Устройство для определения динамических характеристик линейных объектов

Устройство для определения динамических характеристик линейных объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

@ав к .=. но м

ИЬФФтэ оех н: часиков цг

0 554525

И С

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеко 12.11.74 (21) 2074152/24 с пр исоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.77. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 11.05.77 (51) М. Кл.з G 05B 11/01

G 05В 13/ 02

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 62-501.4 (088.8) оо делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения В. Я. Волков, Ю. М,. Гладков, Б. H. Петров и Ю. П. Портнов-Соколов (71) Заявитель

Ордена Ленина Институт проблем управления (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ ОБЪЕКТОВ

Изобретение .относится к экспериментальному определению динамических характеристик линейных объектов, к числу которых могут относиться автоматические устройства и их элементы, технологические установки, электрические машины, газо-теплообменные агрегаты и т, д.

Известные устройства для определения динамических характеристик линейных объектов содержат генератор синусоидальных колебаний, соединенный со входами исследуемого объекта и блоков измерения фазы и амплитуды на выходе объекта (1 — 41. Эти устройства имеют низкую помехозащищенность и, следовательно, низкую точность определения динамических характеристик при наличии на выходе объекта помехи даже низкого уровня.

Из известных устройств наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения динамических характеристик, содержащее генератор синусоидальных колебаний, соединенный со входом объекта и через последовательно соединенные первую модель объекта, первый сумматор и первый квадратор — со входом первого интегратора, а выход объекта соединен с одним из входов первого сумматора (5). Это устройство характеризуется сложностью динамической структуры модели, содержащей большое количество настраиваемых параметров, плохой сходимостью процесса поиска оптимальных параметров модели и невысокой точностью определения динамических характеристик объекта при наличии помехи высокого уровня с узкополосным спектром и неадекватности предполагаемой структуры модели структуре объекта.

Целью изобретения является повышение точности и сокращение времени определения

10 динамических характеристик линейных объектов произвольно-сложной структуры. В предлагаемом устройстве это достигается тем, что оно содержит последовательно соединенные инвертор, вторую модель объекта, второй сум15 матор, второй квадратор, второй интегратор, третий сумматор, блок определения модуля и блок определения экстремума, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первой и второй моделей объек.

20 та, выход первого интегратора соединен с одним из входов третьего сумматора, а вход инвертора соединен со входом объекта, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора. Для повышения быстродей-, 25 ствия устройства модели объекта содержат последовательно соединенные звено чистого запаздывания и статическое звено.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства и приняты обозначения:

Ç0 1 — генератор синусоидальных колебаний; и е « 554525

65 — — 1 (у (t) — z (t)) dt, Т ."1

Vo> = PMr

2 — инвертор; 3 и 4 — первая и вторая модели объекта; 5 — исследуемый объект; 6, 7 и 8— первый, второй и третий сумматоры, 9 и 10— первый и второй квадраторы; 11 и 12 — первый и второй интеграторы; 13 — блок определения модуля, 14 — блок определения экстремума.

На выходы исследуемого объекта 5 и моделей объекта 3 и 4 с передаточными функциями

W„,(p) =К„, е Р

w„(p) = К„, е, (где К,, и К,, — настраиваемые коэффициенты усиления первой и второй моделей; т,— настраиваемое время запаздывания) подается с генератора синусоидальных колебаний 1 непосредственно и через инвертор 2 гармоническое воздействие частоты ж; при фиксированном интервале наблюдения Т (где в, — частота из последовательности частот (о;} исследуемого диапазона).

На первом этапе определяется величина запаздывания (т. е. фазовый сдвиг на частоте со;). Для этого на входы объекта 5 и моделей объекта 3 и 4 с выхода генератора 1 подается сигнал x(t) =sin

zi () =К„, сов(оф — ср„;) — реакция первой модели на воздействие x(t);

22 (1= — К„, cOS (а;1 — (pMi) — реакция второй модели на воздействие x(t);

n(t) — случайная помеха;

Аь К,, EM, — соответственно коэффициенты усиления объекта и моделей объекта на частоте 03i, Qoi— = ГогИ фмг =tMjG)j — СООтВЕтСтВЕННО фазовые сдвиги объекта и моделей объекта на частоте а;.

