Устройство для определения параметров динамического звена

. РЕСПУБЛИН у 1 С 05 В 23/02 ГОСЗЩАРСТВЕННЫИПО ДЕЛАМ И 306 МИТЕТ СССРИЙ И ОТИРЦТИЙ ЬРЯТЕНИ ОПИСАНИЕ Н АВТОИ:КОМУ С(56) . Васильев Д,В. и др. Нроекти"рование и расчет следящих систем.Л "Судостроение", 1964, с. 509.2. Авторское свидетельство СССРВ 235831., 1967 .(прототип).3. Пасс А.Е., Штумпф Э.П. Судовая злектроника. Л "Судостроение" .1975.4. Бабиков М.А., Косинский АЛ .. Элементы и устройства, автоматики.М "Высшая акола", 1975, с. 287-288,: рис. 6.30.5. Петров Г.М., Лакушин И.Б.,Бартольд Э.Е. Методы моделированиясистем управления на аналоговых ианалоно"цифровых вычислительйых ма: шинах. М., "Машиностроение", 1.975,с, 46-47, рис, 1, 14,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИНАМИЧЕСКОГО ЗВЕНА, содержащее нормйрующий блок, подключенный входом к выходу исследуемо- но объекта и последовательно соеди. - ненные блок управления и масштабныйблок, выход синыа которого подключен к входу исследуемого объекта, .о т л и ч а ю щ е е с я. там, что, .с целью повышения точности ибыстродействия:определения коэ 4 ввиейтов передаточной функции динамйческого.звана прн ступенчатом воздействии,оно содержит, четыре. блока иаыятн, четыре.управляемые схеиц задержки,четыре ключа, пять вычислителей, два .блока вычитания, четыре блока умножения, три двухпозиционнцх переключателя, два квадратора, блок деления, сумматор, нуль-орган и пороговый блок, выход масштабного блока подключен через четыре блока памяти к первым входам четырех ключей соответственно, вторые входы блоков памяти через соответствующие управляемые схемы задержки соединены с вторым выходом блока управления, третий. выход которого подключен к .вторым входам управляемых схем задерж. ки, а четвертый выход - к первому входу третьего блока умножения и через второй квадратор - к первому входу четвертого блока умножения, подключенного вторым входом к выходу третьего двухпозиционного переключателя,. первый вход которо го соединен с первым выходом .четвертого .вычислителя, второй вход - эевь с выходом нервого блока деления, мь третий вход - через пороговый блок с выходом второго блока вычитанияи с: третьим входом второго двухпо.зицнонного переключателя, выход котороно подключен к второму входу . третьено блока умножения, первый вход - к второму выходу четвертого вычислителя, второй вход. через первый двухпозиционный переключатель к выходу первого блока умножения, первый: вход которого подключен к вы" ходу первого. сумматора, второй вход .через,нервый блок деления - к выходу второно блока умножения, пер:вый вход которого соецинен с первымвходом первого сумматора и выходом55 реле 46, Реле 47 срабатывает и замакает свои нормально разомкнутыеконтакты, и напряжение Е поступаетна вторые входы ключей 15 " 18,которые срабатывают, и сигналы с 5выходов блоков 9 - 12 памяти поступак 1 т на входы вычислителя 19. Сигнал 0 поступает на вход первого порогового бдока 27; если 0О, тосигнал на выходе первого порогового блока 27 равен О, и первые входы второго и третьего двухпозиционных переключателей 33 и 36 подключены к их выходам. Сигналы на первых входах переключателей 33 и 36,поступающие с первого и второговыходов четвертого вычислителя 24,равны .соответственно Х, и Хэ ивыполняются по формулам (8) н (9).Сигналы Х и Х поступают на вторые входы блоков 32 и 35 умноже"ния на первые входы которых посту 1пают сигналы, равныеи С . Врезультате на выходах блоков умно.жения сигналы равны коэффициентам аи а, в функции (1).1В случае, если сигнал на входесхемы 27 сравнения В ЪО, то на еевыходе формируется сигнал, который поступает на третья входы второго и.третьего двухпозиционних пе"реключателей 33 и Зб и подключает. их вторые входы к их выходам. Приэтом сигнал на втором входе пере 35ключателя 33 равен х + х, /хха на втором входе переключателя 361/х,х , где х, и х, вычисляютсяв блоках 22 и 23 по Формулам (6)и (7). Далее эти сигналы с выходовпереключателей 33 и 36 .поступаютна вторье входы блоков 32 и 35 умножения, на выходах которых сигналы равны коэффициентам а и а, вФункции (1)Формирование управляющего сигнала В и определение его знака первым пороговым блоком 27 связано сразличными формулами вычислениякоэффициентов а, и а в Функции (1) 50в случаях, когда передаточнаяФункция (1) исследуемого объектаописывается колебательным звеном, т.е.с 1 (в этом случае 0О) и когда передаточная ункция (1) представляет собой апериодическое звеновторого порядка, т.е. ъ 1 (в этомслучае 03 0).