Устройство для определения постоянных времени нестационарных инерционных звеньев

ОП ИСАММ 11 Ц 64 И 28 ооюз Сенатских Социалистических Республик45) Дата опубликования описания 30.01.7 2) Авторы изобретения(71) Заявитель Днепропетровский ордена горный инстивого Красного Знамееии Артема(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННЫХВРЕМЕНИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ИНЕРЦИОННЫХ ЗВЕНЬЕ Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано при создании измерительной аппаратуры.Для оптимальной наладки систем автоматического регулирования необходимо знать параметры (постоянные времени) всех звеньев, образующих эту систему. Причем, для качественной наладки систем регулирования необходимо знать постоянные времени на рабочих участках кривой разгона. Следует указать, что почти все звенья, образующие промышленные системы регулирования, относятся к нестационарным. 15Устройство позволяет быстро и точно определить постоянные времени на отдельных участках кривой разгона (нестационарных звеньев), чтобы затем использовать эту информацию для расчета и наладки систем регулирования.Известно устройство для измерения постоянных времени инерционных звеньев систем автоматического регулирования 1, В этом устройстве постоянные времени определяются путем интегрирования разности эталонного сигнала и кривой переходного процесса.К основным недостаткам этого устройства можно отнести: 30 1. Невозможность определения постоянных времени нестационарных инерционных звеньев. Действительно, если постоянная времени звена меняется во время процесса, то, интегрируя разность эталонного сигнала, пропорционального кривой переходного процесса, определяют среднюю постоянную времени, которая может в десятки раз отличаться от постоянной времени на рабочем участке.2. Невозможность определения постоянных времени инерционных звеньев с запаздыванием. Действительно, при наличии запаздывания в инерционном звене интеграл разности будет увеличен на величину площади тх(т - время запаздывания), чго приведет к существенным ошибкам в определении постоянной времени.3. Низкую точность в определении электромагнитной постоянной времени, Это связано с тем, что в установившемся режиме на вход интегратора подаются шумы и ошибки масштабирования, которые, интегрируясь, приводят к большим ошибкам в определении постоянных времени.Из известных устройств по технической сущности наиболее близким является устройство 2. Это устройство содержит интегратор, выход которого подключен ко входу измерительного блока, масштабный блок,45 50 55 60 65 один из входов которого подключен к первому выходу инерционного звена, а выходчерез два последовательно соединенныхключа подключен ко входу интегратора, иформирователь управляющих сигналов,вход которого подключен ко второму выходу инерционного звена, а выходы,подключены к управляющим входам ключей,Однако это устройство имеет следующиенедостатки:1, Сложная аппаратурная реализацияустройства, которая обуславливается тем,что устройство имеет два параллельных канала: по одному каналу подается установившееся значение выходного сигнала, а повтарому - текущее, Это требует увеличения аппаратурных затрат, затрат временина наладку и может явиться источникомошибок, так как требует согласования работы двух каналов во времени.2, Низкая точность измерения постоянных времени,3. Необходимость подачи на вход исследуемого звена воздействия определенноговида ступенчатого сигнала,Этот недостаток приобретает существенное значение, если требуется определиппостоянные времени звеньев, способных передавать значительную мощность. В этомслучае для создания ступенчатого скачканапряжения требуется применить источникзначительной мощности. Это значительноограничивает область применения устройства,Цель настоящего изобретения состоит вупрощении и расширении области применения устройства,Эта цель достигается тем, что другойвход масштабного блока подключен ко вто.рому выходу инерционного звена.На чертеже изображена функциональнаясхема устройства и приняты следующиеобозначения; 1 - устройство для определения:постоянных времени, 2 - интегр атор,3 - измерительный блок, 4 - масштабныйблок, 5 и б - ключи,-формировательуправляющих сигналов, 8 - инерционноезвено, 9 и 10 - выходы формирователя,11 - вход текущего значения измеряемойвеличины, 12 и 13 входы, задающие рабочий диапазон, вход 1 первый вход (вход потоку), вход У - второй вход (вход по напряжению) .Устройство работает следующим образом.Работа устройства подразделяется надва режима. Первый режим - установка,Интегратор 2 работает как усилитель. Г 1 освоим входам 12 и 13 формирователь 7 настраивается так, чтобы на его выходах 9 и10 были сигналы, по которым ключи 5 и бзамкнуты, В этом режиме осуществляетсяустановка необходимых коэффициентов передачи масштабного блока 4 по выходу Уи входу 1, Для этого подается на вход ис 5 10 15 20 25 30 35 40 следуемого звена 8 напряжение произвольной формы и в установившемся режиме по измерительному блоку 3 устанавливаетсч максимальное значение выходной величины путем изменения, например коэффициента передачи масштабного блока 4 по входу 1. Затем, увеличивая коэффициент передачи масштабного блока 4 по входу У, добиваются нулевых показаний измерительного прибора.После этого по входу 12 перестраивают формирователь 7 так, чтобы на его выходе 9 появлялся сигнал на замыкание ключа 5 в момент, соответствующий началу рабочего участка, Эту операцию формирователя можно реализовать на компараторе с релейной характеристикой: по входу 12 задается уровень срабатывания компаратора. Сигнал 9 на входе формирователя появится тогда, когда текущее значение по входу 11 достигнет порога срабатывания, установленного на входе 12.Аналогичным образом определяется конец рабочего участка; на выходе 10 формирователя появляется сигнал на размыкание ключа 6, когда текущее значение,по выходу достигает порога срабатывания, установленного на входе 13.Размер рабочего участка выбирается из условия, чтобы на нем постоянная времени оставалась приблизительно постоянной.Второй режим - работа.В этом режиме осуществляется определение постоянной времени на том участке характеристики исследуемого звена 8, который был задан настройкой формирователя 7, в режиме установка.Для определения постоянной времени необходимо вновь подать на вход исследуемого звена 8 то произвольное воздействие, которое подавалось в режиме установка. При подаче на вход исследуемого звена 8 произвольного воздействия сигнал на входе 11 появляется мгновенно, а сигнал по входу 1 растет с инерцией, определяемой параметрами исследуемого звена. На выходе масштабного блока 4 появляется сигнал, пропорциональный разности сигналов по двум этим входам. Если ключ 5 разомкнут, то несмотря на наличие сигналов разности на выходе масштабного блока, 4, эти сигналы не интегрируются. Как только сигнал по входу 1 достигает начала рабочего участка, на выходе 9 формирователя 7 появляется сигнал, и ключ 5 замыкается, Начинается процесс интегрирования. При достижении текущим значением сигнала по входу 1 конца рабочего участка на выходе 10 формирователя 7 появляется сигнал, и ключ б размыкается. Процесс интегрирования прекращается.Интегратор 2 перестает интегрировать без сброса результата интегрирования, а результат интегрирования отображается наерце дакто Зякяз 2472/10 Изд.126 Тираж 1014 Подпис НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапуно измерительном блоке 3, Показания измерительного блока 3 - У пропорциональны площади между кривой напряжения О и тока 1. Постоянная времени Т на рабочем участке исследуемого звена 8, который задается с помощью формирователя 7, определяется как где Т - постоянная времени интегрирования интегратора; Уб - напряжение, соответствующее приращению входного сигнала на рабочем участке; У - показания измерительного блока. В устройстве входной сигнал может иметь произвольную форму. Это позволяет в качестве тестового сигнала использовать сигналы, действующие в исследуемой системе регулирования, т. е, в результате снизить затраты времени на наладку систем автоматического регулирования и повысить качество наладочных работ,Устройство для определения постоянныхвремени нестационарных инерционных 5 звеньев, содержащие интегратор, выход которого подключен ко входу измерительного блока, масштабный блок, один из входов которого подключен к первому выходу инерционного звена, а выход через два по следовательно соединенных ключа подключен ко входу интегратора, и формирователь управляющих сигналов, вход которого подключен к второму выходу инерционного звена, а выходы подключены к управляю щим входам ключей, отличающеесятем, что, с целью упрощения и расширения области применения устройства, другой вход масштабного блока подключен ко второму выходу инерционного звена.20 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР467332, кл, Ст 05 В 23/02, 21.03.74.2. Авторское свидетельство СССР 25551613, кл. 6 ОЬВ 23/02, 1975.