Устройство для динамической диагностики релейных регуляторов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3(51) С 05 В 23 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ од ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Вавилов А.А, и др. Экспериментальное определение частотных характеристик автоматических систем, М., Госэнергоиздат, 1963, с,36,2, Урмаев А,С, Основы моделирования на АВМ, М., Наука, 1974, с, 224, 227 (прототип) .(54)(57.) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ РЕЛЕЙНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ, содержащее задатчик амплитуды колебаний и модель регулируемого объекта имеющую выход регулируемого параметра, являющийся выходом устройства, и выход скорости изменения регулируемого параметра, причем выход регулируемого параметра м ели регулируеЯО, 1073751 А мого объекта соединен с первым входом регистратора, а выход скоростиизменения регулируемого параметрас вторым входом регистратора, о тл и ч а ю щ е е с я тем,чтО,с цельюрасширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечениядинамической диагностики в стационарном режиме, в него введены последовательно соединенные алгебраическийсумматор и двухпозиционный релейныйгистерезисный элемент, выход которого соединен с входом модели регулируемого объекта, а управляющий входподключен к выходу задатчика амплитуды колебаний,вычитающий вход алгебраического сумматора соединен с выходом скорости изменения регулируемого параметра мопели регулируемогообъекта, а суммирующий вход - с контрольным входом устройства. С:Изобретение относится к диагностике работоспособности динамическихсистем и их функциональных элементов,и может найти применение при диагностике релейных регуляторов, для которых статические методы контроля малопригодны, например при диагностикепропорционально-дифференциальных,пропорционально-интегральных и других подобного типа регуляторов.Известно устройство для дкагнасти ки, содержащее генератор зондирующихсигналов, выход которого соединен свходом диагностируемого объекта, ирегистрирующая аппаратура, входы которой соединены соответственно с 15входом и выходом диагностируемогаобъекта (.13,Недостатком известного устройстваявляется малая ега эффективность придиагностике существенно нелинейных(релейных) устройств в диапазонеинфранизких частот (от 0,1-0,5 Гц иниже), что вызвано сложностью аппаратуры обработки выходных сигналовдиагностируемых устройств, 25Наиболее близким по техническойсущности является диагностическоемоделирующее устройство, содержащеемодель регулируемого объекта, задатчик начальных условий (амплитуды начальных колебаний) к регистратор,входы которого соответственно соединены с выходами модели по регистрируемым параметрам (каординатам) (23,Нецостатком известного устройства является невозможность его ис -пользования при диагностике в стационарном режиме.Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей за счетобеспечения динамической диагнасткки в стационарном режиме,,цатчик амплитуды колебаний и модельрегулируемого объекта, имеющую выходрегулируемого параметра, являющийсявыходом устройства, и выход скоростиизменения регулируемого параметра,причем выход регулируемого параметрамодели регулируемого объекта соединен с первым входом регистратора, авыход скорости изменения регулируемого параметра - са вторым входомрегистратора, введены последовательно соединенные алгебраический сумматор и двухпозиционный гистерезисныйэлемент, выход которого соединен свходом модели регулируемого объекта,а управляющий вход подключен к выходу задатчика амплитуды колебаний,вычитающий вход алгебраического сумматара соединен с выходом скоростиизменения регулируемого параметрамодели регулируемого объекта, а суммирующий вход - с контрольным входомустройства, 65 На Фиг, 1 приведено устрокствадля динамической диагностики релейных регуляторов с моделью регулируемого объекта второго порядка; наФиг, 2 - Фазовый портрет реальнойсистемы управления объектом второгопорядка. (Фиг. 2 а) к картинная плоскость процесса (фиг, 2 б), регистркруемаго в устройстве, приведенномна Фиг, 1,Устройство 1 для динамической дкаг.