Способ определения амплитудно-фазочастотных характеристик

СОЮЗ СОВЕТСНИХСООИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (И) 504 С 01 К 25/ ПИ САНИ ОБРЕТ ЕЛЬСТВ ССР 76. ента ктер сэне тотуПосле ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) Авторское свидетельство С В 657359, кл, С 01 К 25/00, 19Вавилов А.А. и др. Эксперим льное определение частотных хара истик автоматических систем. Го ргоиздат, 1963, с, 96,(57) Изобретение может быть использовано для определения амплитудно-фазовых характеристик автоматических систем управления, силовых исполнительных приводов и усилительно-преобразующих устройств, Цель изобретения повышение точности измерения, Устрой- ство, реализующее способ, содержит ) формирователь 1 периодического сигнала, датчик 3 команд, усилитель 4, 7 и 8, интегрирующие блоки 5 и 6, частотомер 9, вычислитель 10, блоки1и 12 умножения и регистратор 13. Входной сигнал формируют формой, соответствующей требуемому сигналу управ-ления, вычисляют наименьшее целоезначение и1 о 8 э 100/Я по заданномусигналу Я точности определения ампитудно-фазочастотных характеристик,интегрируют входной и выходной сигналы объектов и раэ и определяют часвходного периодического сигнала,этого формируют два сравниваемых сигнала путем умножения каждогорезультата интегрирования на функцию(И) , где я - круговая частота сигна- дла, затем осуществляют синхронную фрегистрацию сигналов на одном носите-ле вместе с выходным сигналом объекта ф фи определяют амплитудно-фазочастотную Схарактеристику по отношению их амплитуд и фазочастотную характеристикупо интервалу времени между моментами,перехода через нуль сравниваемьх сиг-налов. 1 ил,ЖИзобретение относится к измерениюамплитудных и фаФовых соотношенийвходных и выходных сигналов управляемых динамических объектов и можетбыть использовано для определения амплитудно-Фазочастотных характеристикавтоматических систем управления, атакже силовых исполнительных приводови усилительно-преобразующих устройств.Цель изобретения - повышение точности измерения амплитудно-Фазочастотных характеристик объектов за сче-и-кратного интегрирования сравниваемых сигналов и последующего восстановления их амплитуд.На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующегоспособ.Устройство состоит из Формирователя 1 периодического сигнала, объекта2, датчика 3 команд, усилителя 4, интегрирующих блоков 5 и 6, усилителей7 и 8, ча=тотомера 9, вычислителя 10,блоков 11 и 12 умножения и регистратора 13,При этом выход формирователя 1 периодического сигнала подключен к последовательно соединенным объекту 2,датчику 3 команд, усилителю 4, интегрирующему блоку 5, усилителю 8, блоку1 умножения, регистратору 13. Одновременно выход формирователя 1 через последовательно соединенные интегрирующий блок 6, усилитель 7, часто- З 5томер 9, вычислитель 1 О, блок 12 умножения подключен к второму входу регистратора 13, Кроме того, выход вычислителя О соединен с вторым входомблока 11 умножения, а выход усилителя 107 - с вторым вхоцом блока 12 умножения,Способ осуществляют следующим образом.Входной сигнал формируют формой,соответствующей требуемому сигналууправления, например, полученному порезультатам натурных испытаний. Дляреализации данного приема при натурных испытаниях записывают, например,на магнитную ленту реальный сигналуправления, который затем воспроизво"дят с помощью формирователя 1,В качестве входного может быть использован несинусоидальный сигнал в Ь 5виде переменного числа импульсов нафиксированном интервале дискретности.Входной сигнал может быть сформирован в виде сигнала прямоугольной, треугольной и т,д, форм, которые имеют место в релейной и цифровых системах управления,Вычисляют наименьшее целое значе 100ние и1 оя --- по заданному эначе 3нию Е точности определения амплитудно-фазочастотной характеристики, гдеи - число ступеней интегрирования,Я - погрешность определения характеристики.Пусть Г = 5 Е, тогда 1 оя 20 = 2,5и наименьшее целое число и, большее2,5, равно трем.