Устройство для оценки быстродействиядинамических систем второго по-рядка

Устройство для оценки быстродействиядинамических систем второго по-рядка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 847281

*/

e.(6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18. 10. 79 (21) 2831616/18-24 с присоединением заявки № (23 ) П риоритет (51)M. Кд.

С 05 В 23/02

Гасударственный комитет по делам изобретений н атнрытий

Опубликовано 15.07. 81. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 1 8 .07 . 8 1 (5З) ДК 62-50 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Я. Баржин, Ф. Ф. Колпаков, Ю. С. Шма и Ю. Е. Лазебников (7I) Заявитель (54! УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ

СИСТЕМ ВТОРОГО ПОРЯДКА

Изобретение относится к измеритель3 ной технике и может быть использовано для измерения динамических характеристик различного рода систем второго порядка.

Известно устройство для измерения динамических характеристик 1).

Однако данное у тройство имеет невысокую точность измерения переходного процесса.

Наиболее близким по технической

10 сущности к предлагаемому является устройство, содержащее блок управления и ключ 2!.

Указанное устройство имеет невы!

5 сокую точность при измерении колебательных процессов.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Для достижения поставленной цели в устройство введены первый блок отсчета времени, блок опорного сигнала и последовательно соединенные интегрирующе-делительный блок, блок срав2 нения и второй блок отсчета времени, причем первый вход ключа подсоединен к входу устройства, второй вход — к первому выходу блока управления, вы- . ход — к первому входу интегрирующеделительного блока, второй выход блока управления подсоединен к выходу устройства, третий выход — к входу первого блока отсчета времени и второму входу второго блока отсчета времени, выход первого блока отсчета времени подключен к второму входу интегрирующе-делительного блока, а второй вход блока сравнения — к выходу блока опорного сигнала.

Движение системы второго порядка выражают

Р— +2ст Ф иРЕ= ш f т,е- с!а, о мам. решение которого, при колебательном характере функции переходного процесса, имеет вид г

W(t)сf „(1-В (СОВМЬ Ь ПЫС)), (11

847281 s

20

- (Ф.) (5ign4+ 1)

2 ) 55

w = Id -,оо; (осы )

f (t) — функция переходного процесса, Ы вЂ” резонансная частота колебао

5 ний;

oL — коэффициент затухания; „,а„ вЂ” стационарное решение.

После приведения функции (!) к относительным величинам 10 ((t ) = (t )/ „»t = ) о> о 1 получим

f, P) = l - å (сои а ) -1

- А,? 1 („.

Предлагается функцию (интегрировать и делить на текущее время

Х (3)

<-()= — Т%()1 Ф

В силу справедливости решения (2), выражение (3) записывается в виде р)=g- —" 1+ р -- -Е (1- Ð -1» . л h P 1. (4)

"о оА 1ро-<-е "(4 о- )ооо9 y 1 j

Для того, чтобы на любом потен30 циальном уровне функция имела однозначное значение, необходимо, чтобы первая производная по A. от получен. ного выражения (4) была положительной при значениях А от О до „ „ т.е. с1 — Р Я70 (5) Подставим выражение для )И„(A) (4) в неравенство (5) и выполним операцию дифференцирования, в резуль- 40 тате чего получим Л 1

-"(1+ Я- : )) Ь (+ - -Я"-1)В пМ Р- - е (- w pð+ — р - )ооъ 1 о- < (ь) 4>

Х

После приведения правой части неравенства (6) к одной тригонометрической функции и возведения в квадрат преобразованного соотношения, окончательно запишем

2% 41 2 )Ью Фэ (7)

2.

e, (y" +21 Рй + P ) где

1+ -1+1 Р r — 4=oct,tg ф -1

1-(„ = 1.ь %р

Полученное неравенство (7) является основным при определении эффективности первого цикла интегрированиеделение, путем разрешения неравенства (7) относительно коэффициента 1Ь в заданной области значений О („,ахПроцесс установления амплитуды считается законченным при А ) 3, когда текущее время больше трех постоянных времени динамической системы. В этом случае неравенство (7) выполняется, если коэффициент 1э не превышает 2,8 т. е. Юо 4 2,8сС(решение получено численным методом на 3BM).

Аналогичным образом определяется эффективность второго { 1 =2) и последующих циклов интегрирование-деление. Во всех случаях определяется область значений коэффициентов 10 при которых выполняются соответственные неравенства. С каждым циклом интегрирование-деление увеличивается отношение параметров и о и с6, при которых функция колебательного переходного процесса, преобразования путем многократного интегрирования-деления в функцию .А нотонную, позволяет однозначно определить быстродействие.

