Устройство идентификации постоянной времени нелинейного объекта Советский патент 1983 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к автоматическому управлению, в частности, к устройствам идентификации параметров нелинейных инерционных объектов, и может быть применено в системах контроля, идентификации в реальном масштабе времени, в адаптивных системах.

Известно устройство для определения постоянной времени апериодического звена, которое содержит первый дифференциатор, соединенный с выходами двух других апериодических Фильтров, и индикатором нулевого уровня, причем выход последнего,как и выходы всех апериодаческих фильтров, соединен с выходом вычислительного устройства Clj.

Недостатком этого устройства является необходимость использования специёшиэированного .вычислительного устройства. Кроме того, его нельзя применять для исследования объектов с нелинейными характеристиками, особенно для объектов, работающих в оптимальных режимах.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для определения постоянной времени нелинейных инерционных объектов, содержащее первый блок формирования коэффициентов, первый интегратор, формирователь управляющего воздействия, последовательно соединенные второй блок формирования коэффициентов и аналоговый ключ, последовательно соединенные второй интегратор, блок деления, блок регистрации,второй выход второго блока формирования

10 коэффициентов подключен к входу формирователя управляющего воздействия, а выход первого интегратора - к второму входу блока деления L-2.

Недостатком этого устройства яв15ляется необходимость возбуждения исследуемого объекта специально сформированным, пробным сигналом. .

Цель изобретения - расширение 70 функциональных возможностей системы путем обеспечения возможности идентификации при случайном входном сигнале в режиме нормгьпьной эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит первый и

25 второй блоки умножения и счетчик, вход; которого соединен с выходом формирователя управляющего воздействия, а выход через аналоговый ключ с первыми входами.первого и второго /

30 блоков умножения, вторые входы которых подключены соответственно к перному и второму входам первого блока формирования коэффициентов, а выходы соответственно - к входам первого и второго интеграторов. На чертеже представлена схема уст ройства. Устройство содержит первый блок 1 формирования коэффициентов, второй блок 2 формирования коэффициентов, первьгй блок 3 умножения,второй блок 4, умножения,первый интегратор 5,второй интегратор б ,блок 7 деления,блок 8 ре-, гистрации,формирователь 9 ,управляющег воздействия, счетчик 10, аналоговый ключ 11. При этом x(t) - входной сигнал объекта, y(t) - выходной сигнал объ . екта, Uj - эталонное напряжение - 1сточник эталонного напряжения не показал). Устройство работает следующим образом. Контролируемые входной x{t) и выходной у(t) случайные сигналы в режи ме нормальнбй эксплуатации объекта, без возбуждения специальным.пробным сигналом, подаются на входы блоков 1 и. 2 формирования коэффициентов. Блок 2 формирования коэффициентов вырабатыЬает сигнал U(,(t) и U (t) 7r блок 1 формирования коэффициентов j. вырабатывает сигналы ) и Ц(1) -зг При определенных параметрах блоков 1 и 2 формирования коэффициентов сигна лы Ug(t) и C{)(t) практически совпада ют с контролируемыми сигналами объекта x(t) и y(t) соответственно. Получейные сигналы позволяют преобразовать нелинейное дифференциальное уравнение описывающее объект (t)(t), где x(t) - входной случайный сигнал; y(t) - выходной сигнал; Т - постоянная времени, с; F()t) - однозначная непрерывная нелинейная функция, к сле дующему виду TC(t)+Co(t)(t)j. (2) С (t) и ,Uo(t) дополнитель но модулируются путем умножения на сигнал U(t), пропорциональный ngpвой производной входного случайного сигнала x{t), и интегрируются на интервале времени причем в эти моменты времени сигнал UQ(t) проходи через эталонный уровень Uj, что фиксируется формирователем 9 управляюще го воздействия, на раздельные входы которого подаются сигналы Uo(t) и-Цд а выход соединен с входом счетчика 10, регистрирующего п таких переходо изменения знака функции s ign Up( t)-U Аналоговый ключ 11 открывается и закрывается сигнгитом с выхода счетчика 10. Можно доказать, что в этом случае (t)U(t)dt-0, (3) если MUj,) - непрерывная нелинейная функция. Правая часть уравнения (2) в этом случае обращается в ноль, поэтому можно сразу определить неизвестную постоянную времени Т, которая характеризует инерционность объекта. Сигналы с выходов интеграторов подаются на блок 7 деления и в момент г. ( Uo (t)-Ug 0 или проходит через ноль), либо кратные п раз подобным моментам, на выходе блока деления регистрируется значение постоянной времени нелинейного объекта с учетом его нелинейных характеристик (t).U(t)dt Т« ).U(t)dt Предпоженное устройство идентификации постоянной времени нелинейных объектов в отличие от известного позволяет автоматически без дополнительных расчетов в режиме нормальной эксплуатации объекта при случайном входном сигнале -определять постоянную времени инерционного объекта с произвольной однозначной нелинейной статической .характеристикой. Формула изобретения Устройство идентификации-постоянной времени нелинейного объекта, содержащее первый блок формирования коэффициентов, первыйинтегратор, формирователь управляющего воздействия, последовательно соединенные второй блок формирования коэффициентов и аналоговый ключ, последовательно соединенные второй интегратор,блок деления, блок регистрации, второй выход второго блока формирования коэффициентов подключен к входу формирователя управляющего воздействия, а выход первого интегратора - к второму входу блока деления, отличающееся тем, что, с. целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит первый и второй блоки умножения и счетчик, вход которого соединен с выходом формирователя управляющего воздействия , а выход через аналоговый ключ с первыми входами первого и второго блоков умножения, вторые входы которых .подключеща соответственно к первому и второму входам первого блока формирования коэффициентов, а выходы соответственно - к входам первого и второго интеграторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 318920, кл. G 05 В 23/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке О 2583570/18-24, кл. G 05 В 23/02, 1978 / прототип . .

-Uj

ff-

Y x(t)

ttti

1