Устройство для идентификации нестационарных объектов второго порядка

Устройство для идентификации нестационарных объектов второго порядка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических республик (1i) 61 0066

-«1 * "it

1 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлеио23.09.75 (23) 2174560/24 с присоел,инеииеи заявки №вЂ” (23) Приоритет (5l) И. Кл.

4 05 В 17/02

Гвеударстеенный нвмнтет

Сееета й)нннстрве СССР не делам нзееретенн)) н етнрытнй (43) Опубликоваио05.06.78.Бюллетень № 21 (53) УДК

62-50 (088.8) (45) Дата опубликования описаяия30.05.78

В. Л. Соседка и С. Я. Липец (72) Авторы изобретения I

Днепропетровский ордена Трудового Красного Энамени горный институт имени Артема (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКА))ИИ НЕСТА))))О))АРНЫХ

ОБЪЕКТОВ ВТОРОГО ПОРЯДКА

Изобретение относится к области измерительной техники и.исследованию систем автоматического управления. Предлагаемое устройство может быть применено при наладке промышленных систем автоматического регулирования.

Известны синтезаторы цл)) определения коэффициентов передаточных функций, содержащие генератор для выдачи сигналов, цепочки дифференцируюших блоков с одинако- )д выми постоянными времени, потенциометры для умножения выхоцного напряжения на коаффициенты, сумматоры и блоки умножения, в которых напряжение, умноженное на коаффициенты, суммируется в суммирующих )5 блоках, си1налы с которых проходят через блоки умножения, гце происходит пропорциональное изменение обоих сигналов, С вьтхо да блоков умножения один сигнал поцается; на вхоц исследуемого звена, а другой — 20 на вход катодно-лучевой трубки, На другой вход трубки подается сигнал с выхоца исследуемой системы, и на экране происхоцит сравнение двух сигналов. Когда равенство сигналов достигнуто, считывают значение коэффициентов непосредственно со шкалы потенциометроВ, с помошью которых задаются эти коаф ици нты.

Однако такие синтезаторы громоздки и неудобны в аксцлуатации. Кроме того, процесс определения коэф) ициентов передаточных функций в этих оптимизаторах эани мает относительно много времени, а опрецелить коэффициенты передаточных функций нестационарных систем со случайным за— паэдыванием невозможно.

Известны также анализаторы переходных процессов, соцержашие управляющий и нормируюшие блоки, интеграторы, потенциометры, преобразователи входного и выходного сигналов и подключенную к выхоцам двух интеграторов следящую систему (2).

B этом устройстве переходный процесс ынализируется не при ступенчатом воздействии, а при ступенчатом снятии сигнала с выхода исследуемого объекта.

Однако длительность процесса определения параметров в таких анализаторах велика, так как определение коэффициентов передаточной функции происхоцит в несколько

610066

3 атапов. Кроме того, коэрфициенты передаточной функции опрецеляются только для стационарных систем без запаздывания и

4 требуются априорные сведения об объекте,, так как цлительность процесса вычисления,: коэффициентов объекта должна совпацать с фактическим временем перехоцного процесса.

Иэ известных устройств наиболее близ-ким по технической сущности к изобретений; является устройство, содержащее усилитель,, вхоц которого соединен со вхоцом объекта, выхоц которого соецинен с одним иэ входов блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом усилителя, первый и второй ключи, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой умножители, последовательно соециненные первый, второй, третий и четвертый интеграторы, первый и второй инверторы, первый, второй и третий сум-,20 маторы и вычислитель коаффициентов объекта (Э).

Это устройство не позволяет определить коэффициенты передаточных функций быстродействующих систем, так как сле- г цует выжцать затухание собственных коле» баний, Начиная со второго замера, вхоцной сигнал цолжен неограниченно возрастать, что приводит к насыщению системы и вхо-, цу ее в нелинейную зону. Кроме того, 30 устройство не позволяет определить коэф-, фициенты передаточных функций нестацио-; нарных систем и систем со случайным1 за» пазцыванием.

Это снижает точность опрецеления коаф- 35 фнциентов передаточных функций исследуе-, мого объекта.