Ф В случае, когда передаточная функция исследуемого объекта 1 описывается выражением (2), те. представляет собой апериодическое звено, первый переключатель 31 устанавливается во второе положение и подключает выход переключателя 31 к выходу пятого вычислителя 26, сигнал на выходе которого равен 1/1 у,/у, . Сигнал на входе первого порогового блока 27 всегда в этом случае больше нуля, .поэтому в переключателе 33 к выходу подключен второй вход. Сигнал на выходе второго блока 32 умножения равен коэффициенту а, в выражении (2).(Значение сигнала на выходе блока 35 при этом безразлично).В случае, когда длительность переходного процесса оказалась меньше, чем предполагалось, и значения у, и у попали на установившийся процесс или разница их.значений на выходе первого блока 14 вычитания мала, на выходе нуль-органа 13 формируется сигнал, который поступает на обмотку реле 46 блока 4 управления. Реле 46 срабатывает и размыкает свои нормально замкнутые контакты и замыкает свои нормально разомкнутые контакты, При этом после срабатывания реле 47 поступает сигнал на индикаторную лампу 49, а сигнал . на срабатывание ключей 15 - 18 не поступает и они остаются закрытыми, В этом случае необходимо уме-. ньшить величину сигнала на выходе делителя напряжений 44 и повторить эксперимент снова, Для этого необходимо нажать кнопку "Сброс" блока 4 управления, при этом снимается: сигнал с обмотки первого реле 38.(фиг. 2). Оно замыкает свои нормаль-. но замкнутые контакты и. подает сигнал на первый вход блока 4 уп-. равления и на входе и выходе исследуемого объекта 1 устанавливаются начальные значения сигналов, Для предотвращения пуска устройства прежде чем установится. начальное состояние исследуемого объекта 1 предусмотрена цепь, содержащая второе реле 41, схему 42 задержки и третье реле 43, которая работает следующим образом.При нажатии кнопки 4 О "Сброс".подается сигнал на обмотку второго реле 41, которое срабатывает, бло19кирует кнопку 40 своим нормально разомкнутым контактом и размыкаетцепь витания обмотки первого реле 38, предотвращая возможность пуска устройства. Одновременно сигналс кнопки 40 поступает на схему 42задержки, сигнал на. выходе которойпоявляется через время заведомобольшее, чем время переходных про".цессов исследуемых объектов, например 1 мин. Сигнал с выхода схемы42 задержки поступает на обмоткуреле 43, которое"размыкает своинормально замкнутые контакты и снимает напряжение с обмотки второгореле 41, .которое заьяжает контакты в линии обмотки.первого реле 38и теперь возможен новий пуск:устройства для определенйя,параметровдинамического звена па нажатиикнопки 39 "Нуск" При этом снимается напряжение с обмотки реле 47 илампа 49 гаснет.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет.эа одну установ. ку и одно. воспроизведение переход".те определять три коэффициентауравненйя объекта, имеющего переда-точную. функцию второго порядка,при. этом нет необходимости в останов.ленин процесса.йа выходе исследуе-,мого объекта, что значительно экономит время эксперимента,: особеннов случае больших постоянных вре.мени или медленно. затухающих колебательных процессов,Точность определения коэффициентов в выражениях (1) и (2) в предла 1160372 . 20гаемом устройстве тоже вьппе по сраннению с известным устройствам 31,так как оно, во-первых, не содержитэлектромеханических преобразователей (следящих систем, потенциометров); во-вторых, для определения. коэффициентов с помощью предлагаемого устройства нет необходимостив установлении значения на выходе10 исследуемого объекта, что весьмазатруднительно при исследованииколебательных систем со слабым демпфированием, а невыполнение условия. достижения. установившегося эна 13 чения выходного сигнала объекта вФункции (2) приводит к существенным ошибкам в определении коэффициентов, что полностью исключаетсяв предлагаемом устройстве,2 б Возможность. определения коэффициентов а, и а, передаточной функции объекта за одну реализацию переходного процесса (причем. можноиспользовать любой его промфкуток)25 позволяет использовать предлагаемое устройство при исследованииобъек 1 ов с существенно нестацианарными параметрамн а,(е) и азначения которых меняются во времеЗо ни достаточйо быстро 1 Таким образом, точность и быстродействиепредлагаемого устройства выше, чему анализатора 53Кроме того, техническая реализация предлагаемого устройства проще, так как в него входят стандартные блоки и нет необходимости в построении высокоточной следящей сис;темы, имеющей собственные ошибки.0372первого двухпозиционного переключателя, а первый, второй, третий ичетвертый входы - соответственно квыходам первого, второго, третьегои четвертого ключей, вторые входыкоторых подключены к пятому выходублока управления, первый вход кото-.рого подключен к выходу четвертойуправляемой схемы задержки, а второйвход через нуль-орган - к выходу.