Устройство для измерения чистого запаздывания инерционного звена

Устройство для измерения чистого запаздывания инерционного звена

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области экспериментального определения динамических характеристик инерционных объектов и может быть использовано при исследовании и наладке систем автоматического регулирования . Устройство позволяет определять величину чистого запаздывания динамических звеньев первого и второго порядка по дискретным значениям его переходной характеристики . Повышенная точность измерения достигается тем, что величина чистого запаздывания вычисляется по значениям переходной характеристики на ее участке при значительных амплитудах сигналов, когда величина помехи и нелинейностей гораздо меньше величин измеренных сигналов,а также не сказывается инерционность элементов устройства. Устройство содержит блок управления , аналого-цифровой преобразователь , измерительный и вычислительные блоки , ключевые элементы, нуль-орган и блок контроля. 10 ил. Ш (Л ю оо О5 4;: СА:)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3814090/24-24 (22) 19. 11.84 (46) 07.06.86. Бюл. № 21 (72) И. Н. Ингстер, В. В. Каманин, В. Г. Кулиш и В. Л. Черников (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 554525, кл. G 05 В 11/01, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 694839, кл. G 05 В 23/02, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЧИСТОГО ЗАПАЗДЫВАНИЯ ИНЕРЦИОННОГО ЗВЕНА (57) Изобретение относится к области экспериментального определения динамических характеристик инерционных объектов и может быть использовано при исследовании и

ÄÄSUÄÄ 1236430 А1 наладке систем автоматического регулирования. Устройство позволяет определять величину чистого запаздывания динамических звеньев первого и второго порядка по дискретным значениям его переходной характеристики. Повышенная точность измерения достигается тем, что величина чистого запаздывания вычисляется по значениям переходной характеристики на ее участке при значительных амплитудах сигналов, когда величина помехи и нелинейностей гораздо меньше величин измеренных сигналов, а также не сказывается инерционность элементов устройства. Устройство содержит блок управления, аналого-цифровой преобразователь, измерительный и вычислительные блоки, ключевые элементы, нуль-орган и блок контроля. 10 ил.

123б4-30

Изобретение относится к области экспериментального определения динамических характеристик инерционных объектов и может быть использовано при исследовании и наладке различных устройств систем автоматического регулирования (например, следящих систем, фильтров и т. и.).

Цель изобретения — повышение точности измерения чистого запаздывания инерционйого, объекта при ступенчатом входном сигнале, особенно для высокодинамических звеньев систем регулирования.

Устройство позволяет определять чистое запаздывание инерционных объектов, передаточные функции которых имеют вид

w(p) = — —— (1) или — тр

Т2р- + 2 Тр + 1 (2) (3) уо ) а для об.ьекта (2) у!k! + pО) 2 = у2)

y2k! + у!k2 = — уз) (4) где у, — зафиксированные значения выходного сигнала объекта (фиг. !), определяются промежуточные коэффициенты k, kl, k2 и коэффициенты

Р= Р!=-= Р2=—

1 2 1 2 (5) которые являются коэффициентами рекурентных уравнений, определяющих пере од ные характеристики соответственно для объектов (1) н (2) х {и) = -- ру(п + ): (6) — — +, (7 где п =О, 1, ..., N.

Эти уран!!ения п02!у 43loT в рез (lbTBTå отображения решений непрерывных дифференциальных уравнений, соответствующих выражениям (1) и (2), наблюдаемым в дискретные моменты времени t = !!!, tl, „., tN, не соответствукнцие им дискретные (рекупри ступенчатом сигнале на их входе. При этом сначала фиксируются через равные промежутки времени At значения выходного сигнала исследуемого объекта. В случае, когда передаточная функция объекта имеет вид (1), необходимо зафиксировать всего два значения, а в случае, когда передаточная функция объекта имеет вид (2) — четыре значения выходного сигнала объекта.

Эти значения можно зафиксировать на любом участке переходной характеристики обьекта (за исключением установившегося значения) . Затем из уравнений, которые для объекта (!) имеют вид рентные) уравнения. При этом можно показать, что решения непрерывных уравнений, взятые в дискретные моменты времени, связаны с решениями дискретных уравнений коэффициентами К kl, k2, определяемыми с помощью уравнений (3) и (4).

Приняв теперь время !!! за начальный момент, где y (O) = yo, у (+1) = yl, и решая уравнения (б) и (7) в убывающем отсчете, т. е. определяя значения у (— 1), у(— 2), у(— N), получим дискретные значения переходной функции объекта, предшествующие первому зафиксированному значению у!!.

При этом движемся по кривой переходной характеристики в сторону убывания непрерывного времени, т. е. t — уО. Определив момент времени, когда первое значение у(— и) равно у„ получаем время чистого запаздывания.

Однако, вследствие неточности при считывании значений может возникнуть ошибка, 20 т. е. не получится значение у (— N) = у„.