интегрируют входной и выходнойсигналы объекта. В соответствии созначением и = 3 входной сигнал, поступающий на динамический объект 2,интегрируется трижды с помощью блока6, затем поступает на первый усилитель 7 с известным стабильным коэффициентом усиления. Последний необходимдля согласования частотомера 9 и регистратора 13 с блоком 6. Выходнойсигнал объекта силового связующегопривода Формируется датчиком 3 команд, с которого поступает сигнал,пропорциональный угловому отклонениюоси нагрузки привода,Сигнал датчика 3 команд через второй усилитель 4 со стабильным коэффициентом усиления поступает на интег-трирующий блок 5, а затем через усилитель 8 - на вход блока 11 умножения,Причем произведение коэффициентов передачи усилителей 4 и 8 должно бытьравно коэффициенту передачи усилителя 7. Для определения частоты Г входного периодического сигнала сигнал свыхода усилителя 7 подают на частотомер 9, обеспечивающий сигнал, пропорциональный частоте основной гармоники,Формируют два сравниваемых сигналапутем умножения каждого результатаинтегрирования нг функцию ю", для чего значение частоты сигнала Г поступает на вычислитель 10, на выходе которого получают значение функции Я ,поскольку и = 3. Это значение Функциипоступает на входы блоков 11 и 12 умножения, с выходов которых получаютсравниваемые сигналы.Синхронно регистрируют сигналы наодном носителе, в соответствии с которым регистратор 3, например шлейфовый осциллограф, записывает оба1262408 ВНИКЛИ . Заказ 5422/42 Тираж 728 ПодписноеПроизв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сигнала на бумажную ленту, после чего определяют амплитудно-частотную характеристику по отношению амплитуд и фазочастотную характеристику по интервалу времени между моментами пере хода через ноль сравниваемых сигналов.При несинусоидаль.ом сигнале управления динамическим объектом независимо от характера объекта выходной 10 сигнал также будет несинусоидальным. Эти сигналы согласно ряду фурье можно представить в виде суммы основной и более высоких гармоник. При этом вхо. дной й выходной периодические сигна лы, как правило, симметричны относительно некоторого постоянного уровня, поэтому четные гармоники в составе сигналов равны нулю, Также частотные характеристики объектов определяются 10 только по переменной составляющей, поэтому каждый из этих сигналов можно представить в виде 1 Ф , 25АИС+А . я 1 пю е, (1) где ш = 1, 2, 3; Я,= 271Учитывая, что амплитуды высоких гармоник резко убывают с ростом их номера, в формуле (1) достаточно учесть влияние третьей гармоники; т.е, получить выражение А,я 1 п (Сд, + ср ) + А яы ЗЯ (2)где А с 0,5 А,.Из выражения (2) имеемА, я 1 п(и,С +(р) + 6 я 1 п Зи,С, (3) Аэгде Ь = - .40А,С помощью выражения (3) на ЭВМ построена зависимость ошибки Г определения фазы от значения 6 при малых 6 При этом значение Е рассчитывается по формуле Е = 100. (4)(где- точное значение;- фактическое значение фазового 50сдвига, получаемое с помощьювыражения (3).С учетом выражения (4) и предлагаемых операций способа можно показать, что для обеспечения требуемого 55 значения необходимо интегрир.1 вать входной и выходной сигналы д фаз, где и удовлетворяет условию по 81003 я(5)Таким образом, предлагаемые приемыспособа в сочетании с известными позволяют решить задачу определения амплитудно-фазочастотных характеристик нелинейного динамического объекта при несинусоидальном сигнале управления, в том числе полученном по результатам натурных испытаний, объекта.Кроме того, предлагаемый способ прост в аппаратурной реализации и пригоден для определения АФЧХ в цеховых условиях заводов-изготовителей систем и агрегатов управления, Использование способа дает экономический эффект, поскольку получение точных амплитудно-фазочастотных характеристик реальной системы или агрегата исключает проведение отдельных этапов их экспериментальной отработки,Формула иэ обретения Способ определения амплитудно-фазочастотных характеристик, заключающийся в том, что определяют частоту входного периодического сигнала, синхронно регистрируют его на одном носителе вместе с выходным сигналом объекта, определяют амплитудно-частотную характеристику объекта по отношениям амплитуд и Фазочастотную характеристику по интервалу времени между моментами переходов через нуль сравниваемых сигналов на различных частотах, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения амплитудно-фазочастотных характеристик, формируют периодический сигнал с формой, соответствующей применяемому сигналу управления, предварительно полученному по результатам натурных исследований, определяют необходимое число ступеней интегрирования сигналов, производят интегрирование укаэанных сигналов и Формируют сравниваемые сигналы путем умножения каждого результата интегрирования найФункцию Ягде и - число ступеней интегрирования, И - круговая частота сигнала.