первого блока. вычитания, первый ивторой входы которого соединены соответственно с выходами третьего ичетвертого блоков памяти. ч -4Изобретение относится к устрой-. ствам контроля и может быть использовано в устройствах идентификации элементов и систем автоматического управления например, следящих сис тем,Известно устройство и способ . для.определения коэффициентов передаточной функции объекта при подаче на его вход ступенчатого сигнала. ОВ этом устройстве при подаче на вход исследуемого звена ступенчатого воздействия определяются значения первой и второй производных от выходного сигнала объекта, ко торые затем подставляются в уравнения. В результате решения системы двух уравнений находятся коэффициенты передаточной функции объекта 11.,Недостатком такого устройства 20 является низкая точность. Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство, входящее в состав анаризатора переходных процессов, который в случае определения параметров передаточной фуикции динами ческого звена второго порядка при стуненчатом воздействии содержит последовательно включенные схему срав- Зо нения, блок управления, масштабное уотройство входа, исследуемый объект, нормирующий блок, выход которого через переключатель подключей к входу первого интегратора и через , 35 схему двух совпадений - к выходу 116 второго вычислителя, второй вход .с вторьщ входом первого сумматора ис вь 6 одом третьего вычислителя вход которого подключен к второму входу. четвертого вычислителя, к .первому выходу первого вычислителя и через первый квадратор к первому входу второго блока вычитания, второй вход которого .подключен к первому входу четвертого вычислителя, к входу второго вычислителя и второму выходу первого вычислителя, третий выход которого подключен через пятый вычислитель к второму входу 2схемы сравнения. Выход блока управления подключен через интегоатор времени к входу схемы сравнения и входу следящей систещ второй: вход которой подключен к. выходу первого интегратора, а выход - к движку линейного потенциометра. Сигнал с движка потенциометра подается на . вход второго интегратора, а его крайние точки соединены через инвертор, вход которого подключен к. пепереключателю. В таком устройстве параметры а и а, передаточной функции вида.определяются при ступенчатом снятиисигнала на входе исследуемого объек"та, осуществляемым блоком управления. Нормированный сигнал с выходаисследуемого объекта поступает напервый интегратор, на выходе которого после окончания переходного .процесса устанавливается напряжение, пропорциональное коэффициентуа. При определении. коэффициента анормированный выходной сигнал иего инвертированное значение поступают на линейный .потенциометр,движок которого перемещается следящей:системой, отрабатывающей линейно-возрастающее напряжение, выдаваемое интегратором времени. Началь"ное положение следящей системы определяется ранее вычисленным значением коэффициента а, . Напряжение,снимаемое с движка потенциометраРпоступает на вход второго интегратора, на выходе которого устанавливается напряжение,. пропорциональное коэффициенту а,. Длительностьпереходного процесса вычисления коэффициентов определяется настройкой схемц сравнения по сигналамс выхода схемы двух совпадений. . 19Коэффициент К усиления исследуемогообъекта определяется по значениямсигналов на выходах масштабного устройства входа и нормирующего блока 2. 15Таким образом, в таком устройстве в результате однократной установки входного и выходного сигналов, и двух воспроизведений переходно го вроцесса определяются три коэф. фициента передаточной функции (1)Недостатком известного анализа-.тора переходных процессов являетсяневысокая точность определения коэфФициентов а, и а что связано с . 25ошибками установки следящей систе.мой движка потенциометра, нелинейностью характеристики потенциомет-.ра, а также невысокое быстродейст.вие, так как для определения параметров двух коэффициентов требуется дважды воспроизвести переходныйпроцесс, причем обязательным требованием является достижение установившегося значения (нулевого значейия) выходного сигнала. В случаеЭ 5исследования объектов с большими поспостояннымн времени или имеющихслабоэатухающие переходные процессыэто условие прйводит к большим эат 4 Оратай времени идентиФикации, а неполное выполнение его - к большимпогрешностям определения коэффициентов а . и а,. Кроме того, такойанализатор достаточно сложен такФ 45как в его: состав входит следящаясистема высокой точности и высокоточный линейный потенциометр,Целью изобретения является повышение точности и быстродействия . 