Устройство для определения частотных характеристик систем автоматического управления и регулирования — SU 1339499 (original) (raw)

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 5 В 23 ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ БРЕТ ЕТЕЛЬСТ 35юев, В,Л,ПохвИ.В,Сычева,ов вич,)идете05 В льство СССР23/02, 1984. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ(57) Устройство предназначено дляизмерения вещественной и мнимой частотных характеристик (ЧХ) различногорода систем в инфранизком диапазонечастот входного синусоидального сигнала как в лабораторных, так и в заводских условиях. Целью изобретения1уу1339499 10 15 20 2 с 30 является повышение быстродействияустройства вблизи верхней границыдиапазона частот входного сигнала(20-30 Гц), Измерение проводится посредством формирования в сумматоре 8сигнала, компенсирующего в сумматоре9 сигнал, возникающий на выходе исследуемой системы под действием входного синусоидального напряжения свыхода генератора 25. Компенсирующийсигнал представляет собой сумму напряжений, соответственно компенсирующих вещественную, мнимую и постоянную составляющие сигнала на выходеисследуемого объекта. Оценки вещественной и мнимой ЧХ и постоянной составляющей формируются соответственно на выходах интеграторов 5, 6, 7при возникновении на выходе сумматора 9 ошибки компенсации, При детек 1Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам для исследования и контролясистем автоматического управления ирегулирования (САУ и Р), предназначено для определения частотных характеристик (ЧХ) как самих автоматических систем, так и функциональных узлов и является усовершенствованиемустройства по авт. св. Р 1191888,Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.На чертеже приведена структурнаясхема устройства для определения частотных характеристик САУ и Р,Устройство содержит множительныеблоки 1-4, интеграторы 5-7, сумматоры 8 и 9, аттенюаторы 10 и 11,фильтры 12-14, блок 15 зоны нечувствительности, блоки 16 и 17 коррекции усиления, управляемый усилитель 18,датчик 19 частоты, индикаторы 20 и 21.и управляющие элементы 22 и 23,Входисследуемой САУ и Р 24 соединен свыходом аттенюатора 10, а выход - содним из входов сумматора 9, выходкоторого через последовательно соединенные фильтр 12, блок 15 зоны нечувствительности, первый блок 16 коррекции усиления и управляемый усилитировании последней в множительныхблоках 1 и 3 соответственно синусо -идальным и косинусоидальным сигналами с выходов фильтров 13 и 14 образуются сигналы, в среднем за периодпропорциональные отклонению оцЕнокЧХ от измеряемых значений, которыепоступают на входы интеграторов 5 и6, Интегрирование прекращается приравенстве оценок вещественной и мнимой ЧХ реальным измеряемым величинам, что соответствует нулю ошибкикомпенсации на выходе сумматора 9,Для повышения быстродействия введена дополнительная коррекция коэффициента усиления в контурах подстройки оценок ЧХ по частоте путем подачи на управляющие входы интеграторов5 и 6 сигнала с выхода датчика частоты 19, 1 ил. 2тель 18 подключен к первым входам множительных блоков 1 и 3 и к информационному входу второго блока 17 коррекции усиления, выход которого через интегратор 7 подключен к одному из входов сумматора 8,Выход множительного блока 1 через последовательно соединенные интегратор 5 и множительный блок 2 подключен к второму входу сумматора 8, выход множительного блока 3 через последовательно соединенные интегратор 6 и множительный блок 4 подключен к третьему входу сумматора 8, выход которого через аттенюатор 11 соединен с вторым входом сумматора 9. Первый выход генератора 25 подключен к входу датчика 19 частоты, к второму входу множительного блока 2 и через фильтр 13 к второму входу множительного блока 1, второй выход генератора 25 с Фазой колебаний, отличной от Фазы колебаний первого выхода на (/2, подключен к второму входу множительного блока 4 и через Фильтр 14 к второму входу множительного блока 3, Управляющие входы аттенюаторов 10 и 11 и управляемого усилителя 18 соединены с выходом управляющего элемента 23, Вход индикатора 20 соеди39499 10 15 45 50 55 3 13 нен с выходом интегратора 4, а вход индикатора 21 подключен к выходу интегратора 6; Выход датчика 19 частоты соединен с первым управляющими входами блоков 16 и 17 коррекции усипения и с управляющими входами интеграторов 5 и 6, Выход управляюще.о элемента 22 подключен к вторым )управляющим входам блоков 16 и 17 оррекции усиления,Принцип действия известного уст)ойства основан на автоматическойподстройке идентификаторов вещестл лвенной Р и мнимой Я(г.) ЧХ позаконулР =ЬаЕвъпЛ аС,аЛЦ =ЛаКсояит Йт, (огде а, О - амплитуда и частота вход -ного синусоидального воздействия,эквивалентный коэффициентусиления в каналах подЛ лстройки оценок Р(С) и)",)(Т);- ошибка компенсации вида.