11елью изобретения является повышение точности работы устройства, Поставленная цель достигается тем, 40 что в предложенном устройстве установлен блок управления, а выход. блока сравнения, через последовательно соединенный первый и второй ключи соединен со входом первогр интегратора. Выхоц четвертого интеграто- 4> ра через первый инвертор, первый умножи» тель и первый сумматор соединен с первый входом вычислителя коэффициентов объекта, Выход третьего интегратора через.второй умножитель соединен,. со вторым вхоцом первого сумматора и через последовательно соединенные третий умножитель и второй сумматор соецинен со вторым вхоцом, вычислителя коэффициентов объек1à. Выход, второго интегратора соединен со вхоцом второго инвертора, выхоц которого через четвертый умножитель соединен с третьим входом первого сумматора, через пятый умножитель со вторым входом второго сумматора и через третий сумматор с. третьим

60 входом вычислителя коэ щициентов обьекта, Выход первого интегратора через шестой умножитель соединен со вторым BxogoM третьего сумматора, через седьмой умножитель соединен с третьим входом второго сумматора и через восьмой умножитель с четвертым входом вычислителя коэффициентов объекта. Вход блока управления соединен с соответствующим входом блока срав1 нения, а выхоцы — соответственно с управ» ляющими вхоцами первого и второго ключей и со вторыми вхоцами второго, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого умножителей, На чертеже прецставлена структурная схема предлагаемого устройства, где обозначены объект 1, усилитель 2, блок сравнения 3, блок управления 4, первый 5 и второй 6 ключи; первый 7, второй 8, третий 9 и четвертый 10 интеграторы: первый

11, второй 12, третий 13, четвертый 14, пятый 15, шестой 16, седьмой 17 и восьмой 18 умножители первый 19 и второй

20 инверторы: первый 21, второй 22: и третий 23 сумматоры и вычислитель коэф-. фициентов объекта 24.

Все алементы, кроме вычислителя 24, могут быть выполнены как на аналоговой технике, так и дискретной, а вйчислитель

24 — только на дискретной.

Все умножители, кроме первого и третьего, умножают цве функции, а первый и тре-, тий умножают два числа, поатому они могут быть реализованы на операционных усилителях, выполняющих масштабные преобразования.

Устройство работает следующим образом.

Сначала на вход объекта 1 подают ступенчатое воздействие,. а затем изменяют коаффициент усиления усилителя .2 цо тех пор, пока на выходе блока сравнении 3 в установившемся режиме не появится напряжение, равное нулю, (в качестве блока срав ненни 3 может быть применен операционный усилитель на два входЫ Затем снимают сигнал с выхоца объекта 1 и по окончании переходного процесса на вход системы подают то же, что и при калибровке, ступенчатое воздействие. С выхода объекта 1 сигнал поступает на вхоцы блока сравнения 3 и блока управления 4. Сигнал Х )( уст Вых с выхода блока сравнения 3 иа цепочку интеграторов 7-10 не проходит, так как замыкающий ключ 5 разомкнут. Когда выхоцная величина объекта 1 достигает рабочего . участка, ключ 5 замыкается, и начинается процесс интегрирования функции ,. ст алых

61ОО66

Задание на замыкание ключа 5 и размыкание ключа 6 вырабатывается в блоке управления 4. Срабатывание ключа 5 может быть задано временем, если известно время переходного процесса, или ординатой

Х ы, так как во время калибровки выставляется установившееся значение Хз

Вь!х

Сигнал на раэмыканиеключа 6 может быть задан или временеМ прохождения выходной величины рабочего участка или ординатой

Х,к конца рабочего участка. После срабатывания ключа 5 сигнал поступает н« интегратор .7, в котором вычисляется зна- чение 5< - А S . С выхода интегратора

7 сигнал подается на вход интегратора 8 (вычисляется. S ). Аналогично вычисляютоя значения Я и S на интеграторах

9 и 10.

Значение S подается на умножители 16 и 18, значение 52 - на инвертор 20, зна- чение $ — на умножителн 12 и 13 и значение $, — на инвертор 1 9.В умножителе 1 6 определяется произведение д 5 ;. . Затем это произведение подается в сумМатор 23, иа второй вход которого подается сигнал с инвертора 20. Суммирование этих двух сигналов и дает значение Ь 8 . Величина A S поступает s вычислитель 24.