При поиске фазового сдвига объекта на частоте в; коэффициенты усиления моделей выбирают равными единице. На выходе сумматора 8 образуется сигнал т — 1 { ) 2 (t) — ((у () z, ()) dt — Т .", о где Т вЂ” длина реализации (интервал наблюдения).

Выходной сигнал блока 13 минимизируется блоком 14 на первом этапе путем подстройки времени запаздывания моделей объекта. Минимум этого сигнала на частоте а; достигается при

На втором этапе при определении коэффициента усиления объекта на частоте о; фиксируется полученный фазовый сдвиг, устанавливается коэффициент усиления второй модели, равный нулю, и производится подстройка коэффициента усиления первой модели. Блок определения экстремума осуществляет минимизацию выходного сигнала блока 13 путем подстройки коэффициента усиления первой модели.

Коэффициент усиления исследуемого объекта на частоте в; определяется по формуле м

Аг — 2

Таким образом, в предлагаемом устройстве производится поиск коэффициента усиления и фазового сдвига исследуемого объекта для всей последовательности частот {о;). Полученные значения А; и ср„ позволяют построить амплитудно-фазовую частотную характеристику исследуемого объекта, которая полностью характеризует его динамические свойства. Структура моделей и процедура определения А, и Фо, не зависят от сложности структуры объекта. Следовательно, предлагаемое устройство позволяет определять динамические характеристики объектов произвольно сложной структуры, причем не возникает погрешностей из-за неадекватности структуры моделей и объекта. Поскольку настраиваются всего два параметра, то всегда обеспечивается сходимость процессов поиска за один цикл перестройки параметров, т. е. высокое быстродействие работы устройства. Точность определения динамических характеристик с помощью предлагаемого устройства не зависит от фазового сдвига исследуемого объекта и при наличии помехи высокого уровня в исследуемом диапазоне частоты по крайней мере в два раза выше, чем при использовании известных устройств определения динамических характеристик линейных объектов, Формула изобретения

1. Устройство для определения динамических характеристик линейных объектов, содержащее генератор синусоидальных колебаний, соединенный со входом объекта и через последовательно соединенные первую модель объекта, первый сумматор и первый квадратор — со входом первого интегратора, а вы-. ход объекта соединен с одним из входов первого сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные инвертор, вторую модель объекта, второй сумматор, второй квадратор, второй интегратор, третий сумматор, блок определения модуля и блок определения экстремума, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первой и второй моделей объекта, выход первого интегратора соединен с одним из входов третьего сумматора, а вход

554525

Составитель Б. Беликов

Техред А. Камышникова Корректор Л. Брахнина

Редактор Л. Тюрина

Заказ 920/6 Изд. № 365 Тираж 1106 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 инвертора соединен со входом объекта, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора.

2. Устройство по п. 1, отл и ча ющееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, модели объекта содержат последовательно соединенные статическое звено и звено чистого запаздывания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Вавилов А. А, и др. Экспериментальное определение частотных характеристик систем.

М. — Л., Госэнергоиздат, 1963, с. 101 †1.

2. Номото А. и др. Автоматизация исследования динамических характеристик. Труды первого Конгресса ИФАК. М., Наука, 1962.

3. Леонов Ю. П. и др. Применение стати5 стических методов для определения характеристик объектов. Автоматика и телемеханика.

1959, т. ХХ, Мо 9.

4. Авторское свидетельство СССР № 172569, М. Кл. G 05В 1/32, 17.10.63.

10 5. Блендхол Е. и др. Определения динамических характеристик систем при помощи самонастраивающихся моделей. Труды второго

Конгресса ИФАК. М., Наука, 1965.