Здесь мо: yt возникнуть два случая подхода к установившемуся начальному значению, которые показаны на фиг. 2 — кривая y! (t) переходит через у„, а кривая у2 (t) не доходит до у„. Поэтому в устройстве осуществляется контроль значений решений рекурентных уравнений.

Если

y(— N) =- у )-1х!+1); у(— N)= v,, (8)

30 то вычисляется дополнительная величина

9 = — At(N — т!), (9) где

Ч у f — )х!) — y.

y (— N) — y (— N+1) Этот случай соответствует случаю кривой у! (1), а формула (9) реализует алгоритм аппроксимации кривой отрезком прямой и деление оси времени на части.

Если

y(— N) (у(— N+1), (g0) то () = At N. Этот случай соответствует

КРИВОЙ У2(t)

Чистое запаздывание определяется по формуле т = 1!! — — О. (11)

В предлагаемом устройстве для измерения чистого запаздывания в зависимости от вида передаточной функции динамическо50 го объекта осуществляется измерение либо двух, либо четырех значений его выходного сигнала при подаче на вход ступенчатого сигнала. Затем решаются рекурентные уравнения в обратном отсчете, что соответствует движению по кривой переходной функции объекта к начальному состоянию. Коэффициенты рекурентных уравнений определя-! отся по зафиксированным значениям вы1236430 ходного сигнала объекта. Решение уравнений продолжается до тех пор, пока не будет получено значение, наиболее близкое к начальному установившемуся значению выходного сигнала объекта; После чего осуществляется процедура уточнения момента достижения переходной характеристикой начального значения, по которому определяется величина чистого запаздывания.

Таким образом, в предлагаемом устройстве величина чистого запаздывания определяется по значениям переходной характеристики, взятым в моменты времени, когда их величины значительны. При этом влияние нелинейности и помех выходных датчиков объектов во много раз меньше, чем на начальном участке и их влияние на результат незначительно. Кроме того, в устройстве предусмотрены специальные меры, также исключающие влияние неточностей считывания сигналов, что существенно повышает точность определения чистого запаздывания по сравнению с известным устройством. Точность определения чистого запаздывания с помощью предлагаемого устройства не зависит от его величины и одинакова как для больших, так и для очень малых т.

На фиг. 1 и 2 представлены графики переходного процесса и переходных функций; на фиг. 3 — 10 — структурные схемы устройства и его отдельных блоков.

Устройство содержит исследуемый объект 1, первый аналого-цифровой преобразователь 2, блок 3 управления, первый ключ 4, нуль-орган 5, измерительный блок 6, второй — пятый ключи 7 — 10, первый вычислитель 11 начальных условий, блок 12 контроля, второй вычислитель 13 времени чистого запаздывания, источник 14 напряжений, первое реле 15, кнопку «Пуск» 16, кнопку

«Сброс» 17, второе и третье реле 18 и 19, первый элемент 20 задержки, дифференцирующую цепочку 2!, второй ч третий элементы 22 и 23 задержки, масштабные блоки 24 и 25, четвертое и пятое реле 26 и 27, четвертый элемент 28 задержки, индикаторную лампу 29, включатель 30, пятый— восьмой элементы 31 — 34 задержки, шестой — девятый ключи 35 — 38, первый переключатель 39, первый — четвертый блоки 40 — 43 памяти, второй и третий переключатели 44 и 45, первый вычитатель 46, реле 47 времени, инвертор 48, первый элемент 49 совпадения, резистор 50, конденсатор 51, десятый ключ 52, первый и второй транзисторы 53 и 54, первый элемент 55 сравнения, четвертый переключатель 56, первый и второй блоки 57 и 58 местного управления, первый — четвертый блоки 59 — 62 умножения, первый и второй квадраторы 63 и 64, второй †четверт вычитателя 65 — 67, первый и второй блоки 68 и 69 деления, пятый и шестой блоки 70 и 71 умножения, первый сумматор 72, третий блок 73 деления, пятый — седьмой переключатели 74 — 76, второй

1О

55 сумматор 77, восьмой и девятый переключатели 78 и 79, пятый и шестой блоки 80 и 81 памяти, седьмой и восьмой блоки 82 и 83 умножения, третий сумматор 84, десятый переключатель 85, седьмой блок 86 памяти, второй и третий элементы 87 и 88 сравнения, второй элемент 89 совпадения, элемент

ИЛИ 90, третий--пятый блоки 91 — 93 местного управления, пятый и шестой вычитатели 94 и 95, четвертый блок 96 деления, счетчик 97, седьмой вычитатель 98, девятый и десятый блоки 99 и 100 умножения, переключатель 101. седьмой вычитатель 102, восьмой блок 103 памяти. второй и третий аналого-цифровые преобразователи 04 и

105, резисторы 106--! 10.

B предлагаемом устройстве в качестве исследуемого объекта 1 могут использоватьсН различные приборы и блоки систем автоматического управления, передаточные функции которых описываются выражениями (! ) или (?). K таким устройствам можно отнести например, следящие системы, усилители, фильтры и т. п.