5 боиределения коэффициентов передаточной Функции динамического звенапри ступенчатом воздействии,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для определения параметров динамического зве"на содержащее нормирующнй.блок,подключенный входом к выходу иссле 1 б 0372дуемого объекта,и последовательносоединенные блок управления и масштабный блок, выход которого подключен к входу исследуемого объекта,введены четыре блока памяти, четыреуправляемых схемы задержки, четыреключа, пять вычислителей, четыре .блока умножения, два блока вычитания, три двухпозиционных переключателя, два квадратора, блок деления, сумматор, нуль-орган и пороговый блок, выход масштабного блокаподключен через четыре блока памятик первым. входам четырех ключей соответственно, вторые входы блоковпамяти через соответствующие управляемые схемы задержки соединеныс вторым выходом блока управления,третий выход которого подключенк вторым входам управляемых схемзадержки, а четвертый выход - кпервому входу третьего блока умножения и через второйквадратор к первому входу четвертого. блока умножения, подключенного вторым входомк выходу третьего двухпозициониого переключателя, первый вход которого соединен с первым выходомчетвертого вычислителя, второйвход - с выходом первого блока деления, третий вход - через пороговыйблок с выходом второго блока вычитания и третьим входом второго двухпозиционного переключателя, выходкоторого подключен к второму входутретьего блока умножения, первыйвход." к второму входу четвертоговычислителя, второй-вход - черезпервый двухпозиционный переключатель к выходу первого блока умножения, первый вход. которого подключенк выходу первого сумматора, второйвход " через первый блок деления квыходу второго блока умножения,первый вход которого соединен с.первым входом первого сумматора и выходом второго вычислителя, второйвход - с вторым входом первого сумматора и выходом третьего вычислителя, вход которого подключен к втоIрому входу четвертого вычислителя,первому выходу первого вычислителяи через первый квадратор - к первому входу второго блока вычитания,второй вход которого подключен кпервому входу, четвертого вычислителя, входу второго вычислителя ивторому выходу первого вычислителя,рого порядка,пк, 1 ь К е О, что соответиодического звена если Э в . - К - 4 К, уствует случаю апервторого порядка, т е, = -- )1 2."а5третий выход которого подключенчерез пятый вычислитель ко. второмувходу первого двухпозиционного переключателя, а первый - четвертыйвходы - соответственно к выходампервого в . четвертого ключей, вто рые входы которых подключены к пятому выходу блока управления,первый вход которого подключен к выходу четвертой управляемой схемызадержки, а второй вход через нульорган - к выходу первого блока вычитания, первый и второй входы которого соединены соответственно свыходами третьего и четвертого блоков памяти соответственно,В предлагаемом устройстве статический коэффициент усиления испыту-.емого объекта определяется при установке входного сигнала путем деления значений сигналов иа выходахмасштабного. блока и нормирующегоблока с учетом коэффициента передачи масштабного блока. Для определения коэффициентов а и а, в функции (1) анализируется переходныйпроцесс нри ступенчатом снятии сигнала иа входе исследуемого объекта.Можно показать., что коэффициентыдифференциального уравнения, описывающего объект второго порядка связаны следующими соотношениями с четырьмя следующими друг за другомчерез промежутки значениями выход-ного сигнала объекта; а)ю 2 ИК 2 а 2бЗдесь значения К, и К, в формах определяются из уравнений, связывающих значения переходной функции объекта в четырех точках; При этом достаточно определитьвсего четыре значения выходного сиг"нала исследуемого объекта в течениепереходного процесса через равныепромежутки времени , а затем путем15преобразования этих сигналов можноопределить значения коэффициентов вФункции (1) аПредлагаемое устройство поззоляет(определять коэффициент а в случае,когда передаточная функция объектаописывается апериодическим звеном20первого, порядка При этом коэффициент а связансо считанными значениями выходного сигнала объекта следующим соотноше- нием В предлагаемом устройстве для определения параметров динамического звена при определении коэффициентов передаточных функций (1) и (2) требуется только одна реализация переходного процесса; кроме того, четыре значения выходного сигнала исследуемого объекта могут быть сняты на любом участке переходного процесса, например на начальном. При этом, естественно, резко снижается время на определение коэффициентов передаточной функции исследуемого объекта, так как нет необходимости в установлении процесса на выходе объекта. (Особенно в случае объектов с большими постоянными времени).