Устройство для определения запаса устойчивости систем автоматического регулирования

ОПИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 270859 Союз Советских Социалистических РеспубликКомитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРАвторыизобретенияЗаявитель Э, 3. Гуревич и В. А. файбисович Белорусский филиал Энергетического института им. Г. М. КржижановскогоУСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАСА УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯДанное изобретение может быть использовано для оперативного контроля устойчивости систем автоматического регулирования (САР) в процессе нормальной эксплуатации и при экспериментальном исследовании.Известны устройства для определения запаса устойчивости САР, содержащие генератор синусоидальных колебаний и блоки для измерения отношения амплитуд сигналов.Предлагаемое устройство отличается тем, что оно дополнительно содержит блоки коммутации и регистрации, блок управления, связанный с генератором, блоком коммутации и блоком регистрации, и два функциональных блока для вычисления запаса по фазе и по модулю, выходы которых через блок коммутации соединены с блоком регистрации, причем вход первого функционального блока подключен к первому блоку для измерения отношения амплитуд, связанному с блоком управления, генератором и выходом измерительного блока регулятора, а вход второго функционального блока подключен ко второму блоку для измерения отношения амплитуд, соединенному с блоком управления, выходом измерительного блока регулятора и выходом системы.Такое соединение блоков устройства позволяет повысить оперативность и точность замеров. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для определения запаса устойчивостиодноконтурной САР, которая показана в видезамкнутой структуры, состоящей из двух ча 5 стей: измерительного блока регулятора 1 ивсей оставшейся САР 2, амплитудно-фазоваяхарактеристика (АФХ) которой равна АФХразомкнутой системы %со),Устройство включает в себя генератор 310 синусоидальных колебаний, блок 4 управления, блоки 5 и 6 измерения отношения амплитуд синусоидальных сигналов, функциональные преобразователи-блоки 7 и 8, блок 9 коммутации и блок 10 регистрации.15 Для определения запаса устойчивости в процессе эксплуатации САР на вход измерительного блока регулятора 1 подают синусоидальный сигнал хз=Хз 51 по от генератора 3. Частоту этого сигнала о и его амплитуду Хз из 20 меняют с помощью блока 4.Под воздействием сигнала хз на входе ивыходе части САР 2 устанавливаются синусоидальные колебанияхс - Х 1 51 п (и 1+з 1)с) и хз= Хззп (О 1+ ф 2)25где Хь Х - амплитудные значения;ф, ч.з - фазовые сдвиги.Для сигналов хь хз, хз справедливы следую.щие соотношения: хз - хз = х,; Хз - Хв = Х.30 фз - тес = О (со),3где Х, Х 2, Х, - векторы, изображающие синусоидальные сигналы х, хь хзНа фиг, 2 (а) показан вид векторной диаграммы амплитуд сигналов Хь Х 2, Хз для некоторой произвольной частоты к, ВекторыХ и Х отстают по фазе от вектора Х, соответственно на углы ф и . Сдвиг по фаземежду векторами Х, и Х, составляет угол6(а).При измерении частоты со векторная диаграмма деформируется, так как амплитудыХ, .и Х 2 и сдвиги между векторами по фазеизменяются.На фиг. 2 (б) показан вид той же векторной диаграммы для частоты о, при котороймодуль В(1 о) равен единице.А(в)= " =1. (1)Для этой частоты векторная диаграммапредставляет собой равнобедренный треугольник, угол при вершине которого равен запасуустойчивости САР по фазе р. В этом случаезапас устойчивости САР по фазе связан с отношением амплитуд Хз/Х зависимостью:р = 2 агс з 1 п 0,5хз(2)х,Таким образом, запас устойчивости по фазер можно определить по величине отношенияамплитуд Хз/Х измеренного для частоты о,для которой выполняется условие (1).На фиг. 2 (в) показан вид векторной диаграммы амплитуд сигналов Х Х, Хз длячастоты о", при которой угол 0(о") =л, Векторы ХХ, Хз расположены на одной прямой. Из рассмотрения векторной диаграммыследует, что для этой частоты справедливо соотношение: 3 + 2 1 (3) В этом случае запас устойчивости САР по модулю обратно пропорционален величине отношения амплитуд Х 2/Х:а- х,/х,(4)Таким образом, запас устойчивости по модулю а можно определить по величине отношения амплитуд Х 2/Х, измеренного для частоты о", для которой выполняется условие (3). Выходные сигналы блоков б и б, пропорциональные отношениям Хз/Х и Х 2/Хь поступают в блок 4 управления и на вход функциональных преобразователей 7 и 8, в которых они 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 преобразуются в соответствии с выражениями (2) и (4). Выходные сигналы преобразователей через коммутатор 9 поочередно могут быть поданы на блок 10 регистрации.Блок 4 управления проверяет отношения Х,/Х, и Х,Х, на выполнение условий (1) и (3), При выполнении любого из этих условий блок управления запускает блок 1 О регистрации. Если выполняется условие (1), то блок управления переводит коммутатор 9 в положение, обеспечивающее регистрацию сигнала функционального преобразователя 7, который равен запасу устойчивости САР по фазе р. Если выполняется условие (3), то блок управления переводит коммутатор 9 в положение, обеспечивающее регистрацию выходного сигнала функционального преобразователя 8, который равен запасу устойчивости САР по модулю а. Если условие (1) или (3) не выполняется, то регистрация не производится.После завершения операций на частоте о блок управления подает на генератор синусоидальных колебаний команду, обеспечивающую переход с рабочей частоты о на следующее фиксированное значение частоты о 2. На частоте о все операции повторяются. Цикл измерения заканчивается после регистрации в блоке 10 запаса устойчивости САР по фазе и по модулю или после обхода всех фиксированных значений частоты а. Предмет изобретения Устройство для определения запаса устойчивости систем автоматического регулирования, содержащее генератор синусоидальных колебаний и блоки для измерения отношения амплитуд сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения оперативности и точности замеров, устройство дополнительно содержит блоки коммутации и регистрации, блок управления, связанный с генератором, блоком коммутации и блоком регистрации, и два функциональных блока для вычисления запаса по фазе и по модулю, выходы которых через блок коммутации соединены с блоком регистрации, причем вход первого функционального блока подключен к первому блоку для измерения отношения амплитуд, связанному с блоком управления, генератором и выходом измерительного блока регулятора, а вход второго функционального блока подключен ко второму блоку для измерения отношения амплитуд, соединенному с блоком управления, выходом измерительного блока регулятора и выходом системы.270859 тавитель 3. В. Маркова Редакто ектор Н. Л. Бронск еи иц Типография, пр. Сапунова,Изд,65 ЦНИИПИ Заказ 119/1 Тираж 480итета по делам изобретений и открытий при Совете Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное быстров СССР