ностикк релейных регуляторов, содержит задатчик 2 амплитуды колебаний,модель 3 регулируемого объекта, регистратор 4, алгебраический сумматор 5 и двухпозиционный релейный гистерезисный элемент б,Дкагностируемый регулятор 7 своими выходом и входом подключен соответственно к контрольному входу 8 ивыходу 9 устройства 1,Модель 3 рег якруемого объектавыполнена в виде последовательносоединенных сумматора 10 и интеграторов 11 и 12, причем интегратор 11охвачен коммутируемой отрицательнойобратной связью через ключевой эле -мент 13. Выход интегратора 11 является выходом скорости изменения регулируемого параметра модели 3 и соединен с вычитающкм входом алгебракческого сумматора 5 к вторым входомрегистратора 4, представляющего собой двухкоординатный осциллограф(ии самописец), Выход интегратора 12является выходом регулируемого параметра модели 3 и соединен с первымвходам Х регистратора 4 и выходом 9устройства 1,Сигнал Х является зондируюшкмсигналом для диагнасткруемого регуля -тора 7, выходным (ненулевым) сигналомкоторого производится размыкание клю -чевого элемента 13 и управление записью (по входу) регистратора 4,Контрольный вход 8 устройства 1 подключен к суммирующему входу алгебраического сумматора 5, выход рого соединен с кнформационным входом двухпозиционнога релейного глстерезиснога элемента б, управляющим входом подключенного к выходу задатчика 2 амплитуды колебаний.Устройство работает следующим образом.Пусть, например, фазовый портрет/в координатах Х , У системы второго порядка имеет вид, представленный на фиг, 2 а, где , С - линки включения, ,2 и (, - линии отключенкя, Задачей диагностики является определение правильности положения линийна плоскости Х,уРассмотрим процессы в системе, состоящей из устройства для динамкческой диагностики 1 и дкагяасткруемого регулятора 7, полагая, что нПодписнонного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5 к раж 842осударст ам изобр ква, ЖПатент,город, ул,Проектная, 4 л ПП начальный момент 1 р -0 сигнал Хи на вход модели 3 поступает положительный сигнал с элемента б, При этом выходной сигнал регулятора 7 -О, элемент 13 замкнут и на вход интегратора 12 поступает входной сиг-нал модели 3 через охваченный обратной связью интегратор 11,который в этом случае,при соответствующем выборе коэффициента обратной связи сумматора 5,представляет собой апериодиче ское звено с малой постоянной времени. С течением времени (в момент нарастающий зондирующий сигнал Х достигает величины порога срабатывания (линия (, на фиг. 26) регулято ра 7, на его выходе появляется сигнал О:1. Следствием появления этого сигнала является размыкание элемента 13, разрешение на запись процесса регистратором 4, переброс в другое 2 состояние элемента б, Таким образом на модель 3 при 0:1 начинает поступать сигнал отрицательной полярнос-. ти, а на регистраторе 4 в координатах Х и У (где У:Х) фиксируется отрезок кривой (параболы) а-в (фиг. 2,6) . Конец отрезка (точка в) соответствует моменту времени , при котором выходной сигнал регулятора 7 становится равным нулю, При этом запись процесса прекращается, интегратор 11 за. счет замыкания элемента 10 переходит в режим апериодического звена, а сигнал Х изменяется с практически постоянной скоростью до тех пор, пока его величина не достигнет величины З другой границы зоны нечувствительности (точка с на фиг 26), происходитпереброс релейного элемента б, ипроцесс повторяется.С помощью блока 2 можно задаватьначальную скорость процесса, т.е.амплитуду колебаний.Связь между выходом интегратора 11и элементом 5 действует в том случае,если положительный знак скорости,при которой сигнал О переходит изсостояния -1 в или 1 в состояние О,соответствующее знаку скорости, прикоторой сигнал О переходит из состояния 0 в другое состояние. Такойслучай может возникнуть при воздействии случайной помехи либо при формировании выходного сигнала регулятора в скользящем режиме,Из сравнения процессов на фазовойплоскости Х и У и на картиннойплоскости Х, У видно, что в реальнойсистеме (при ее моделировании) приотработке заданной начальной скорости возникает переходный процесс,в результате которого изображающаяточка фазовой траектории пересекаетлинии переключения при определеннойскорости один раэ. В диагностическойсистеме, включающей устройство 1,изображающая точка при заданных начальных условиях пересекает линиипереключения при одних и тех же значениях координат Х и У, т,е. диагностика производится в стационарномрежиме,