Устройство для определения коэффициентов дифференциальных уравнений линейных объектов

Устройство для определения коэффициентов дифференциальных уравнений линейных объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

сосо- .:: д

= сн ая

4. и

Г (11) Союз Советскмк

Соцмалмстмческмк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 16.01.78 (21) 2569486/18-24 (51)М. КЛ. с присоединением заявкм ¹вЂ”

Я 06 G 7/38

Гооударстввииый комитет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 05.06.80. Бюллетень № 21 (53) УДК 681. .333 (088. 8) ла делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 08.06.80 (72) Авторы изобретения

E. E. Добров, B. П. Ставкин и В. Г. Плотников

Ивано-Франковский институт нефти .и газа (7!) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. КОЭФФИЦИЕНТОВ. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ ЛИНЕЙНЫХ

ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле и измерении параметров линейных аналоговых микросхем в полупроводниковой промышленности, при контроле и измерении параметров различных линейных блоков в радиоэлектронной промышленности.

Известйо устройство для автоматического определения коэффициентов дифферен

10 циального уравнения линейных динамических систем, существенными признаками которого являются наличие модели в виде определенного количества интегра- торов, сумматоров и множительных

15 звеньев, блока экспериментальной функции, блока сравнения в виде сумматора,. интегратора и устройства для определения модуля функции, а также автомати . ческого оптимизатора t1).

Недостатком устройства является низ-кая точность определения коэффициентов, дифференциального уравнения из- за наличия большого количества множительных, интегрирующих и суммирующих звеньев, причем погрешность измерения резко возрастает при измерении параметров быстродействующих объектов. Кроме того, с помощью этого устройства невозможно определить коэффициенты дробно-рациональных передаточных функций.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для определения коэффициентов дифференциальных уравнений, описывающих системы автоматичес.кого регулирования по кривой разгона. Устройство построено из интеграторов, сумматоров, запоминающих элементов, блоков умножения, причем интеграторы и запоминающие устройства включены в цепь тока через контакты рене, управляемые вращающимся кулачковым переключателем. По сути дела устройство представляет собой аналоговый вычислитель, который производит определенные математические операции (интегрирование, суммирование, умножение и

73956 т. д.) над выходным сигналом объекта (кривой разгона) по опрецеленной программе. В результате этих вычислений получают значения коэффициентов дифференциальных уравнений (21.

Одним из основных недостатков указанного устройства является низкая " точность измерения коэффициентов дифференциальных уравнений. Последнее определяется необходимостью многократного 10 интегрирования сигнала, в результате которого накапливается ошибка.

Цель изобретения - повышение точности

Поставленная цель достигается тем, 15 что в устройство для определения коэффициентов дифференциальных уравнений линейных объектов, содержащее блок умножения, ключи, блок управления, блок памяти и коммутатор введены аналого- 20 цифровые преобразователи, блок деления, . вычислительный блок и генераторы экс» поненциальнык сигналов, выходы которых подключены к соответствующим входам коммутатора, выход которого соединен 25 со вкодом линейного объекта и с первым входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первому входу блока деления, выход которого соединен с первым, входом бло- 30 ка умножения, выход которого подключен к первому входу блока памяти, выкоц которого соединен с первым входом вычислительного блока, вторые входы вычислитель ( ного блока, блока памяти и блоха умно- 35 жения подключены к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен со входами ключей, с первым входом второго и со вторым входом первого аналого-цифровых преобразователей, 40 второй вход второго аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу линейного объекта и первого ключа, выход второго ключа соединен с первым входом первого аналого-цифрового преобразователя, третий выход блока управления подключен ко вхоцам генерато) овэкспоненциальных сигналов и к соответствующему вхоцу коммутатора.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2,- схема ге: нератора экспоненциальных сигналов; на фиг. 3 - графики входных и выходных сигналов.

Устройство цля определения коэффициентов дифференциальных уравнений линейных объектов содержит генераторы

1-4 экспоненциальных сигналов, комму- .