Аналого-цифровой преобразователь 2 предназначен для преобразования выходного сигнала объект- 1 в цифровой двоичный код, число разрядов которого равно К (например, !5). В качестве аналого-цифрового греобразователя используется преобразователь напряжения в код с поразрядным кодированием

Блок 3 управления состоит из источника !4 напряжений, пяти реле 15. 18, 19, 26 и 27, двух кнопок «Пуск» 16 и «Сброс» 17, четырех элементов 20, 22, 23 и 28 задержки, двух масштабных блоков 24 и 25, индикаторной лампы 29. дифференцирующей цепочки 21 и включателя 30. Первый выход ис-.очника 4 напряжений через обмотки и контакты реле 15. 18 и 19, кнопки 16 и 17 и элемент 20 задержки подключен к нулевой пине. Второй выход источника 14 напряжений через нормально разомкнутые контакты реле 15 и блок 21 подк почен к второму выходу блока 3 управления, через нормально замкнутые контакты реле 15 и элемент 22 задержки — к первому выходу блока 3 управления, через нормально разомкнутые контакты реле 15 и элемент 23 задержки —— к третьему выходу блока 3 управления, через масштабный блок 24 — к второму входу элемента 23 задержки, через масштабный блок 25 — к четвертому выходу блока 3 управления, через включатель 30 — к пятому выходу блока 3 управления, через нормально разомкнутые контакты реле 26 и 27 — к шестому выходу блока 3, через нормально разомкнутые контакты реле 26, нормально замкнутые контакты реле 27 и лампу 29 —— к нулевой шине, а через контакты кнопки !7 — к седьмому выходу блока 3 управления. Первый вход блока 3 соединен через обмотку реле 26 с нулевой шиной, а второй

1236430

1О 15

40 вход блока 3 подключен к нулевой шине через элемент 28 задержки и обмотку реле 27.

Первое реле 15 имеет трн нормально разомкнутых и один нормально замкнутый контакты, второе реле 18 имеет один нормально разомкнутый и один нормально замкнутый контакты, третье реле 19 — один нормально замкнутый контакт, четвертое реле 26 — два нормально разомкнутых контакта, а пятое реле 27 — один нормально замкнутый и один нормально разомкнутый контакты. Элементы 20, 22 и 28 задержки являются неуправляемыми элементами, а элемент 23 — управляемым.

Элементы 20, 22, 23 и 28 задержки представляют собой последовательно соединенные реле 47 времени, ннвертор 48 и элемент

49 совпадения, выход которого является выходом блоков 20, 22, 23 и 28, а второй вход соединен с входом реле 47 времени и входом элементов 20. 22, 23 и 28, Элемент 23 задержки содержит реле 47 времени с вторым (управляюll èм 1 входом, который является вторым входом элемента 23 (фиг. 6).

Реле 47 времени элементов 20, 22 и 28 содержи г два транзистора 53 и 54, на базу первого из которых подается входной сигнал, а его коллектор через конденсатор 51 подключен к базе второго транзистора 54, с коллектора которого снимается выходной сигнал. За счет выбора емкости конденсатора обеспечнвастся требуемая задержка выходного сип1ала. Реле 47 времени элемента 23 задержки содержит (фнг. 7), кроме того, i элементов 55 сравнения, первые входы которых соединены с вторым входом реле 47, а на вторые входы пода1отся напряжения, отличающиеся на величину ЛЕ, а выходы элементов сравнения соединены с вторымн входами 1 ключей 52, включенных между 1 конденсаторами 51 и базой транзистора 54.

В качестве ключей 52 используются бесконтактные полупроводниковые реле, а в качестве элементов 55 сравнения — триггеры

Шмидта с р а з л иH ч1нH1ы1.м и сc м1е Uщ1еeнH1и 1я1м и, что позволяет получить их срабатывание при рязл ичн ых у lip 3 вл яюп1их Ilапряженнях.

Масштабные бло:v, 24 и 25 служат для установки требуемых в<личин времени начала измерения tl и промежутка временг межl ду измерениями А! и представля1от собой резистивные делители напряжений. Элемент 21 представляет собой дифференцирующую RC-цепочку.

Нуль-орган 5 представляет собой триггер

Шмидта с нулевым смещением и сигнал на его выходе появ1яезся тогда, когда сигнал на его входе отличен от нуля, что соответствует случа;о, когда измеряемые значения выходного сигнала исследуемого об ьекта 1 не попали на установившееся значениее.

Измерительный блок 6 содежит четыре элемента 31 — 34 задержки, четыре ключа

35 — 38, три переключателя 39, 44 и 45, четыре блока 40 — 43 памяти и вычитатель 46.

