Устройство для вычисления корневых годографов систем автоматического управления

О П И бА-"Н"М-Е ИЗОБРЕТЕНИЯ рцб 60058 Союз Советских Социалистических Республик(51) М, Кл.6 06 Г 15/ с присо нием заявкисударственныи колите(45) Дата опубликования описания 30.04.79(53 681,333 (088,8) лв делам изобретений крытин 72) Авторы изобретения В, А. Вишняков, Г. В, Римский, В, П, Соловьев и В, В. Таборовец) Заявитель инский радиотехнический инсти(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОРНЕВЫХ ГОДОГРАФОВ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯИзобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для исследования устойчивости линейных и нелинейных систем и отыскания параметров, при которых система будет устойчива. 5Известно устройство для построения корневых годографов, содержащее планшет с фотодиодами, проецирующее устройство, счетно-решающий блок, управляющую схему, индикатор, источник эталонного напря жения, триггеры, поляризованные реле Ц.Недостатками данного устройства являются невысокая точность, малое быстродействие и ограниченные функциональные возможности, 15Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее блок управления, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соот ветственно с первыми входами арифметического блока, блока постоянной памяти, блока оперативной памяти и блока вычисления координат, первый, второй и третий входы блока управления соединены со ответственно с управляющим входом устройства, первыми выходами арифметического блока и блока вычисления координат, второй, третий и четвертый выходы арифметического блока соединены соответ ственно со вторыми входами блока постоянной памяти, блока оперативной памяти и блока вычисления координат, выход блока постоянной памяти соединен с третьим входом блока оперативной памяти, первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьими входами арифметического блока и блока вычисления координат, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно со вторым входом арифметического блока и через преобразователи кода в напряжение с электронно-лучевой трубкой 2.Недостатком данного устройства является исследование устойчивости только линейных систем и невозможность нахождения значений варьируемых параметров нелинейной системы, при которых последняя будет абсолютно устойчива.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения нахождения параметров нелинейных систем.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены регистр угла нелинейности, блок регистров и блок сравнения, вход которого соединен с выходом первого преобразователя кода в напряжение, а выход подключен к четвертому входу блока управления, вход регистра угла нелинейности соединен с пятым выходом блока управления, а выход - с четвертым входомблока вычисления координат, вход блокарегистров соединен с пятым выходом блока управления, выход - с пятым входом 5арифметического блока.Схема устройства представлена на чертеже. Устройство содержит блок 1 управления, арифметический блок 2, блок 3 постоянной памяти, блок 4 оперативной памяти, блок 5 вычисления координат, блок 6регистров, регистр 7 угла нелинейности,блок 8 сравнения, преобразователи 9, 10кода в напряжение, электронно-лучевуютрубку (ЭЛТ) 11, управляюгций вход 12 15устройства,В основу работы устройства положенследующий алгоритм. Нелинейная системас расположением нелинейности в углеО; К (К - максимальное значение угла) 20и передато гной характеристикой У(Р) линейной части будет абсолютно устойчива втом случае, если корневой годограф секущей прямой будет полностью расположен:-в левой полуплоскости комплексной плоскости, т. е. не пересекает мнимой оси. Наосновании амплитудного и фазового критериев Стрелкова - Эванса выведен геометрический критерий принадлежности точкикомплексной плоскости корневому годографу секущей прямой, который имеет видгг.(а +.г) .(1)Бп ггде К - значение угла нелинейности; 35д - угол наклона прямой Попова коси,(г и г определяются нз амплитудного ифазового уравнения Стрелкова - Эванса40сг= Пьв 1+ догг П Ф дщг+ д (2)г=-1и тагс 1 д г -агс 1 д=.; (3)Иг Д 45г:1 1=1где Ла;, Л 8;, