Устройство для определения динамических характеристик линейных объектов

Фае гне ГтЮЬейтэе.ифх н чесмацг ц 554525 И С Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 12,11.74 (21) 2074152/24 исоединением заявки Ме 23) Приорите Государственный комитет Совета Министров СССР(088.8) Опубликовано 15 юллетень Ме 14 оо делам изобретении и открытийДата опубликования описания 11,05.7 2) Авторы изобретения В, Я. Волков, Ю. М,. Гладков, Б, Н. Петров и Ю ортнов-Соколо 1) Заявитель ена Ленина Институт проблем управления 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ ОБЪЕКТОВИзобретение относится к экспериментальному определению динамических характеристик линейных объектов, к числу которых могут относиться автоматические устройства и их элементы, технологические установки, электрические машины, газо-теплообменныеагрегаты и т, д.Известные устройства для определения динамических характеристик линейных объектов содержат генератор синусоидальных колебаний, соединенный со входами исследуемого объекта и блоков измерения фазы и амплитуды на выходе объекта 1 - 41. Эти устройства имеют низкую помехозащищенность и, следовательно, низкую точность определения динамических характеристик при наличии на выходе объекта помехи даже низкого уровня. Из известных устройств наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения динамических характеристик, содержащее генератор синусоидальных колебаний, соединенный со входом объекта и через последовательно соединенные первую модель объекта, первый сумматор и первый квадратор - со входом первого интегратора, а выход объекта соединен с одним из входов первого сумматора Я . Это устройство характеризуется сложностью динамической структуры модели, содержащей большое количество настраиваемых параметров, плохои сходимостью процесса поиска оптимальных параметров модели и невысокой точностью определения динамических характеристик объекта при наличии помехи 5 высокого уровня с узкополосным спектром инеадекватности предполагаемой структуры модели структуре объекта.Целью изобретения является повышениеточности и сокращение времени определения 10 динамических характеристик линейных объектов произвольно-сложной структуры. В предлагаемом устройстве это достигается тем, что оно содержит последовательно соединенные инвертор, вторую модель объекта, второй сум матор, второй квадратор, второй интегратор,третий сумматор, блок определения модуля и блок определения экстремума, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первой и второй моделей объек 20 та, выход первого интегратора соединен содним из входов третьего сумматора, а вход инвертора соединен со входом объекта, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора. Для повышения быстродей-, 25 ствия устройства модели объекта содержатпоследовательно соединенные звено чистого запаздывания и статическое звено.На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства и приняты обозначения: 30 1 - генератор синусоидальных колебаний;45 50 55 60 65 Той = 9 мг 2 - инвертор; 3 и 4 - первая и вторая модели объекта; 5 - исследуемый объект; 6, 7 и 8 - первый, второй и третий сумматоры, 9 и 10 - первый и второй квадраторы; 11 и 12 - первый и второй интеграторы; 13 - блок определения модуля, 14 - блок определения экстремума.На выходы исследуемого объекта 5 и моделей объекта 3 и 4 с передаточными функция- ми К (р) = Км, е Р м,= К, е и,(где Км, и Км, - настраиваемые коэффициенты усиления первой и второй моделей; т, -настраиваемое время запаздывания) подаетсяс генератора синусоидальных колебаний 1 непосредственно и через инвертор 2 гармоническое воздействие частоты ж; при фиксированном интервале наблюдения Т (где в, - частота из последовательности частот (о;) исследуемого диапазона).На первом этапе определяется величина запаздывания (т. е. фазовый сдвиг на частотеж;). Для этого на входы объекта 5 и моделейобъекта 3 и 4 с выхода генератора 1 подается сигнал х(1) =з 1 п о,1, На выходах сумматоров 6 и 7 образуются соответственно сигналыя, (1) = у (1) - г, ,я, = у(г) - г,(г),где у(1) =Л;з 1 п(а;1+ р)+иЯ - реакцияобъекта на сигнал х;г, =Км, соз(М - (ры) - реакция первоймодели на воздействие х(1);г 2 ( - Км соз (М фмг) реакция второймодели на воздействие х(1);а(1) - случайная помеха;Аь Км Км, - соответственно коэффициентыусиления объекта и моделей объекта на часТОТО 03 г;яой=ГОЛИ фмг=амО - соответственно фазовые сдвиги объекта и моделей объекта начастоте м.