Первый и второй входы блока 6 соединены с первыми и вторыми входами элементов

31--34, выходы которых соединены с первыми входами ключей 35- — 38, вторые входы которых соединены с четвертым входом блока 6, третий вход которого соединен с первыми входами переключателей 39, 44 и 45, а второй и третий входы переключателя 39 соединены с выходами второго и четвертого блоков 32 и 34, à er o выход является вторым выходом блока 6, первый выход которого соединен с выходом блока 46, первый и второй входы которого соединены с выходами перекл.очателей 44 и 45 соответственно, вторые входы которых соединены с выходами первого и третьего блоков 40 и 42, а третьи входы — с выходами второго и четвертого блоков 41 и 43, а пятый вход блока 6 соединен с вторыми входами блоков 40 — 43 памяти.

Элементы 31- — 34 выполнены аналогично управляемому элементу 23 блока 3. Отличие состоит в том, что конденсаторы 51 элемента 32 выбираются в два раза больше, чем элемента 31, а элементов 33 и 34 в три и четыре раза больше, чем элемента 31, что позволяет гголучить задержку сигнала элементом 32 2М, элементом 33 ЗА, элементом 34 4At.

Ключи 35- — 38 блока 6, а также ключи 4, 7-- 10 содержат k (по числу разрядов используемого кода) идентичных бесконтактных ключей, у которых второй вход подключается к выходу, когда на первый (управляющий) вход подаегся напряжение. Переключатели 39., 44 н 45 представляют собой релейные перекл1очатели, у которых при подаче напряжения на обмотку (первый вход) третий вход подключается к их выходам, а в противном случае второй вход соединен с выходом. Переключатели 44 и 45 содержат (по числу разрядов используемого кода) реле.

Ьлоки 40- — 43 памяти предназначены для хранения измеренных значений выходного сигнала обьекта 1 в определенные моменты времени и состоят калкдый из k PS тригг=ров. Трап еры не имеют тактирующего входа:а ш>этому запоминают только первое значение входного сигнала. Вторые входы блоков 40- 43 служат для подачи обнуляю.пего cHÃHÿëÿ.

Вы -.итатель 46 содержит аналоговый блок вычитания, выход которого является выходом блока 46, а его входы через преобразователи код — напряжение соединены с первым и вторым входами блока 46 соответственно.

Вычислитель 11 предназначен для вычисления значений коэффициентов Р,, по фор1236430

Р==

Vo у (12) уЗу0 угуi

Р = —,—: —-уг — узу (13) 10

55 мулам (5), где вычисляются в результате решения (3) и (4) г г = угур (14) уг уЗу! и первого значения у (— 1) по формулам (6) и (7).

Вычислитель 11 содержит два блока 57 и 58 местного управления, четыре переключателя 56, 74 — 76, семь блоков 59 — 62, 70, 71 и 77, два квадратора 63 и 64, три вычитателя 65 — 67, сумматор 72, три блока 68, 69 и 73 деления. Первый вход блока 11 соединен с первыми входами переключателей 56, 74 — 76, а второй вход переключателя 56 соединен с вторым входом блока 11, первый выход — с первым входом блока 58, второй выход — с первым входом блока 57, второй вход которого соединен с вторым входом блока 58 и седьмым входом вычислителя 11, первый выход — с первыми входами блоков 59 — 64, второй выход — с первыми входами блоков 65 — 67, третий выход с первыми входами блоков 68 и 69, четвертый выход — с первыми входами блоков 70 и 71, пятый, шестой выходы — с первыми входами блоков 72 и 75 соответственно, а первый, второй и третий выходы блока 58 — с первыми входами блоков 73 и 77 и вторым входом блока 75 соответственно. Третий вход блока 11 соединен с вторыми входами блоков 60, 59, 70, 73 и 77, четвертый вход блока 11 — с вторыми входами блоков 61 — 63 и 71 и третьим входом блока 73, пятый вход — с третьими входами блоков 59 и 62 и вторым входом блока 64, выход которого соединен с вторым входом блока 66, третий вход которого соединен через блок 61 с шестым входом блока 11 и третьим входом блока 60, а выход — с вторыми входами блоков 68 и 69, третьи входы которых соединены с выходами блоков 65 и 67 соответственно, а второй и третий входы блока 65 соединены с выходами блоков 60 и 62, а второй и третий входы блока 67 — с выходами блоков 59 и 63.

Выход блока 68 через блок 76 и выход блока 69 соединены с третьим и четвертым выходами блока 11 и через блоки 70 и 71— с вторым и третьим входами блока 72 соответственно, выход которого соединен с вторым входом блока 74, третий вход которого через блок 77 соединен с выходом блока 73 и третьим входом блэка 76, а выход — с вторым выходом блока 11, первый выход которого является выходом блока 75.

Переключатели 56 и 75 являются релейными переключателями, у которых первый

З0

45 вход подключен к обмотке и является управляющим, а переключатель 74 содержит и идентичных релейных переключателей, у которых первый вход также является управляющим.

Блоки 57 и 58 местного управления служат для управления работой всех арифметических блоков вычислителя 11 в режимах, когда передаточная функция объекта 1 описывается выражениями (2) и (1) и представляет собой кольцевой счетчик, содержащий генератор синхроимпульсов и триггеры, выходы которых являются выходами блоков 57 и 58. Первые входы блоков 57 и 58 соединены с запускающими входами генератора, а вторые — с обнуляющими входами триггеров.

