектра (определяющие коэффициенты 04-1, С- e+-i; О C-f-1 разложения в ряд Фурье). Для синхронной .работы анализаторо спектра в начальный момент работы устройства их выходы, содержащие значение коэффициентов разложения С(о и )Q подключаются ко, входам блока 7 и блока 8 деления. При-.этом выход анализатора 4 спектра, с0де1 жащий значение коэффициента С, отключает ся от входа блока 10. Еслйс|,0, то блок 7 пропускает это значение на блок. 8 деления, на выходе которого получаем значение вещественной частотной характеристики ОУ на частоте (St) Q которое отмечается блок 5 Блок 11 в этот момен 11 регистрации. времени выдает команду синхронизатору 6, который подключает через соответствующие коммутаторы ко входу бло ка 7 выход анализатора 5, соотвествующего aj,; ко входу блока 8 деления выхрд анализатора 4 спектра, соответствующего Ь , ко входу блока 10 выход анализатора 4, соответствующего С-; . Если коэффициент разложениясц О, то на выходе блока 8 деления получим р.с.ь ; а на выходе блока 9 деления сигнал. соответствующий а(ш,)-|1. Значения Р(ш) иGl(tju:,поступают на блок 11 регистрации. Как только они отмечаются блоком 11, выдается сигна на синхронизатор 6, который подключает ко входам блока 7, блока 8 деления и 10, соответственно,О,,, через коммутаторы 12 и 13. Если С(, то блок 7 вьщает сигнал ни синх-г ронизатор 6, который, несмотря на от сутствие сигнала с блока 11j осуществляет подключения выходов анализаторов 4 и 5 спектра, содержащих а, в,,, с-, ко входам блоков 7, 8 и 10. Данный процесс вычислений динамических характеристик объекта повторяется к раз, значение к вводится в синхронизатор 6 на основе априорных 8 6 сведений о форме ,Каждая пара , . значений р(,а( «1,2,3... к ) соответствует одной.точке частотной характеристики объекта управления на комплексной плоскости. По окончании процесса вычисления блок I1 регистрации производит построениегодографа вектора амплитудно-фазочастотной характеристики объекта управления. , Использование новых элементов-анализаторов спектра и блока нахождения частоты первой гармоники разложения в ряд Фурье - позволяет находить динамические характеристики объекта управления в процессе его нормальной эксплуатации и повысить точность нахождения динамических характеристик. Формула изобретения Устройство для .определения динамических характеристик, содержащее коррелятор, блок логики, первый блок деления и последовательно соединенные нуль-орган, второй блок деления, блок регистрации, синхронизатор и запоминающий блок, причем первый вход коррелятора подключен к первому входу уст-ройства, второй вход коррелятора - ко второму входу устройства, первый выход коррелятора - к первому входу запоминающего блока, второй- выход коррелятора - ко второму входу запо- минающего блока, первый вход первого блока деления - к выходу блока логики, второй вход первого блока деления - к первому выходу нуль-органа, выход первого блока деления - ко второму входу блока регистрации, второйвыход нуль-органа - ко второму входу синхронизатора, о т л и ч а ю щ е- е с я тем, что, с целЪю повышения точности устройства, в него введены последовательно соединенные блок определения частоты, первый анализатор спектра и первый коммутатор, а также последовательно соединенные второй анализатор, спектра и второй коммутатор, причем вход блока определения частоты подсоединен ко второму выходу коррелятора, второй выход бло-, KcL определения частоты - к третьему входу синхронизатора, первый выход блока определения частоты - к первому входу второго анализатора спектра, первый выход запоминающего