Устройство для определения постоянных времени нестационарных инерционных звеньев

Устройство для определения постоянных времени нестационарных инерционных звеньев

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

;I

О П И С А Н И Е (и)551613

И ЗОБввЕТЕ Н ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.07.74 (21) 2040891/24 (51) M. Кл.

G 05 В 23/02 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный ноннтет

Совета Мнннстрав СССР оо делам нэобретеннй и аткрытнй (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.03.77.Бюллетень № L l (53) уДК 621.3 (088.8) (4б) Дата опубликования описания 08.07.77 (72) Авторы изобретения

В. Л. Соседка, В. И. Шурыгин и А. И. Евсеев

Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени горный инсвгитут им. Артема (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ

ВРЕМЕНИ HECTAHHOHAPHbIX HHEPLIHOHHbIX ЗВЕНЬЕВ

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано при создании измерительной аппаратуры.

Известно устройство для измерения постоянных времени инерционных звеньев систем автоматического регулирования, в ко: тором интегрируется разность напряжений на входе и выходе исследуемого звена.

-Однако с помощью этого устройства, во первых, невозможно определить постоянную времени нестационарных инерционных звеньев (можно определить лишь среднюю постоянную времени, которая может значительно отличаться от постоянной времени на рабочем участке); во-вторых, невозможно определить постоянную времени инерционных звеньев с запаздыванием. При наличии в звене запаздывания при интегрировании разности входного и выходного сиг- яр налов,величины площади, численноравной постоянной времени, будет увеличена :на площадь, равную произведению времени запаздывания на установившееся значение ординаты выходного сигнала, что вызовет р существенные искажения в определении постоянной времени, и,в-третьих, устройству свойственна низкая точность в определении электромагнитной постоянной времени.

При некоторой ошибке в установке коэффициентов передачи по каждому входу, а также в установке коэффициентов передачи по каждому входу, а также при незначительном изменении динамической характеристики исследуемого звена в установившемся режиме появится ошибка, которую интегризм рует интегратор, что может привести к ошибкам в определении постоянной времени исследуемого звена. Кроме того, канал по току имеет значительный коэффициент усиления. Дрейф усилителя канала по току передается на интегратор, что затрудняет измерения малых постоянных времени.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для определения постоянных времени. Оно содержит интегратор, выход которого подключен к входу измерительного блока и два масштабных блока, вход первого из которых связан с выходом инерционного зве-, 551613 на а его Вход соединен с одним из ВхоДОВ КЛЮЧа. ДруГОй ВХОД КЛЮЧа ПОДКЛЮЧЕН к источнику эталонного напряжения, а выход ключа соединен с входом второго масштабного блока. Однако и это устройство 5 им ет ряд недостатков, которые сужают область его применения. К ним относятся; невозможность определения постоянньг.. времени нестационарных инерционных звень ее, Если постояннаявремени звена меняет щ ся во время процесса, то интегрируя разность эталлонного сигнала и сигнала пропорционального кривой переходного процесса, определяют среднюю постоянную времени, ко-.орая может значительно отличать- 15 ся от постоянной времени на рабочем участ. кж невозможность определить постоянные времени инерционных звеньев с запаздыванием, так как при наличии в инерцион- щ ном звене запаздывания интеграл разности будет увеличен на величину плошади ему пропорциональную, что приведет к существенным ошибкам и определении постоянной времени; 25 низкая точность в определении электро магнитной постоянной времени. Это связано с тем, что в установившемся режиме на вход интегратора подаются шумы и ошиб.

t ки масштабирования, которые, интегрируясь . 30

). приводят к большим ошибкам в определении постоянных времени.

Uenb изобретения — расширение области применения и цовьпнения точности устрой- Е5 ства.

Это достигается тем, что устройство содержит формирователь управляющего сиг нала и четыре дополнительных ключа, управляющие входы которых подключены к р .соответствующим выходам формирователя управляющего сигнала, вход которого сое-, динен с выходом первого масштабного бло ка, который через последовательно соединенные первый и второй дополнительные 45 ключи подключен к одному входу интегратора, к другому входу которого через последовательно соединенные третий и четвертый дополнительные ключи подключен выход второго масштабного блока.. 5п

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг., 2 - диаграмма ,поясняющая работу функциональной схемы.

Функциональная схема устройства 1 содержит интегратор 2, на два входа, под- 55 ключенный K его выходу измерительный блок

3 и масштабный блок 4, ключи 5 и 6, масштабный блок 7, ключи 8 и 9, источник эталонного напряжения 10, ключ 11, инерционное звено 12 и формирователь управляющего сигнала 13 с выходами 14 и 15.

Вход 16 формирователя управляющего сигнала 13 служит для настройки последнего.

Работа. устройства подразделяется на два режима.

Первый режи м Установк a Интегратор 2 работает как сумматор.

Коэффициенты передачи масштабных блоков

7 и 4 равны нулю. По входу 16 формирователь управляющего сигнала 13 настраивает ся так, чтобы на его выходах 14 и 15 были сигналы, по которым ключи 5, 8, 6, 9 были замкнуты.

В этом режиме осуществляется установка необходимых коэффициентов передачи масштабньи блоков 7 и 4. Для этого нуж-, но подать, ступенчатое воздействие на вход инерционного (исследуемого) звена 12.

Ключ 11 замыкается одновременно с пс дачей сигнала на вход исследуемого звена 12. Полярность напряжения источника

:эталонного напряжения 1О может быть любой,,важно только, чтобы Она 6bIJla ,всегда противоположна полярности напря- .