Блоки 59 — 73, 76 и 77 вычислителя 11 представляют собой цифровые арифметические устройства, у которых первые (управляющие) входы соединены с входом устройстза синхронизации блока, организующего процесс выполнения операции, а другие входы предназначены для ввода данных.

Блоки 59 — 73 являются блоками универсального типа, у которых результат записывается и хранится в выходном регистре после выполнения операции данного цикла. Блоки 70, 71 и 73 являются также ивертирующими.

Блок 12 контроля предназначен для контроля выполнения неравенств (8) и (10) при решении рекурентных уравнений (6) и (7) и содержит блок 91 местного управления, три переключателя 78, 79 и 85, три блока 80, 81 и 86 памяти, два блока 82 и 83 умножения, сумматор 84, два элемента 87 и 88 сравнения, элемент 89 совпадения и элемент ИЛИ 90.

Первый вход блока 12 соединен с первым входом перекпючатепя 85, выход которого соединен с третьим входом блока 79, второй вход — с выходом блока 83, третий вход— с выходом блока 84, первый вход которого соединен с восьмым выходом блока 91 местного управления, первый — седьмой и девятый выходы которого соединены с первыми входами блоков и элементов 80, 81, 87, 90, 88, 82, 83, 84, 78 и 79 соответственно, первый вход которого соединен с выходом элемента

ИЛИ 90, второй и третий входы — с четвертым и восьмым входами блока 12, третий и пятый входы которого через последовательно включенные блоки 78 и 80, 79 и 81 соединены с первым и вторым выходами блока 12 и вторым и третьим входами элемента 87, выход которого соединен с вторыми входами блоков 90 и 91 и третьим выходом блока 12, третий вход элемента 87 соединен с вторым входом элемента 88, выход которого соединен с третьим входом элемента 89, а третий вход через блок 86 — с вторым входом блока 12, шестой и седьмой входы которого соединены с вторыми входами блоков 82 и 83, выходы которых соединены с вторым и третьим входами блока 84, а

1236430 третьи входы — — с выходами блоков 80 и 81 соответственно, а третий вход блока 83 соединен также с третьим входом блока 78.

Пятый выход блока 12 соединен с первым выходом элемента 89 и третьим входом элемента ИЛИ 90, а четвертый выход является вторым выходом элемента 89.

Блок 91 местного управления предназначен для управления работой блока 12 и аналогичен блокам 57 и 58. Первый его вход соединен с останавливающим входом генератора, второй вход — с запускающим входом, а третий — — с обнуляющими входами триггеров.

Отличие блока 91 состоит в том, что он замкнут, т. е. »е останавливается после формирования импульса на последнем выходе, а повторяет цикл формирования импульсое на всех выходах снова.

Переключатели 78, 79 и 85 содержат по и идентичных релейных переключателей, у которых первые входы соединены с обмотками реле.

Блоки 80 и 81 памяти предназначены для хранения промежуточных значений переменных при решении рекурентных уравнений и содержат по k RS-триггеров. Блоки 80, 81 и 84 аналогичны арифметическим блокам вычислителя 11. Блоки 82 и 83 являются одновременно инвертирующими.

Элементы 87 и 88 представляют собой логические схемы сравнения, содержащие три ггеры входного регистра, вентили, три схемы совпадения, инвертор, сумматор и триггеры выходного регистра. Сигналы на их выходах появляются в случаях, когда сигнал на третьем входе меньше сигнала на втором входе.

Элемент 89 совпадения представляет собой цифровой блок умножения с двумя выходами, сигнал на первом выходе появляется в случае, когда сигналы на втором и третьем не равны, а на втором выходе — — s случае, когда сигналы на втором и третьем входах равны нулю.

Блок 86 памяти представляет собой регистр памяти, выполненный на PS-триггерах, и запоминает значение сигнала, поступающего на их вход.

Второй вычислитель 13 предназначен для вычисления величины чистого запаздывания по формулам (9) — (11) при учете, что о =- to + At и содержит два блока 92 и 93 местного управления, четыре блока 94, 95, 98 и 102 вычитания, два блока 99 и 100 умножения, два аналого-цифровых преобразователя 104 и 105, блок 96 деления, переключатель 01 и счетчик 97. Восьмой вход вычислителя 13 соединен с первыми входами блоков 101 и 92, первый — пятый выходы которого соединены с первыми входами блоков 94- 96, 98, 99 и 102 соответственно, а второй вход — с девятым входом вычислителя !3, вторым входом блока 97 и вторым с

-р

30 з5 !