Точность предлагаемого устройства не зависит от моментов определения значений выходного сигнала и не зависит от того, установилось зна" чение выходного сигнала объекта нли нет, что является основной погрешностью известного устройства, Кроме того, так как определение7 1160372 .8коэффициента а, и а, происходит. за . вычислителя, пятый квадрабор 82,одну реализацию процесса, за малый второй сумматор 83, шестой блок 84промежуток времени это устройстводеления, восьмой блок 85 умножения.позволяет е высокой точностью иден-В предлагаемом устройстве длятифицирбвать параметры .объекта с су определения параметров динамическо-.щественно .нестационарными парамет- . го звена в ачестве исследуемогорами. объекта 1 могут использоваться разНа фиг. 1 - 8 представлены струк- личные приборы и блоки систем авто-туриые схемы предлагаемого устройст- матическаго управления, передаточва и его отдельных блоков. . 10 ные Функции которых описываются выУстройство содержит исследуемый ражением (1) или (2). Х таким прибообъект 1, первый масштабный блок 2, Рам можно отнестй, например, электроиормирующий блок 3, блок 4. управле-механические или гидравлические слення, управляемые схемы 5 - 8 за- дяшие системы, усилители, различныедержки, блоки 9 - 12 памяти, 15 фильтры. При исследовании следянуль"орган 13 первый блок 14 вы-и 1 их систем в качестве выходного сиг- .читания, управляемые ключи 15 - 18, нала используется сигнал, снимаемыйпервьФ вычислитель. 19 второй блок с датчика обратной связи (например,2 О вычитания, нервый квадратор 21, . потенциометра), Первый масштабныйвторой в .четвертый вычислители 22 в . И. блок 2 и нормирунуций блок 3 служат24, первый сумматор 25, пятый вы- . для получения необходимого уровнячислитель 26, первый пороговый блок входного и выходного сигналов ис-.37, первый блок 28 умножения., пер- следуемого объекта 1 и представляютвый блок 29 деления, второй блок 30 . собой усилители постоянного токаумножения, первый двухпознционный 25 с переменнйми коэффициентами перепереключатель 31, третий блок, 32 ум-, дачи, что достигается за .счет изноженяя, второй двухпозиционный менения Вручиую их входных сопротивпереключатель 33, второй квадратор ; лений34, четвертый. блок 35 умножения,третий двухпозиционный переключа- ЗОВлок 4 управлений (фиг. 2) сл -1 фи 21 служит для управления процессом вычис:тель 36, блок 37 стабилизированных. кнопку 39,1 пуск 1,. вторую кнопку 40 функции и.коэффициента передачи искСброс . второе е 41 : 42 следУемого объекта 1 и выдачи начальрос ,. второе реле , схемузадержки, третье реле 43, делитель 35ного уровня сигнала на его вхо44 напряжений, второй масштабнЫйБлок. 4 управления состоит изблок 45 четвертое реле 46, пятоеблока 37 стабилизированных напряжереле 47, схейу 48 .задержки, инди" ний, пяти .реле 38,41, 43, 46, 47,каторную лампу 49, реле 50 времени, двух кнопок 39 "Пуск" и 40 "Сброс",иивертор 51,схеиу. 52 совпадения, 40 схем 42 .и 48 задержки, делителя 44резйстор 53,.конденсатор 54, резис- напряжений, второго масштабного блотор 55 управляемый ключ 55, тран-. ка 45 и индикаторной лампы 49. Пераистов 57, транзистор. 58, второй по- вый.выход блока 37 стабилизированныхроговый блок 59. Устройство также нанряжений через обмотки:и контаксодержит конденсатор 60, резистор 61,45 там реле ЗВ, 41, 43. и кнопки 39.вконденсатор 62., резистор 63, усизи подключен к земляной точке, а.тель 64 постоянного тока, шестое второй через нормально замкнутые иреле 65,:пятый блок 66 умножения, . нормально разомкнутые. контакты ре-третий квадратор:67, шестой блок:68: . ле 38 - к первому и второму выходам .умиожения, третий блок 69 вычитания., 56 блока 4 управления соответственно,четвертый квадратор 70, четвертый .: Кроме того, второй выход блока 37блок 7 вычитания, седьмой блок 72через делитель 44 напряжения подуиножения, восьмой блок 73 умкожеключей к третьемувыходу блока 4 упния иятый блок 74 вычитания, вто- равления, ачерез делитель 44 напрярой.блоок 75 деления, третий блок 76 55 жения и масштабный блок 45 - кделения, четвертый блок 77 деленная, его,четвертому выходу. Первый входшестой вычислитель 78, пятый блок 79 блока 4 уйравления подключен через15 Второй масштабный блок 45 представляет собой усилитель постоянногс тока, напряжение на выходе которореле 47, а второй вход - к входу реле 46..В качестве блока 37 стабилизиро.ванных напряжений .используется обычный стабилизированный источник 5 постоянного токакоторый состоит иэ двух идентичных источников постоянного напряжения, которые отличаются только уровнем выходного напряжения. Первый выход блока 37 10 подключен к источнику постоянного напряжения 27 В, а второй выход - , к источнику постоянного напряжения 40 В, Первое реле 38 имеет два нормально разомкнутых контакта и один нормально замкнутый, второе реле 41 - один нормально разомкнутый.