"жения на выходе исследуемого звена 12. . По окончании переходного процесса В исследуемом звене 12 устанавливаем по. измерительному блоку 3 максимальное значение напряжения на выходе интегратора 2 увеличением коэффициента передачи масштабного блока 7. Затем, увеличивая коэффициент передачи масштабного блока 4, добиваемся нулевых показаний измерительного блока 3.

После этого по входу 16- перестраиваем формирователь управляющего сигнала 13. так; чтобы на его выходе 14 появился . сигнал на замыкание ключей 5,. 8 вмомент,; соответствующий началу (точка А на фиг.2) участка А-Б характеристики исследуемого звена 12, на котором определяется постоянная времени. На выходе 15 формирователя управляющего сигнала 13 сигнал, по кото- рому ключи 6, 9 замкнуты, существует все время и пропадает в момент, соответствующий концу участка А-Б характерис-. тики (точка Б). Убрав воздействие с входа исследуемого звена 12 и по окончании переходного процесса в нем,.переводим сумматор-интегратор 2 в режим интегрирования.

Второй режим Работа".

В этом режиме осуществляется определение постоянной времени на том участке характеристики исследуемого звена 12, который задан настройкой формирователя управляю-, щего сигнала 13 в режиме "Установка .

Для определения постоянной времени необходимо вновь подать на вход исследуе551613 мого звена 12 ступенчатое воздействие той- же вепичины,что и в режиме "Установка"

После подачи ступенчатого воздействия на вход исследуемого звена 12 срабатывает ключ 11 и на выходе масштабного блока скачкообразно : появляется напряжение н

T=-Т и<

u,=ê, и,, где U- - напряжение на выходе источника 10 . эталонного напряжения 10;

К вЂ” коэффициент передачи масштабно1 . го блока 4.

Через время запаздывания 6 (см. фиг.2).

У исследуемого звена 12 начинает расти напряжение на выходе масштабного блока 7.

0 =K 0„ где U„з — напряжение на выходе исследуемого звена 12, К вЂ” коэффициент передачи масштабного а блока 7.

Как только это напряжение достигнет величины U„„, соответствующего началу участка (точка A) характеристики исследуемого звена 12, на котором определяется

25 постоянная времени, на выходе 14 формирователя управляющего сигнала 13 появляется сигнал на срабатывание ключей 5 и 8.

Эти ключи замыкаются и сумматор-интегратор 2 начинает интегрировать разность на

30 пряжений с выхода масштабных блоков 7 и 4.

Устройство для определения постоянных

: времени нестационарных инерционных звеньев„ . содержащее интегратор, выход которого подключен к входу измерительного блока, и два масштабных блока, вход первого из которых связан с выходом инерционного звена, вход.которого соединен с одним иэ входов ключа, другой вход которого подключен к источнику эталонного напряжения, а выход ключа соединен с входом второго масштабного блока, о т л и ч а ю ш е ес я тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности устройства, оно содержит формирователь управпяюшего сигнала и четыре дополнительных ключа, управляющие входы которых

50 подключены к соответствующим выходам формирователя управляющего сигнала, вход которого соедияен с выходом первого масштабного блока, который через последовательно соединенные первый и второй до55 попнительные ключи подключен к одному входу интегратора, к другому входу которого через последовательно соединенные третий и четвертый дополнительные ключи подключен выход второго масштабного блока.

При достижении напряжением U на вы-"ходе масштабного блока 7 величины О„,, 65 ,.соответствующей концу участка (точка Б) характеристики исследуемого звена 12, на котором определяется постоянная времени, на выходе 15 формирователя управляющего сигнала 13 пропадает сигнал и

40 ключи 6 и 9 размыкаются. Эти ключи отключают оба входа сумматора-интегратора 2 от выходов масштабных блоков 7 и 4. Сумматор-интегратор 2 перестает интегрировать без сброса результата интегрирования, а. результат интегрирования покажет измерительный блок 3.

Как видим (см. фиг. 2) эа время интегрирования т „сумматор-интегратор

2 проинтегрирует разность двух напряжений; одного постоянного — величиной Uq а другого изменяющегося от 0„„до ц т.е. на величину ф, Измерительный блок

3 на выходе сумматора-интегратора 2 по окончании интегрирования покажет напряжение U„ пропорциональное плошади

5 на фиг. 2.

Постоянная времени Т на участке (А-Б) характер. .стики исследуемого звень 12, которая была задана с помощью формирователя управляюшего сигнала 13, определяется как где Т -постоянная времени интегрирои, вания сумматора-интегратора.

В настоящее время определение постоянных времени нестационарных инерционных звеньев с запаздыванием, а также постоянных времени на отдельных участках кривой разгона осуществляется только с помощью осциллографического метода, тре| буюшего значительных затрат времени— . до трех часов на снятие и обработку одной осциллограммы. Устройство позволяет эти постоянные времени определять значи.тельно быстрее — до 5 минут на одно из мерение. A так как практически любая сис.тема автоматического регулирования содер1

: жит нестационарные линейные звенья, то .становится очевидной необходимость уст.ройства, которое позволяет снизить затраты времени на наладку систем автоматическoro регулирования и повысить качество наладочных работ.

Формула изобретения

551613

- Составитель В. Васильев

Редактор Е. Гончар Техред С. Беца Коррректор Jl. Веселовская;

Заказ 123/25 Тираж 1095 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4