Уровни опорного напряжения Uoä, с которыми сравнивается исходная функция

F„", (л),являются функциями от коэффициентов f5 и, на каждом этапе интегрирование-деление, имеют разные функциональные зависимости, вполне определенные при известных Ld0 и С6..

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содержит ключ 1, интегрирующе-делительный блок 2, блок 3 сравнения, блок 4 управления, блоки 5 и .6 отсчета времени, интегратор 7, блок 8 деления, коммутатор 9, блок 10 опорного сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал единичного включения с выхода блока 4 управления воздействует на источник исследуемого переходного процесса, где вызывает реакцию в виде переходной функции f(t), поступающей на ключ 1. Одновременно, сигналом г (з1gfl 1 1) открывается

1 ключ 1 для прохождения функции f (t) в блок 2, запускается блок б отсчета времени и открывается блок 5 отсчета времени, на выходе которого появ5 847281 6 вторично интегрируется, а результат интегрирования делится на текущее время t. После многократного интегрирования-деления на выходе m блока

8 деления имеется функция ляется функция в виде текущего време- ных зависимостей. В момент совпадения ни t, поступающая на делитель 8. Сиг- значений двух функций при равенстве нал опорного напряжения U „; и функции

f () (sign t 1)

2 P (t) на выходе блока 3 сравнения ф t с выхода ключа поступает в первый 5 появляется импульс окончания работы, интегратор 7, на выходе которого поступающий в блок 6 отсчета времени. появляется функция Время, зафиксированное в блоке 6 отсЬ чета времени, равно времени переход1 <(t}dt ного процесса установления амплитуды. о

10 Следовательно, предлагаемое устПосле деления результата интегриройство для оценки быстродействия рования на текущее время в блоке б динамических систем второго порядка позволяет повысить точность измерения при (3 =1,8 на 487; при Р =2,8

15 на 27,67.; при р =10 на 167., что дает возможность, исходя из требуемой точности измерения, эффективно использовать его при построении измерительных систем подобного рода.

) t р„=; J...;f (t)dt

Опорное напряжение Uo„, пропор25 циональное отношению u) I с6, подается в блок 3 сравнения, где сравнивается с функцией Я„ (t).

Перед началом проведения измерений, по соответствующим функциональным зависимостям, определяется опорное на30 пряжение Uon, соответствующее преобразованной функции p t(t), при этом переключатель 9 коммутатора (не показан) устанавливается в такое положение, при котором на вход блока 3 срав15 кения поступает только функция 4„ (t)

Функция p.(t) или исло циклов интегрирование-деление q в свою очередь определяются для о "ношения А)0/ С6

Шкала блока 10 опорного сигнала отграЮ дуируется в значениях 1з . для каждого цикла интегрирование-деление, т.е. для каждого числа

Таким образом, в блоке 3 сравнения

45 новое опорное напряжение Оо сравнил вается не с колебательно-изменяющимся напряжением функции переходного процесса, а с монотонно-изменяющимся, что позволяет избежать неоднозначности

50 оценки времени установления амплитуды, т.е. быстродействия.

Узел 3 сравнения выполняется в виде порогового устройства, осуществляющего сравнение двух функциональФормула изобретения

Устройство для оценки быстродействия динамических систем второго порядка, содержащее блок управления и ключ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введены первый блок отсчета времени, блок опорного сигнала и последовательно соединенные интегрируюше-делительный блок, блок, блок сравнения и второй блок отсчета времени, приче:- первый вход ключа подсоединен к входу устройства, второй вход — к первому выходу блока управления, выход — к первому входу интегрирующе-делитепьного блока, второй выход блока управления подсоединен к выходу устройства, третий выход к входу первого блока отсчета времени и второму входу второго блока отсчета времени, выход первого блока отсчета времени подключен к второму входу интегрирующе-делительного блока, а второй вход блока сравнения — к выходу блока опорного сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

9483654, кл. G 05 В 23/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

У 643843, кл. G 05 В 23/02, 1979 (прототип).

847281

aLf

Составитель Г.Нефедова

Редактор Т.Гыршкан Техред A,Савка Корректор М ° Коста

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4

Заказ 5497 74 Тираж 940

ВНИИПИ Государственного по делам изобретений

113035, Москва, -35, Подписное комитета СССР и открытий

Раушская наб., д.4/5