контакт и один нормально. зам.кнутый, третье реле 43 - один нормально замкнутый контакт, четвер- щ тое реле 46 - один йормально замкнутый и один нормально разомкнутый контакт, пятое реле 47 - два нормально разомкнутых контакта, Кнопка 39 служит для скачкообразного снятия сигнала с входа исследуемого объекта 1 и имеет нормально разомкнутые контакты.. Кнопка 40 служит щпя возвращения в исходное состояние устройства и ЗО имеет два контакта: один нормально замкнутый,. а другой нормапьно разомкнутый.Схемы 42 и 48 задержки представляют собой последовательно соединенные реле времени, инвертор и схему совпадения, второй вход которой подключен к входу реле времени (Фиг. 3), за исключением второго входа к реле 50 времени 1 31. Реле 50 1 времени схем 42 и 48 задержки содержит два транзистора, на базу первого иэ которых подается входной сигнал, а его коллектор через кон,денсатор подключен к базе второго, с коллектора которого снимается : выходной .сигнал 33. За счет выбора емкости конденсатора обеспечивается задержка выходного сигналана ФО с. 50Делитель 44 напряжений служит для управления временем задержки управляемык схем 5 - 8 задержки и пред ставляет собой обычный реэистквный делитель напряжений.55 го пропорционально устанавливаемомус помощью делителя 44 напряженийинтервалумежду моментами фиксации выходного сигнала исследуемогообъекта 1.Управляемые схемы 5 - 8 задержки представляют собой (фиг, 3) последовательно соединенные реле 50времени, инвертор 51, схему 52совпадения, второй вход которойподключен к первому входу реле.50времени и .первому входу блоков 5 - 8,второй вход которых подключен квторому входу реле 50 времени.Реле 50 времени (фиг.4) способно обеспечить выдержку времени от0,01 до 5 с и состоит из двух транзисторов 57 и 58, конденсаторов 54 иуправляемых ключей 56, включенныхмежду коллекторами транзистора 57:ии базой транзистора 58, а управляющие входы (вход два) управляемыхключей 56 подключены к выходам вторых пороговых блоков 59, первыевходы которых подключены к второ-му входу блока, а на их вторые входыподаются постоянные смещения, отличающиеся друг от друга на дР, В качестве управляемых ключей 56 могутиспользоваться любые контактныеили бесконтактные переключатели(например; описанное в Г 43 бескон-.тактное полупроводниковое реле), а вкачестве пороговых блоков 59 - триггеры Шмидта 3 с различными смещениями, что,позволяет получать их срабатывание прн различных входных на"пряженнях, првеерно по линейномузакону. Емкость всех конденсаторов 54 реле 50 времени, входящего вблок 6,выбираются в два раза больше, чем в блоке 5, в блоке 7 - втри раза больше, а в блоке 8 " вчетыре раза больше, чем в блоке 5,что позволяет получать задержкусигнала блоком 6 - 2 Г, блоком 7 - 3 блоком 8 - 4 С,ФБлоки 9 - 1 памяти служат длязапоминания через моменты временизначения выходного сигнала исследуемого объекта 1. Они идентичны исодержат усилитель 64 постоянноготока, выход. которого через конденса"тор 62 подключен к его первому входу, а.через резистор 63 - .к цепочке, состоящей иэ конденсатора 60 ирезистора 61, вход которой нодклю"чен к первому входу блоков 9 - 12,5 1 О У, зууу, - сигналы на выходах Юпервого-четвертого блоков 9-12памяти соответственно.Первый вычислитель 19 содержит 45 той.блок 68 умножения, первый д которого подключен к второму ду первого вычислителя.19,.перму входу пятого блока 66 умножеи через четвертый квадратор 70 6 ервому входу пятого блока 74 выания, второй вход - к четверу входу блока 19, первомувходу вертого блока 77 деления и нерво- Входу седьмого блока 72 умноже- Явторой Вход котОДОГО иодилик первому входу блока Ю и втовходу восьмого. блока 73 унио шес ВХО вхо к ЯИму КИЯ раму а выход через нормально замкнутые контакты реле 65 подключен к второ-. мувходу усилителя 54 постоянного тока, а обмотка реле 65 подключена к второму. входу блоков 9 - 12 памяти.Нуль-орган 13 служит для выдачи сигнала, когда сигнал на его входе достаточно. близок или равен нулю, что соответствует. нахождению двух последних из снимаемых значений вьисодного сигнала исследуемого объекта на установившемся участке, на котором точное определение зна-. чений.коэффициентов а, и а невозможно..Управляемые. ключи 15 и 18 являютсядистанционными переключзтелями, например бесконтактными реле, у которых первый. вход является управляющим, В случае наличия сигнала на втором входе первый вход . подключен к их выходу и в случае отсутствия отключен.