ЛЕ = х я, -а Р я 1 пы - а Я созеЛ Л (2)=а 1 Р(о -Р яюыС+аГЯЬ) -Я 3 сояы,Значение коэффициента усиления линейно зависит от частоты (м входного синусоидального воздействия. Однако коррекция коэффициента усиления Л по частоте у путем умножения невязки Я на текущее значение частоты не обеспечивает приемлемого быстродействия процессбв подстройки оценок ЧХ во всем диапазоне изменения частот, который на практике составляет О, 1-30 Гц,Работа предлагаемого устройства так же, как и известного, основана на автоматической компенсации сигнала х В, установившегося под действием входного сигнала х я = а я 1 пю на входе исследуемой САУ и Р х =аР(ы) я 1 пЮ+аЯ Ь) со яви., ВЬ)хгде РЬ, С(ю) - соответственно вещественная и мнимая частотные характеристики САУ и Р, подлежащие определению.Сигнал с выхода исследуемой САУ и Р подается на один из входов сумматора 9, на другой вход которого 2 С 25 30 35 40 поступает компенсационный сигнал хкполучаемый на выходе суммтора 8путем сложения сигналов аРя 1 пыилаЦсояшС: ллх, =аРя 1 пю+аЯсояы),л лПри несовпадении оценок Р и Я с истинными измеряемыми значениями Р(ю)и Я(р) ошибка компенсации Е на выходе сумматора 9, согласно (2) не равная нулю, проходя через фильтр 12,блок 15 зоны нечувствительности, блок16 коррекции усиления и управляемыйусилитель 18, поступает на входы множительных блоков 1 и 3, Б результате детектирования ошибкисигналааА, я 1 п(ыС+Мф) и аАф(ю) соя(ыс+9 ),ф 1 где Аф(и и ) (ь.) - амплитудная и фазовая частотные характеристики фильтров 13 и 14, на выходах блоков 1 и 3 умножения образуются сигналы, в среднем за период пропорциональныеЛошибкам 1 Р(ы) - Р 1 и Ц(о - ф 1. Поступая далее на входы интеграторов 5 и 6, эти сигналы вызывают подстройку оценки 1) (на выходе интегратора 5)Ли оценки С) (на выходе интегратора 6), При этом компенсирующий сигнал х изменяется таким образом, что ошибка компенсации се непрерывно уменьшается. Процессы измерения заканчиваются при полном обнулении ошибки При этом сигналы на входах интеграторов 5 и б равны нулю и показания индикаторов 20 и 21 фиксируют, как следует из (2), значения, равные измеряемым ЧХ исследуемой САУ и Р:л ЛР = Р, Я = Я(ж)Для повышения быстродействия процесса измерения вблизи верхней границы диапазона частот входного синусоидального сигнала введены дополнительные связи с выхода датчика 19 частоты на управляющие входы интеграторов 5 и 6, что позволяет изменять коэффициент Л по частоте одновременно в блоке 16 коррекции усиления и в интеграторах 5 и 6, Необходимое для обеспеченич приемлемого быстродействия многократное (в сотни раз) изменение коэффициента Л форю- руется как произведение коэффициента Л= Л), на соответствующем интеграторе и коэффициента Л в блоке 16 коррек 6ции усиления(3) Формула изобретения Устройство для определения частотных характеристик систем автоматического управления и регулирования по авт, св, Р 1191888, о т л и чающее с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, выход датчика частоты подключен к управляющим входам первого и второго интеграторов. Составитель В,ХромовРедактор В.Летраш Техред М.Ходанич Корректор А,Тяско Заказ 4218/36 Тираж 863 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 л 1: Л1 4, =ц Л - 4 где й - общий коэффициент усиленияв контурах подстройки оцел лнок Р и Ц, соответствующийнижней границе диапазонарабочих частот ы .Такой способ коррекции общего коэффициента усиления при равенстве Л =Л= Л позволяет резко уменьшитьЕтребуемое изменение коэффициента в блоке коррекции усиления: с - 300 в известном устройстве до значения Л= М 300 "- 17,4. Это дает воэможность уменьшить уровень сигнала на выходе этого блока, тем самым обеспечив его работу в линейной зоне, За счет этого становится возможным на верхних частотах диапазонал лизмерение оценок Р и Ц, Предлагаемая коррекция позволяет увеличить реальную скорость интегрирования, обеспечив тем самым приемлемое быстродействие процессов измерения на высоких частотах, Коррекция может быть реализована, например, если в состав интегратора (5 или 6) включить множительный блок, наодин из входов которого подается входной сигнал интегратора, а на другой вход - управляющий сигнал с выхода датчика 19 частоты.В случаях, когда не предъявляет: - ся высоких требований к быстродействию процессов идентификации ЧХ, допустима упрощенная реализация пред 13394996лагаемой коррекции коэффициента усиления по диапазонам частот, на которые разбивается вся рабочая об 5ласть частот устройства. В этом случае оператор выступает в качестве датчика частоты, переключая четырех- секционный (для одновременного изменения коэффициента в блоках 16 и 17 корреКции усиления и в интеграторах 5 и 6) многопозиционный (для реализации нескольких значений коэффициента усиления в соответствии с требуемым числом диапазонов частот) переключатель в зависимости от конкретной частоты, на которой производится измерение,Таким образом, обеспечиваетсяреализация необходимого на высоких частотах большого коэффициента усиления в контурах подстройки оценок л лР и Я и тем самым быстродействие процессов измерения в указанной об ласти (20-30 Гц).

Смотреть

Устройство для определения частотных характеристик систем автоматического управления и регулирования