Величина AS> вычисляется в сумматоре 22. На выходы сумматора 22 поступа-. ют сигнал Ь.,фЯ. с умножителя 17, сигнал

S 2-д1 с умножителя 18 и сигнал 23, с умножителя 13. Суммирование этих сигч налов дает значение. A Ь5 Величина AS> поступает в вычислитель 24..

Величина Ь 1, вычисляется в сумматоре 21. На входы сумматора 21 поступают. сигнал S Ь4 с умножителя 18, сигнал з

$ -3 g+2 с умножителя 14, сигнал $ -Яд а 5 с умножителя 12, и сигнал 6 Ь4 с умножителя 11. Величина OS4 поступает в вычислитель 24.

В вычислителе 24 вычисляются коэффициенты 4 < и сз 2 дифференциального урав нения второго порядка

4 Хвыи aX ssbblx

О, Х1 — «,— a,(x) dt Xs„x-Х,„ (1) ак как рабочий участок для большинства систем регулирования можно принять достаточно малым, то справедливо предположение, что параметры системы на этом участ ке постоянны, Тогда на этом участке система может быть описана. дифференииальны1л уравнением второго порядка с постоянными коэффициентами

Х

Вых Вь! х

+ с +Х =Х

Д 1 d4 Вь1х Вх

C2Ъ

Коэффициенты И«и Йр. могут быть определены решением системы уравнений

2 (5„.ht 2@S2)O„+52

52

5 2 .1 (Зь5з- 5Ä)a, !Ь1(3 2< -с1,)-6aS23a =

2 о о 2 2

*h5 -h4-ьЬ л)

4 2 где d, аС „- коэффициенты начала и кон-! о ца рабочего участка.

Система уравнений (3) решается в вычислителе — 24. В результате решения определяются кээффициенты передатэчнэй функции нестационарного звена второго порядка.

Повйшение точности определения ко; ффиииентов зависит от колебательной составляющей переходного процесса и степени его нестационарности. Для звеньев, параметры которых значительно меняются вдоль кривой разгона, ошибка в определении коэффициентов передаточной функции может быть уменьшена на порядок и более. формула изобретения

Устройство для идентификации нестацио+ нарных объектов второго порядка, содержащее усилитель, вход которого соединен со . входом объекта, выход которого соединен, с одним иэ входов блока сравнения, второй

ЗО вход которого соединен с выходом усилителя, первый и второй ключи, первый, второф, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой умножители, последовательно соединенные первый, второй, третий и четвертый интеграторы, первый и второй инверто« ры, первый, второй и третий сумматоры и вычислитель коэффициентов объекта, о т— личаюшееся тем,что, сцелью повышения точности работы устройства, в 4О нем установлен блок управления, а выход блока сравнения через последовательно соединенные первый и второй ключи соединен со входом первого интегратора; выход чет1 вертого интегратора через первый инвертор, первый умножитель и первый сумматор соединен с первым входом вычислителя коэффициентов обьекта, выход третьего интегратора через второй умнэжитель сэедииен сэ вторым входом первого сумматора и через последовательно соединенные третий умножитель и второй сумматор со вто,рым входом вычислителя коэффициентов объекта, выход второго интегратора соединен со входом второго ииверторп, выход которого через четвертый умнажитель соединен с третьим входом первого сумматора через пятый умножитель со вторым входом второго сумматора и через третий сумматор с. третьим входом вычислителя коэффиО пиентэв объекта,выхэд первэгэ интегратора через шестой умнэжитель соединен сэ втэрым

610066

Составитель Ю. Гладков е а то те не Тех е А Алетв1 ев Короехтор С. Гереснняя

Заказ 30)7/35 Тираж 1033 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППН «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 входом третьего суммами ора, через седьмой умножитель с третьим входом второго сум матора и через восьмой умножитель с четвертым входом вычислителя коэффициентов обьекта, вход блока управления соединен с соответствуюшим входом блока сравнения, а выходы соединены соответственно с уцраВляюшнми входами первого и второго ключей и со вторыми входами второго, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого ум-: н ожи Фелей.

Источниии информадии, принятые во вни. мание при экспертизе.

1.Ордынцев В, М. Автоматизация математического описания объектов управления.

М., Машиностроение", 1869, стр. 91-105, 2. Авторское свидетельство СССР

hk 235831, S. 05 В 13/02, 1968, 3. Авторское свидетельство СССР

N9 210231 т G 05 И 23/02 1967