Первый вычислитель 19 (фиг. 6) предназначен для получения сигналов к,.(нз первом выходе) к (на втором выходе) и К, ( на третьем выходе) в соответствии с Формулами(5у 15 25 ЗЗ жения, а выход - к первому входу четвертого блока 71 вцчитаниз., выход которого подключен к первому входу третьего, блока 76 деления, а второй вход - к выходу пятого блока 66 умножения, второй вход ко" торого подключен к третьему входу блока 19, первомувходу блока 73 умножения, второму входу четвертого блока 77.деления и через третийквадратор 67 - к второму входу тре.тьего блока 69 вычитания, первыйвход. которого подключен к выходушестого блока 68 умножения, а вцходк.первому входу второго блока 75деления, выход которого подключенк второму выходу блока 19, а второй вход - к второму входу третьего блока деления 76 и к выходу пятого блока 74 вычитания, второйвход которого подключен к выходувосьмого блока 73 умножения. .Выход блока 76 подключен к первомувыходу первого вычислителя 19,третий выход .которого подключен квыходу четвертого блока 77 деления.Второй и третий вычислители 22и 23 представляют собой функциональные блоки, реализующие операцию логарифмирования,Они выполненыв виде. усилителя постоянного тока,на входе которого включены нели".нейные дйодиые,элементы количество которых равно числу узловых .точек ломаной линии, анпроксимирующей воспроизводимую нелинейную зависимость,:в данном случае.логарвфмическую.характеристику (8).Сигналы на:выходах вычислителей 22 и 23 равны соответственно .х 1 пК,;(6)х,= 1 пК, (7) Четвертый .вычислитель 24 (Фиг.7) содержит три вычислителя (блоки 78, 80 и 81), два блока .79 и 84 деления, блок 85 умножения,:квадратор 82 и сумматор 83. Первый вход блока 2 ч. через шестой вычислитель 78 подключен к входу седьмого. вычислителя .80, и .второму входу. пятого, блока 79 деления первьй- вход которого подключен к второму входу блока 24, а .выход.через восьмой вычислитель 81- к нервому входу второго сумматора 83, второй вход которого подключен к вьзходу пятого квадратора 82,1вход которого подключен к выходуседьмого вычислителя.80 и второмувходу восьмого блока 85 умножения,выход которого подключен к первомувыходу блока 24, а первый вход - квьиоду шестого блока 84 деления ивторому выходу блока 24, а вход квыходу второго сумматора 83. Шестойвычислитель 78 реализует операциюизвлечения квадратного корня, седьмой вычислитель 80 - операцию логарифмирования, а восьмой вычислитель 81 - функцйю (агс созЕ).Структура всех вычислителей 78,80 и 81 идентична структуре описан-ного вычислителя 22 (или,23) иотличается только числом диодныхэлементов на входе усилителя. Коэффициент передачи по первому входу блока 79 деления равен 1, а повторому - 2. Кроме того, блок 79осуществляет операцию инвертирования. Блок 85 умножения имеет коэфФициент передачи по первому входу 1,а по второму 2 и также являетсяинвертором,Сигналы на первом и втором выходах вычислителя 24 равны соответственноПятый вычислитель 2 б реализует Функцию 1/1 п н идентичен по структуре блокам 22 и 23.Первый пороговый блок 27 служит для определения знака сигнала на его входе; если сигнал на его входе отрицательный, то сигнал на его выходе также отсутствует, а если сигнал на его входе становится равным нулю или положительным, то появится сигнал постоянного уровня на его выходе. Пороговый блок 27 может быть выполнен в виде триггера Шмидта с нулевым порогом срабатывания. Двухпозиционный переключатель 31в зависимости от типа передаточнойфункции исследуемого объекта 1вручную ставится в положение 1для передаточной Функции типа (1)и в положенйе 2 - для передаточнойФункции типа (2),Двухпозиционные переключатели 33и Зб являются дистанционными переб 0372ключателями, например, бесконтактными реле, у которых третий входявляется управляющим. В случае наличия сигнала на третьем входе вто,.рой вход подключен к их выходу, ав случае отсутствия сигнала натретьем входе - первый вход подключен к выходу.Все квадраторы 21, 34, 67, 70, 10 82, реализуют операцию возведения вквадрат значений входного сигнала.Устройство для определения параметров .динамического звена работает следующим образом.15 В зависимости от априорной информации, имеющейся в передаточнойФункции исследуемого объекта 1,первый двухпозиционный переключатель 31 устанавливается в соответ ствующее положение, Если передаточная Функция объекта 1 описываетсявыражением (1), переключатель 31подключает выход первого блока 28умножения к второму входу второго 25 двухпозиционного переключателя 33.