О

Входом блока 93 местного управления, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами блоков 100 и 102 соответственно, а первый вход является шестым входом вычислителя 13. Четвертый и пятый входы вычислителя 13 являются вторь;м и третьим входами блока 94, выход которого соединен с вторым входом блока 96, выход которого соединен с вторым входом блока 98, а третий вход соединен с выходом блока 95, второй вход которого соединен с вторым входом блока 94, а третий вход через блок

103 соединен с третьим входом блока 13, седьмой вход которого через блок 97 соединен с третьими входами блоков 98 и 100, выходы которых соединены с третьими входами блоков 99 и 101 соответственно, выход последнего соединен с вторым входом блока 102, Выход которого яВляется ВыхОдОм блока 13, а третий вход через блок 104 соединен с первым входом блока 13, второй вход которого соединен через блок 105 с вторыми входами блоков 99 и 100 и четвертым входом блока 102.

Блоки 92 и 93 местного управления аналоги- :ны по своей структуре блокам 57 и 58, отли (аются только количеством выходов и предназначены для управления процессом вычисления чистого запаздывания по формулам (9) — (11). Первый вход у них является запускающим, а второй — обиуляющим.

Все блоки 94 — 96, 98 — 104 идентичны аналогичным блокам, описанным выше. Счетчик 97 предназначен для подсчета количества шагов решения рекурентных уравнений и представляет собой счетчик импульсов, содержащий m последовательно включенных триггеров. Начальное состояние счетчика устанавливается pBBHblM единице. Второй вход предназначен для возвращения счетчика в начальное состояние.

Устройство для измерения чистого запаз дывания динамического объекта работает следующим образом.

В зависимости от априорной информации, меющейся о передаточной функции исследуемого объекта !, включатель 30 блока 3 управления устанавливается в положение

«1», если объект 1 описывается выражением

i1), и в положение «2», если объект описывается выражением (2). Если передаточная функция обьекта 1 имеет вид (2), то сигнал с второго выхода блока 14 через переключатель 30 поступает на пятый выход блока 3 управления, с которого он поступает на переключатели 56, 74 — 76 блока 11, которые определяют его работу в режиме вычисления

Pi и Р по формулам (13) и (14) и решения уравнения (7). У переключателя 56 второй вход подключается к второму Выходу, у переключателя 75 третий вход подключается к его выходу, а у переключателей 74 и 76 второй вход подключается к его выходу.

Сигнал с пятого выхода блока 3 управления поступает также на третий вход блока 6, 1236430

55 в котором срабатывают переключатели 39, 44 и 45 и подключают третьи входы к их выходам, а также срабатывает переключатель 85 блока 12 и подключает его второй вход к выходу.

Зная также примерную длительность переходного процесса объекта 1, устанавливают с помощью масштабного блока 24 время t<> первого измерения, а с помощью мас1 штабного блока 25 — сигнал, пропорциональный промежутку времени между моментами измерения сигнала на выходе объекта 1

At. Величины tI; и At выбираются из условия, чтобы измеренные значения сигнала на выходе объекта 1 не попали на установившееся значение, где работа устройства невозможна.

При нажатии кнопки «Пуск» 16 в блоке 3 управления срабатывает реле 15 и замыкает свои нормально разомкнутые контакты и кнопка 16 блокируется. Вторые контакты реле 15 замыкаются и скачкообразный сигнал поступает на цепочку 21, на выходе которой формируется импульс, поступающий через второй выход блока 3 на первый вход ключа 4, который замыкается, и сигнал, равный начальному установившемуся состоянию объекта 1, поступает на блоки 86 и 103 памяти блоков !2 и 13 и запоминается на них. Ширина импульса на выходе цепочки 21 выбирается из условия работы одного такта блока 2. Размыкаются первые нормально замкнутые контакты реле 15 и сигнал с первого выхода блока 3 (а, соответственно, и с входа объекта 1) снимается скачком через время, соответствующее задержке элемента 22 (это время выбирается большим времени срабатывания ключа 4). При снятии скачком сигнала с выхода объекта сигнал на его выходе представляет собой переходный процесс. Одновременно со снятием входного сигнала объекта 1 подается сигнал на третий выход блока 3 через управляющий элемент 23 задержки, величина времени задержки которого устанавливается равной и начинается процесс измерения выход1 ного сигнала объекта 1. Сигнал с третьего выхода блока 3 поступает на входы элементов 31 — 34 задержки блока 6.

Элементы задержки устройства работают следующим образом.

Сигнал с первого входа элемента задержки поступает на первый вход реле 47 времени.

При подаче сигнала на базу транзистора 53 он открывается, конденсаторы 51 оказываются подключенными параллельно эмиттернобазовому переходу транзистора 54. Количество конденсаторов 51, подключенных к схеме, определяется количеством сработавших ключей 52, которое в свою очередь определяется количеством сработавших элементов 55 сравнения, определяемым величиной сигнала на втором входе элемента задержки.

