Патент ссср 301688

Патент ссср 301688

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И СА Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

301688

Ьоюа Советскии

Социалистическии

Ресоуллии

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 25Х1.1969 (№ 1341559/18-24) МПК G 05b 23/02 б 061 15/46 с присоединением заявки №

Приоритет

Комитет оо делам иаоьретений и открытий ори Совете Министров

СОМ

УДК 621.317.757(088.8) Опубликовано 21.1V.1971. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 29ХП.1971

Автор изобретения

И. Е.. Молдаков

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано при оценке технического состояния (контроле) динамических систем.

Предлагаемое устройство, кроме управляемого по частоте генератора колебаний и блока управления генератором, содержит также модель системы, своим входом соединенную с выходом системы, блок функций чувствительности, переключатель и блок выделения амплитуд, связанный с блоком управления генератором, выходы модели системы подключены ко входам блока функций чувствительности, который соединен через переключатель с блоком выделения амплитуд.

Предлагаемое устройство позволяет определять оптимальные частоты стимулирующих сигналов.

Оптимальными являются такие частоты, на которых изменение величин отдельных параметров систем наиболее сильно влияют на величины их выходных сигналов.

Оптимальные частоты стимулирующих сигналов можно найти путем испытаний системы на многих частотах с изменением при этом величин отдельных ее параметров, вычисляя максимум функций чувствительности в частотной области.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема исследуемой системы. з Устройство содержит генератор 1 колебаний, служащий источником стимулирующих сигналов (частота генератора линейно зависит от величины сигнала, подаваемого на его вход), испытуемый объект 2, модель 3 объекта, 10 блок 4 функций чувствительности и переключатель 5. Блок б выделения амплитуд служит для выделения максимальных значений функций чувствительности на каждой частоте.

Блок 7 управления генератором 1 содержит

15 запоминающее устройство 8 для запоминания величин функций чувствительности на один испытательный шаг, логический блок 9 служит для сравнения сигналов функций чувствительности на один испытательный шаг, 20 логический блок 9 служит для сравнения сигналов функций чувствительности при текущем (о,) и предшествующем (в, ) значениях частот испытательного сигнала и генератор 10 тактовых импульсов для возбуждения блока

25 преобразования 11.

Можно оценивать чувствительность U; выходной величины динамической системы

Х„, (1, А ) к малым вариациям постоянных

3Q и медленно изменяющихся параметров а; (5 =

301688 (6) 10

С,.(р) = д !и а1

= 1,..., т) при помощи частных производных вида: д х„,„(t а,..., Qm) д ln а1 А, где А (а,, ..., а ) — точка пространства параметров системы, характеризующая окрестности «номинального режима», или в операторной форме: у (Ao) д хвых (Р А) д1па; А .

Пусть исследуемая система, (см. фиг. 2) содержит m звеньев, обозначенных через соответствующие передаточные функции W; (i== 1,..., m). Для упрощения записи предположим, что передаточная функция каждого звена зависит от одного параметра. Продифференцируем уравнение системы

Хвых (p, А) = Ф (p, A) Хвх по lп а;. Тогда выражению для функции

U; (р, А ) можно придать вид

Следовательно, функция чувствительности

U; (t, А ) получается в результате воздействия выхода Х„,х (t> А ) исследуемой системы на систему, состоящую из последовательного соединения двух систем, передаточные функции которых соответственно равны:

= В, (р) — (2); = С,. (о). (2) Очевидно, что функция В;(р) зависит от структуры системы, а функция С; (р) от структуры звена W;, Определяется В; (р) для двух типовых случаев 1=т1.-ь i=qr.

Для этого блок-схема системы на фиг. 2 приведена к более простому виду, представленному на фиг. 3, где L„ обозначает эквивалентную функцию внутренних по отношению

%2„и %2„элементов, à М, и N, определяются выражениями:

2/=m k=j — 1 2j= m

jI4l — Е W2j II В 2в + 1>

/=Г+1 в= 1 1=т+1

Обозначено Н,=M,+ W2„тогда передаточная функция системы принимает вид:

Ф вЂ” (3

+ (р а2г)—

1+ 1г(Р) юг(Р) 2г 1(Р n2r — 1) Полагая 6,=L, W2, >/(1+М,L,W2, ь запишем передаточную функцию системы в виде: г (Р) г(Р)

Ф (p а2г)—

1 + - г(Р) I 2r(P 2г) 15

Из выражений (3) и (4) функции В, (р) получаем в виде:

В2г — 1 (р)

1+ Lr(v)Hr(P) 2г — 1(Р a2r — 1) (5) Г 2г(Р, 2г) г (Р)

2г (P)—

1+ г(Р) 2r(P юг) Выражения (5) и (6) соответственно определяют передаточные функции от входа системы до точек S2„1 и S2„. Так как это имеет место для каждого r (r= l,..., и), то на структурной схеме системы каждому звену W, соответствует точка S,. Точки S, (i=1,..., m) названы точками чувствительности.