0 4 татор 5, линейный объект 6, аналого- . цифровые преобразователи 7 и 8, блок

9 деления, блок 10 умножения, блок 11 памяти, вычислительный блок 12, вТорой ключ 13, первый ключ 14 и блок 15 управления.

Возможная реализация генератора экспоненциальнык сигналов (см. фиг. 2) содержит усилитель 16, в цепи обратной связи которого включена емкость 1 7, а во входной цепи. включено сопротивление

18. Выход усилителя 16 соединен с; инвертором. собраном на усилителе 19 и сопротивлениях 20 и 21. Емкость 17 соединена с источником 22 постоянного напряжения при помощи ключей 23 и 24.

Вход и выход усилителя 16 соединен с ключами 25 и 26.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения в блок 10 вводится определенное количество чисел. I

Блок 15 управления замыкает ключи 23 и 24, при этом ключи 25 и 26 разомкнуты, емкость 17 заряжается до опреде-. ленного значения, после этого ключи 23 и 24 размыкаются. Из-за наличия положительной обратной связи напряжение HB выходе усилителя 16 начинает наростать по экапоненциальному закону. В момент размыкания ключей 23 и 24 коммутатор

5 подключает выход генератора 1 ко входу линейного объекта 6. На входе. объекта появляется сигнал такого вида, как на фиг, 3 (а), а на выходе - как на фиг. 3 (б). В определенный момент времени по команде с блока 15 управления преобразователи 7 и 8 одновременно измеряют мгновенное значение сигналов на входе и на выходе объекта 6.

После деления блоком 9 выходных значений преобразователей 7 и 8 сигнал с блока 9 деления поступает на блок 10 умножения, управляемое блоком 15, а затем на блок 11 памяти . После этого замыкаются ключи 25, 26, 13 и 14, при этом конденсатор 17 разряжается, объект 6 приводится к нулевым начальным условиям. В последующий момент времени таким же образом включаются в работу генератор 2 экспоненциального сигнала и т. д. и данный цикл неоднократно повторяется с той единственной разницей, что каждый последующий генератор генерирует экспоненциальные сиг палы с различной крутизной. По прошествию циклов измерения, чйсло которых

5 73956 равно числу, образцовых генераторов экс» поненциальных сигналов, блок 15 подает команду на блок 11 памяти и оно вводит данные в вычислительный блок 12. Блок

12 решает однородную систему линейных уравнений и выдает полученные значения коэффициентов дифференциальных уравне» ний линейного объекта.

Устройство для определения коэффициентов дифференциальных уравнений линейных объектов, содержащее блок ум- И ножения, ключи, блок управления, блок памяти и коммутатор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены аналог -цифровые преобразователи, блок деления, вы- 2Î числительный блок и генераторы экспоненциальных сигналов, выходы которых подключены к соответствующим входам коммутатора, выход которого соединен со входом линейного объекта и с первым входом первого аналого -цифрового преобразователя, выход которого псщключен к первому входу блока деления, вы ход которого соединен с первым входом

Формула изобретения

О 6 блока умножения, выход которого подключен к первому входу блока памяти, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, вторые входы вычислительного блока, блока памяти и блока умножения подключены к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен со входами ключей, с первым входом второго и совторым входом первого аналого-цифро-вых преобразователей, второй вход эторого аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу линейного объекта и первого ключа, выход второго ключа сое динен с первым входом первого аналого- цифрового преобразователя, третий выход блока управления подключен ко входам генераторов экснонеициальных сигналов .и к соответствующему входу коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Абдеев 10. М. и др. Автоматическое определение коеффициентов дифферен25 циальных уравнений линейнык динамических систем. - Измерительная техника, 1970, М 2, с. 33-3,4.

2. Авторское свидетельство СССР, _#_s 124206, кл. G 06 (Ь 7/48, 1958.

1

759560

Ь ъ

1

БНИИПИ Заказ 3048/8 Тираж 751 ПодписноеФилиал ППП Патент, т . Ужгород, ул. Проектная, 4