Устройство для определения амплитудно-фазовых характеристик линейных систем регулирования

Устройство для определения амплитудно-фазовых характеристик линейных систем регулирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСМ ЙИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ („)703783

Союз Советскнн

Ссз калисткческин

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 03.11.76 (21) 2417156/18-24 с присоединением заявки Ж (23) Приоритет

Опубликовано 15,32.79. Бюллетень %46 (5 I ) M. Кл;

605 В 23/02

3Ьвуднрвтнвнныб квмитвт

СССР ю мини ивнбрвтвний и нтнрытнй (53) УДК 62.50 (088.8 ) Дата опубликования описания 17.12,79 (72) Авторы изобретения

В. Л. Соседка, В. Г. Ткаленко, Ю. В. Шинская, В. И. Лукин, В. А. Нецветаев, Л. Ф, Коломойцева и С. А. Харитонов

Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Артема. (7l ) Заявитель

l (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДНОФАЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ

РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к области ав- томатического управления и регулирования и предназначено для экспериментального исследования динамических характеристик систем автоматического управления (САУ).

Контроль работоспособности систем, выбор корректирующих устройств с целью достижения заданных показателей качества, а также настройку параметров регу1О ляторов целесообразно проводить по час-, тотным характеристикам.

Известно устройство для измерения и наблюдения частотных характеристик, ко-. торое содержит генератор входных сиг15 палов, дифференцируюшую цепь с диодами, ключи, активные фильтры и сумматоры, а также коммутатор на несколько каналов, причем первый канал подключен к сумматору формирования вешественной частотной характеристики, а остальные через ключи, связанные с выходом, обьекта, подключены к соответствующим активным фильтрам, первые выходы которых через свои ключи соединены с упомянутым сумматором, а вторые выходы через те же ключи соединены с сумматором формирования мнимой частотой характеристики, при этом вход объекта через свой ключ связан с генератором входных сигналов, другой вход которого через дифференцирующую цепь с диодом и через ключ подключен к управляющему входу коммутатора $1(.

Однако использование этого устройства для снятия амплитудно-фазовых характеристик затруднительно из-за чувствительности к помехам. В устройстве необходимо через дискретные промежутки времени определять значения координат выходного сигнала, так как выходной сигнал будет искажен действием помех, то координаты будут определяться с ошибкой, что повлияет на точность в определении амплитудно-фазовой характеристики системы.

Ближайшим к изобретению техническим решением является устройство для

3 703783 4 определения амплитудно-фазовых харак- которого связан с я-а со входом первогб дотеристик линейных систем регулирования, полнительпого ин тегратора, выход котосоаер>Halnee два задающих блока, выходы рого соединен с выходом уст ойства, а которых соединены с первыми входами: выход второго задающего блока через соответствующих блоков с ммато ов у р, 5 второй дополнительный интегратор свявторые входы которых связаны с выхо-» эан со вторым входом блока сравнения. дами соответствующих блоков интеграто- На че теже п е ст ров, входы которы а чертеже представлена блок-схема о орых соединены с соот- устройства. ветствуюшими выходами первого и второго масштабны б х лОкОв1 кО вхОдам кО» 0 м 1 пе вый и вто

Схема содер>кит исследуемую систеторых подключены выходы соответств ющих блоков умножи „ей к первь!м в Ум"0 "" 4 "Р" Р дам которых подсоединен выход блока торов 7 и 8, сумматоры 9, регистратошие выходы генератора колебаний выхо7 блок сравнения 3, масштабные соответствующими входами блока реги1 рые входят масшстраторов, с другими входами которого табные элемейты 17 дополнительные через третий масштабный блок соединены интеграто ы 18 и 19 б

ГО Р локи сумматоров соответствующие выходы второго блока 20

20 и 21, блок егист страторов 22 и досумматоров (2) полпительный сумматор 23. с

Ошико это устройство имеет низкую

В качестве задающих блоков точность ойределения амплитудно-фазовых хаРактеРистик пРомышленных систем ч мм т, а 23 точник постоянного нап яжения в

„,гул.„ования так как при „„Ффере„„и- 25 У ат Р 23 — опеР "ионн"й и вОзрастает ножителей 4 ге ленных помех которая будет искажать результаты об аботкн ограничен"Ую Область применения, так как системы.

f . Управления б льшинства промышленных 14, 1> и 16 могут использоваться обычмеханиэмов содержат задатчик ин енсив- ные стандартные элементы аналоговой ности, Наэначенйе задатчика интенсивности вырабатывать линейно-растущий сиг- B качестве интегРатоРа 18 может нал. Этот сигнал подается на выход сис- i5 быть использован также задатчик интен. Мы ynpaanenns и Определяет п раз н"ти исследуемой систе томатина промышленных механизмов (механизмы ческого РегУлиРованиЯ, в этом слУчае

l разпся по линейному закону, О реде- интегратор 18 шунтируется. ля мому задатчиком интенсивности). Опре- УсЧ ойство Работает следующим, деление амплитудно-фазовых характерис- 40 o Pro тик ЭТих систем с помощью известного дервый Режим — масштабирование. устройства затруднительно, так как надо 3òîò Реж"м проводится в два этапа. изменять вид задающего сигнала. драк- Первый этап. Выходы задающих блотически это можно сделать ec>IH aaMe ков 2 H 3, 6noKa сраепеННН 13 отклюнй эадатчик HH BcmH TH боком для 45 чены от т ной части схем. Интевыработки ступенчатого воздействия. Но граторы 19> 18 и сумматоР 23 зашундля euro надо npwecTH специальные ис- тированы. На вход интегратора 18, а ледования для определения величины следовательно исследуемой системы 1 ал плитуды ступенча го в действия. подается ступенчатое воздействие. С вы50 хода исследуемой системы 1 на вход сумЦелью изобретения является повышение точности устройства., матора подается ступенчатый сигнал