В предлагаемом устройстве коэффи-.,циенты передаточной функции динамического звена определяются приступенчатом снятии на входе иссле- ЗО дуемого объекта 1, При этом начальное напряжение поступает с первоговхода блока А управления через масштабный блок 2, в котором путемизменения его коэффициента,передачи устанавливается уровень входногосигнала исследуемого объекта 1,соответствующийего линейной зоне.Коэффициент передачи нормирующегоблока 3 устанавливается таким образом, чтобы его входной сигнал имелуровень, достаточный для точногоопределения статического коэффициента К в функции (1), значение которого определяется путем деления эиачений выходных сигналов блоков 3и 2 с учетом коэффициента передачиблока 3К =х Мгде у - значение выходного сигналаблока 3;х - значение выходного сигналаблока 2;И - масштабный коэффициент блока 3.Зная априорно примерную длительность переходного процесса исследуе372 16На входы пороговых блоков 59 посту 1пает сигнал с третьего выхода блока .4 управления, величина которогопропорциональна времени Т и устанавливается заранее с помощью делителя 44.напряжений. По этому сигналусрабатывают соответствующие бло-ки 59 и подают сигнал на подключениесоответствующего количества конденсаторов 54 к схеме,Включение реле 50 времени сов-,местно с логическими элементами -инвертором 51 и схемой 52 совпадения обеспечивает появление сигнала на.выходе блоков 5 - 8 с некоторыми запаздываниями по отношениюк входному сн,"валу на время С,2 Г, 3 С и 4 т соответственно.Сигналы с выходов управляемыхсхем 5 - 8 задержки поступают навторые входы блоков 9 - 12 памяти, сигналы на выходах которых допоступления сигналов на их вторыевходы .точно отслеживают сигналы,поступающие наих первые входы.Когда на вторые входы блоков 912 (Фиг. 5) поступают сигналы вмоменты времени С, 2 Т, 3 ., 4 7соответственно, то срабатывает реле 65 и размыкает свои нормальнозамкнутые контакты, при этом на выходе усилителя 65 постоянного токаФиксируется напряжение, котороебыло на конденсаторе 62 в моментприхода управляющего сигнала навторой вход блоков 9 - 12. Такимобразом, на выходах блоков 9 - 12памяти Формируются значения выходно-го сигнала исследуемого объекта1-у у у у в моменты времеСигналы с выходов блоков 11 и 12памяти поступают на входы блока 14 .вычитания;. сигнал на выходе которого равен у- у,. В случае, когдадлительность промежутка времени выбРана правильно, у и у, не попали наустановившийся процесс и разницау- у больше неКоторого значения,сигнал на выходе нуль-органа 13. непоявляется, и реле 46 не размыкаетсвои нормально замкнутые контакты.А йа обмотку реле 4 поступает сигнал через схему 48 задержки с выхода четвертой схемы 8 задержки вмомент времени 47. Время задержкисигнала схемой 48 задержки выбирается большим времени срабатывания.15 1160 мого объекта 1, устанавливается на" выходе делителя 44 сигнал, значение которого определяет величину между моментами определения сигналов на выходе исследуемого объекта 1. Этот 5 сигнал поступает на третий выход блока 4 и через масштабный блок 45 на четвертый .выход блока 4.Для определения коэФФициентов а, и а в Функции (1) при нажатии кноп О ки 39 "Пуск", в блоке 4 срабатывает первое реле 38 и замыкает свои нормально разомкнутые контакты, параллельные кнопке 39, при этом она блокируется, Нормально замкнутые 15 контакты первого реле 38 размыкаются, и сигйал на первом выходе блока 4 исчезает и, наоборот, через нормально разомкнутые контакты реле 38 сигнал поступает на вто рой выход блока 4. При этом сигнал на входе исследуемого звена 1 скачком исчезает, а сигнал на его выходе представляет собой переходный , процесс, который поступает на первые 25 входы блоков 9-12 памяти, представ-. ляющие в случае. отсутствия сигналов на вторых входах звенья с передаточными коэФФициентами 1.Одновременно со ступенчатым сня- ЗО тием сигнала на первом входе блока 4/ сигнал с его второго входа скачком подается на первые входы управляемых схем 5-8 задержки, Сигнал с первого входа схем 5-8 задержки пос 35 тупает на первый вход реле 50 времени (фиг. 3), При подаче сигнала на базу транзистора 57 он открывается, кон-.денсаторы 54 оказываются. подключенными параллельно эмиттерно-базово 40 му переходу транзистора 58.положительно заряженной обкладкой к базе, Транзистор 58 запирается и находится в закрытом состоянии до тех пор, пока конденсаторы 54 не зарядятся . через резистор 55, Когда окончится процесс разрядки конденсаторов 54, снова появится базовый ток транзистора 56, последний откроется и сигнала на выходе не будет.Таким образоМ, выдержка времени зависит от постоянной времени Т = КС. Емкость. конденсаторов 54 определяется количествам их, подключенных к схеме, что осуществля. ется управляемыми ключами 56, сиг.нал управления на которые постунает с выходов. вторых пороговых блоков 59