Конденсаторы 51 оказываются подключенными к эмиттерно-базовому переходу тран5

1О

45 зистора 54 положительно заряженной пластиной к базе. Транзистор 54 запирается и находится в закрытом состоянии до тех пор, пока конденсаторы 51 не разрядятся через резистор 50. Когда окончится процесс разрядки конденсаторов 51, появляется базовый ток транзистора 54, последний открывается и сигнал на выходе отсутствует. Таким образом, выдержка времени зависит от постоянной времени Т = R;.îC„i. Включение реле 47 времени совместно с логическими элементами — инвертором 48 и элементом 49 совпадения обеспечивает появление сигналов на выходе элементов задержки с некоторыми запаздываниями по отношению к входному сигналу. Задержки сигналов элементов 31 — 34 равны соответственно At;

2At; ЗМ и 4Л!.

Сигналы с выходов элементов 3! 34 задержки поступают на первые входы ключей 35 — 38, которые открываются и подключают выход исследуемого объекта через аналого-цифровой преобразователь 2 к входам блоков 40 — -43 памяти. Блоки 40 — 43 памяти запоминают только первое значение поступившего на их вход сигнала и не реагируют на последующие, так как на триггеры блоков 40 — 43 памяти не подаются тактирующие импульсы. Сигналы с выходов блоков 42 и 43 памяти поступают на входы вычитателя 46, на входе которого вычисляется разность уд — у . Если у; — у О, т е. измеренные значения выходного сигнала обьекта не попали на установившееся значение объекта 1, срабатывает нуль-орган 5 и появляется сигнал на его выходе. Реле 26 срабатывает и замыкает свои нормально разомкнутые контакты, а на обмотку реле 27 поступает через элемент 28 задержки сигнал с первого входа ключа 38, соответствующий моменту подачи на него сигнала. Величина времени задержки элемента 28 выбирается большей времени срабатывания реле 26 и срабатывания блока 46. Реле 27 срабатывает и также замыкает свои нормально разомкнутые контакты, и сигнал поступает на пятый выход блока 3 управления, а лампа 29 не загорается, так как разомкнуты контакты реле 27. Таким образом, на шестом выходе блока 3 появляется сигнал, поступающий на первые входы ключей 7 — 10, которые срабатывают, и сигналы с выходов блоков 40 — 43 памяти поступают на входы вычислителя 11.

Одновременно сигнал с шестого выхода блока 3 управления поступает через переключатель 56 на запускающий вход блока 57 местного управления вычислителя 11. На выходах блока 57 последовательно появляются сигналы, которые организуют вычисления коэффициентов Pi и Р по формулам (13) и (14) и первого значения у(— 1).

При появлении сигнала на первом выходе блока 57 осуществляется вычисление всех

1236430

14 произведений в формулах (13) и (14) и возведения Hx в квадрат блоками 59 — 64, при появлении сип<ала Га втором выходе блока 57 осуществляется вычисление числителя и знаменателя в <)opMулах (13) и (14) в блоках

65 — -67, при появлении сигнала на третьем выходе блока 57 на выходах блоков 68 и 69

BhIчисляются 3Н3 Iения P! H Pfh 3 lее сигналу с четвертого выхода блока 57 на выходах блоков 70 и 71 вычисляются слагаемые в рекурентной форме (7,1, где у (и+1(=- у,1, у (и+2)1 — — Vf и далее на выходе блока 72 вычисляется значение у (- — 1) =- у 1, которое через переключатель 74 поступает на второй Выход блока 11. На этом работа блока 11 зака:шивается.

Сигнал с пÎследнеi n выхода блока 57 поступает ifd Второй Вход блока 91 местного управления блока 12 контроля, который начинает работать kl организует дальней!Ний процесс Вычисления. По сигналу с первого

Bb хода блсгка 91:)па-и ния уп и у через нормально замкнутые переключатели 78 и 79 записываются в блоках 80 и 81 памяти.

По сигналу; второго Выхода блока 9i сраОатынает олок 87, Îcуllссстяляющий проверку первого неравенства (8) . Если v..! vr>, на выходе элемента сравнения появляется сигнал, который через элемент ИЛИ 90 nocTv I!3па В;1и Ва 101ций ВХОД блока 9 I на третий l)hlxn,k б ioK3 12. Ес и! v- »-уч. сигнал на выходе блока 87 отсутствует. Пос1! Гналу с четв< .ртО! 0 Выхода Олока 9 ср!1батываeT блок 88. Осуществляющий проверку BTopo —:o нер!1 яе истаа (8) . Есл и на выходе элемс.п,d 88 появляется сигнал, KOT0pbIH НОСTVlide1 !13 1 peTHH