При поиске фазового сдвига объекта на частоте в; коэффициенты усиления моделей выбирают равными единице. На выходе сумматора 8 образуется сигналтЬя, я (1) - я (1) -(у (1) - г, (1 Ж -о где Т - длина реализации (интервал наблюдения).Выходной сигнал блока 13 минимизируется блоком 14 на первом этапе путем подстройки времени запаздывания моделей объекта. Минимум этого сигнала на частоте н; достигается при 5 10 15 20 25 30 35 40 На втором этапе при определении коэффициента усиления объекта на частоте о; фиксируется полученный фазовый сдвиг, устанавливается коэффициент усиления второй модели, равный нулю, и производится подстройка коэффициента усиления первой модели. Блок определения экстремума осуществляет минимизацию выходного сигнала блока 13 путем подстройки коэффициента усиления первой модели,Коэффициент усиления исследуемого объекта на частоте в; определяется по формулемА - 2Таким образом, в предлагаемом устройстве производится поиск коэффициента усиления и фазового сдвига исследуемого объекта для всей последовательности частот (о;), Полученные значения А; и ро, позволяют построить амплитудно-фазовую частотную характеристику исследуемого объекта, которая полностью характеризует его динамические свойства. Структура моделей и процедура определения А, и Фо, не зависят от сложности структуры объекта. Следовательно, предлагаемое устройство позволяет определять динамические характеристики объектов произвольно сложной структуры, причем не возникает погрешностей из-за неадекватности структуры моделей и объекта. Поскольку настраиваются всего два параметра, то всегда обеспечивается сходимость процессов поиска за один цикл перестройки параметров, т, е. высокое быстродействие работы устройства. Точность определения динамических характеристик с помощью предлагаемого устройства не зависит от фазового сдвига исследуемого объекта и при наличии помехи высокого уровня в исследуемом диапазоне частоты по крайней мере в два раза выше, чем при использовании известных устройств определения динамических характеристик линейных объектов,Формула изобретения 1. Устройство для определения динамических характеристик линейных объектов, содержащее генератор синусоидальных колебаний, соединенный со входом объекта и через последовательно соединенные первую модель объекта, первый сумматор и первый квадратор - со входом первого интегратора, а вы-. ход объекта соединен с одним из входов первого сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные инвертор, вторую модель объекта, второй сумматор, второй квадратор, второй интегратор, третий сумматор, блок определения модуля и блок определения экстремума, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первой и второй моделей объекта, выход первого интегратора соединен с одним из входов третьего сумматора, а вход554525 Составитель Б. БеликовРедактор Л. Тюрина Техред А, Камышникова Корректор Л. Брахнин 920/6 Изд, Мо 365 ЦНИИПИ Государственного коми по делам изобрете 113035, Москва, Ж, РТираж 1106 та Совета Миьп ий и открытий аугпская наб., д.Подписноров СССР ография, пр, Сапунова, 2 инвертора соединен со входом объекта, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, модели объекта содержат последовательно соединенные статическое звено и звено чистого запаздывания.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе,1, Вавилов А. А, и др. Экспериментальное определение частотных характеристик систем. М. - Л Госэнергоиздат, 1963, с, 101 в 1. 2. Номото А. и др. Автоматизация исследования динамических характеристик. Труды первого Конгресса ИФАК. М., Наука, 1962,3. Леонов Ю. П. и др. Применение стати стических методов для определения характеристик объектов. Автоматика и телемеханика.1959, т. ХХ, Мо 9.4. Авторское свидетельство СССР Мо 172569,М. Кл. Ст 05 В 1/32, 17.10.63.10 5. Блендхол Е, и др. Определения динамических характеристик систем при помощи самонастраивающихся моделей. Труды второго Конгресса ИФАК. М Наука, 1965.