Ueeü достигается тем, что предлагае(ъ ). В установившемся режиме мое устройство содержит два дополнипроиэводится изменение операто ом вы- р р вы- ходного сигнала задающего блока 3 до тельныХ интегратора и сумматор, выход 55 того момента, когда на выходе суммакотоРого соединен с пеРвым входом - тора 23 тора . сигнал станет равным нулю, блока сравнения, один вход-с выходом первого задающего блока, другой - с Величина ступенчатого воздействия

-"- первым входом Устройства, второй вход должна быть такой, чтобы установивЯ -..

703783

40

50 шееся значение выходной величины (0o ) было номинальным.

Второй этап. Интеграторы 18 и 19, а также сумматор 23 расшунтирувтся.

Выходы задающих блоков 2 и 3 и сумматора 23 по-прежнему отключены от " остальной части схемы. На вход интегратора 18 . подается то же самое ступенчатое воздействие. В установившемся режиме слежения с постоянной скоростью оператор изменяет: выходной сигнал задающего блока 2 до того момента, когда на выходе блока сравнения

13 сигнал станет равным нулю, Второй режим — измерение. В этом режиме на вход интегратора 18 подается то же ступенчатое воздействие, что и при масштабировании, предварительно выходы задающих блоков 2 и 3 и блока сравнения 13 подключаются к остальной, части схемы. На масштабных блоках 14, 15 и 16 выставляются коэффициенты передачи в,соответствии с частотами, на которых определяется амплитудно-фазовая характеристика. Например, если час тоты определения амплитудно-фазовой характеристики относятся как числа

1 : 2: 4: 8, то и коэффициенты передачи масштабных элементов 17 в масштабных блоках 15 и 16 должны- относиться как эти числа, а коэфФициенты. передачи в масштабном блоке 14 должны относиться как квадраты этих чисел, т.е. как 1: 4: 16; 64. Наиболее просто реализовать эти блоки на операционных усилителях. Тогда коэффициенты передачи этих блоков выставляются изменением входных сопротивлений или сопротивлений в цепи обратных связей.

С выхода задающего блока 3 снимается сигнал Ь (со ) < с выхода задающего блока 2 снимается сигнал Я (со ); с выхода сумматора 23 — сигнал $ (co)t;

-Ч®-Ч(к,где 11 (4) — реакция системы на линейно растущий сигнал. В блоках умножителей 11 и 12 происходит умножен ие сигнала N(>k-Ч Н>-Ч (>) на

На выходах блська интеграторов 7 формируются сигналы

00„ß 11(ОЙ Щ -Ч(ему S1YI ta „ t d t !

На выходах блока интеграторов 8 формируются сигналы Ш„. Щ1(ж)Е-Чй)-Ч(ассов:в; 1МНа входы регистраторов 10 поступают ° сигналы, пропорциональные %е W(j uu;)

K З 4(jLU1i.

Количество точек амплитудно-фазовых характеристик, определяемых одновременно, зависит от количества задаваемых час1 . тот.

По сравнению с известными устройствами данное устройство повьплает точность определения амплитудно-фазовых характеристик и дает возмоя<ность опре,,- делить амплитудно- -фазовые частотные

16 характеристики при подаче на вход исследуемой системы линейно растущего сигнала.

Это устройство может вычислять амплитудно-фазовую характеристику и

15 при подаче на вход системы ступенчатого,воздействия, для этого необходимо исключить из работы (зашунтировать) интеграторы 19 и 18, задающий блок 2, сумматор 23, блок сумматоров 21, масштабный блок 16, а также перекоммутировать попарно выходы генератора колебаний 5 511 1 Ю t и с о ь UU t

Частотные методы анализа систем регулирования широко применяются как при расчете систем регулировайия, так и при их наладке. Имея экспериментальную амплитудно-фазовую частотную характеристику, можно обоснованно изменять структуру системй или ввести корректирующее устройство, что сократит время наладочных работ.

Формула изобретения

Устройство для определения ампли-,. тудно-фазовых характеристик линейных систем регулирования, содержащее два задающих блока, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих блоков сумматоров, вторые входы которых связаны с выходами соответствующих блоков интеграторов, входы которых соединены с соответствующими выходами первого и второго масштабных блоков, ко входам которых подключены выходы соответствующих блоков умножителей, к первым входам которых подсоединен выход блока сравнения, а к вторым входам - соответствующие выходы генератора колебаний, выходы первого блока сумматоров св язаны с соответствующими входами блока регистраторов, с другими входами которого через третий масштабный блок соединены соответствующие выход а второго блока сумматоров, о т л и ч а ю70378

10 щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит два дополнительных интегратора и сумматор, выход которого соединен с первйм входом блока сравнения, один входс выходом первого задающего блока, другой - с первым входом устройства, второй вход которого связан со входом первого дополнительного интегратора, выход которого соединен с выходом уст3 8 ройства, а выход второго задающего блока через второй дополнительный интегратор связан со вторым входом блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Уа 287160, кл. G05 В 23/02, 1966.

2, Авторское свидетельство СССР

М 375626, кл. 605 В 23/02, 1972.

Составитель В. Васильев

Редактор И. Шубина Техред H. Бабурка Корректор Г. Назарова

Заказ 7810/40 Тираж 1015 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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