Итак, функции В, (p) (1=1,..., т) реализуются как передаточные функции от входа системы к точкам чувствительности 51 (см. фиг. 2).

Для определения функций чувствительности

U; (t, А ), достагочно сигналы от точек чувствительности S, подать на блоки С; (р).

Согласно равенству (1), если на вход модели испытуемого объекта подать выходную функцию испытуемого объекта, на выходах блоков С, появятся одновременно все функции чувствительности U, (t, А ). Этот вывод справедлив и при наличии более одного изменяющегося параметра в звене W;. Предположим (p, а 11, а12) °

Схема определения чувствительности будет отличаться от рассмотренной только тем, что сигнал из точки S; будет полан на входы двух блоков Ci и С2.

Исходя из изложенного становится очевидным, что в схеме предложенного устройства блок 8 является моделью испытуемой системы

Ф (р, А ).

Блок 4 — блок функций чувствительности, т. е. блоки С; (р), структура которых для практических важных случаев может быть следующей.

Пусть параметр а; представляет собой коэффициент усиления звена, так что W,(р, а;) ==

=а,D (р). В этом случае функция чувствительности по параметру а; будет наблюдаться непосредственно в точке чувствительности, т. е.

С, (р) = 1 и из блока 3 в блок 4 выводится лишь провод.

Пусть передаточная функция W;(p,a1) представляет собой произведение двух передаточных функций, из которых одна содержит изменяющийся параметр

W;(р, а;) =E;(p)Q(р, а;), функция W; (р) зависит только от Q1(р, а,), так что

Пусть интересующими нас параметрами являются постоянные времени в элементарных апериодическом и дифференцирующем звень

301688

5 ях. Тогда соответствующие функции C„(p) будут иметь вид: для _#_,(p, а,) =

1 а;р+1

С,(p) = а;р- 1 для _#_,(р, а,) = а;р+1

Указанные звенья могут быть набраны из элементарных RC-цепочек или с использованием стандартных блоков аналоговых моделирующих устройств.

Перед включением устройства в режим автоматизированного определения оптимальной частоты стимулирующего сигнала необходимо ввести исходные данные: начальную частоту и величину приращения частоты генератора колебаний; а также частоту следования тактовых импульсов.

При включении генератора 1 на выходе модели объекта в «точках чувствительности» возникают сигналы, равные величинам полулогарифмической чувствительности, а на выходе блока функций чувствительности — сигналы чувствительности системы по различным параметрам на испытуемой частоте. Через замкнутые контакты переключателя 5 сигналы функций чувствительности подаются на блок б выделения амплитуд и далее в запоминающее устройство 8 и сумматор логического блока 9.

В запоминающем устройстве 8 запоминается и хранится значение амплитуды на предыдущем шаге генератора тактовых импульсов. При поступлении последующего импульса из запоминающего устройства выдается запомненное значение амплитуды со знаком минус в сумматор логического блока, а разность амплитуд с выхода сумматора — на реле логического блока, которое сработает, если та разность больше его порога срабатывания, при этом сигнал генератора тактовых импульсов проходит в блок преобразования 11 и частота генератора 1 увеличивается на установленную вличину Ло.

Процесс повторяется и частота генератора колебаний возрастает до тех пор, пока разность сигналов в сравнивающем устройстве логического блока не станет меньше порога

10 срабатывания реле логического блока. В этом случае реле логического блока срабатывать не будет, сигналы от генератора тактовых импульсов не будут проходить в блок управления и частота генератора колебаний устано15 вится постоянной. Эта частота и является оптимальной частотой стимулирующего сигнала для испытуемой системы, так как она соответствует максимуму функции чувствительности системы к изменениям величины данного па20 раметра. Для определения оптимальной частоты стимулирующего сигнала по другому параметру необходимо переключить переключатель 5 на соответствующую клемму (выход) блока функций чувствительности.

Предмет изобретения

Устройство для испытания динамических

30 систем, содержащее управляемый по частоте генератор колебаний и блок управления генератором, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в нем установлены модель системы, своим вхо35 дом соединенная с выходом системы, блок функций чувствительности, переключатель и блок выделения амплитуд, связанный с блоком управления генератором, выходы модели системы подключены ко входам блока функ40 ций чувствительности, который соединен через переключатель с блоком выделения амплитуд. Риа 2

Составитель 3. Маркова

Редактор Е. В, Семанова Техред T. П. Курилко Корректор T. А. Китаева

Заказ 1908/18 Изд. № 799 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Ксчитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, )К-ЗЗ, Раушскап пао., д 475

Типографии, пр. Сапунова, 2