Та 89, кnп)рый срабатывает при появлении

cHrll3 I3 il3 1IHToM BhIxo,",e б„.lОка 91. При эl 0 . >

В С!УЧВЕ, ЕСЛИ У; Уч, ПОЯВГ<ЯЕТСЯ СИГпал на первом выходе э!cMeHTa 89, который поступает lfa Оста на В..! и Бак)!ци и Вход б>!Ока 9 l и на пятый Вы.<од блока 12. Если y»)v на Выходе элемснта 88 сиГИ3.1 не пояВляется и I! pH срабат>>:ВBHHH элс.мента 89 НО!и>!!ястся сигнал на егс) втором выходе, так как сигналы на его втором и т)етьем входах р BHhi

flVËf0. СИГИ 3. С ВТОРОГО BbIXOla элем>.НТа >9 пост паег па вход счетчика 97 блока 13, К01 OPhlИ <))ИКСИI)VCT I!г1чало BTOPnr ala>l 3 ренн ни я >)Ркvре!!т)!ОГО ",loaBI!ения. Пl)и появ— лс нии flncrfe.knaaòerfhao сигналов на седьмом

И BOChMOM BL>iXOJHX U iOKa 91 На BhiXOJB 0 0 ка 84 вычисляетсa з!начение у (— 2) > и при

Г1 <2 я В л !. . и и H с и Г I I а if 3 ! 3 " е В я т О м В ь у 0 е Ь л 0Ка 9 1 < рабат»! Ва К) г Ilel)l KB!0>1aTC, IH 78> и

На ВХОДBХ КОТОPhiх Вl<„ 1ОЧ< .НЕ>! фопмн!)",К)!ЦИЕ

Ri..-f!ei!nчки, гго обеспечивает длительность их срабатывания, необход1!му!0 для .-р<н<о)к;LeниЯ <. иГналОВ !е!)сс> них. После фО!)1>,рОБВния сигнала на девятом Выходе блок 91 олагодаря использованию В нем кольцевого счетчика автоматически начинает новый

ILHKrf р або rhl

Выход, по которому значения у(— -1) с блока 81 памяти переносятся в блок 80 памяти, а значение у(- — 2) с выхода блока 84 через

1eðåê1K)«aTeль 85 заносится в блок 79 (на первых входах блоков 78 и 79 включены

) форм и руюц! ие цепочки, позволяющие разнести по времени их срабатывания, т. е. сначала происходит считывание информации из блока 81, а "àòåì запись в него). Далее происходит аналогичный цикл проверки !

О неравенств (8) и (10) на втором шаге, и так далее до Тех пор, пока одно из неравенств не будет выполняться, что соответствует появлению сигналов на третьем или на пятом выходах блока 12. При появлении сигналов на этих выходах прекращается работа блоК3 Ha:инает работать второй вычислитель 13, так как запускаются блоки 92 и 93.

Если Выполняс cR HepaaeflcTBo (8), сигнал появляется на пятом выходе блока 12 и начинает работа:h блок 92,;1 В переклю п чателе 101 второй вход подключается к выходу. При этом г!ри последовательном появлении сигналов на первом — -пятом выходах блока 92 местного управления последователы О Вычисляется на выходе блока 96 вели Нина 11 го формуле (9), на Выходе бло2» ка 94 — — Величина О и на выходе блока 102 -=!о+

1=ели ж:. выполняется неравенство (!0), запускается блок 93 местного управления, а B переключатслс 101 третий вход подключается к его выходу, при этом на выходе >1 блока 100 Вычисляется величина по формуле (10), а зат. »! !3 вы.<оде блока 102 — - велиIHH3 T =.= !.!1> + с). !!роцссс вычисления чистого запаздывания объекта 1, передаточная функция которого описывается выражение .., i ;, ан1.-!Оги3 ) чен описанному выше процессу:г и< 1-:.,:.o

HefIHeM Того >!T<) BKJIIO>IBTB lb 30 блсч:i> 3 "CT3kiaB;ивается в повожение «! >. При этом пеpeK Ifo>Ia re.1H 56, 74 — -76 б foK3 1! не сра63»hiBaioT и Iln сигналу с шестого выхода блока 3 запускается блок 58, по сигналам ко10рого на выходе блока 73 вычисляется значение р, 3:!3 выходе блока 77 величина у(- I), которые через переключатели 74 и 76 !Осту>па<от !!3 Bhfxoды блока 11, а сигнал на запуск блока 91 поступает -<ерез переклюател1, 85 с трет его выхода блока 58. Б блоке !2 переключатель 85 не срабатывает и па его вы <од поступает сигнал с выхода блок: 83, при этoM в блоке 2 ре1пается рекурентное уравнение 6). В блоке 6 перек.1!О>!ател) 1 :, 44 и 45 также не срабатывают и ;; второ! Bhfход олока о поступает сигнал

Г первого Вхо,;, Второго ключа, а на входы

Вычи Гатедя сигналы с выходов г<ервого и второго с::локон 40 и 41 памяти, что обеспе ивает к<>нтроль только двух необходимых д.1я :.!аботы устройства значений Вь<ходного сиl нала Об ьекта>

В случае. когда промежутки времени М и 1;! Выбраны яепраяильно и значения у> по1236430

15

Формула изобретения

Риг. f падают на установившийся процесс, разность уз — у или yi — yo равна нулю. В результате на выходе нуль-органа 5 сигнал не появляется и реле 26 блока 3 не срабатывает, при этом ключи 7 — 10 и блок 11 не зап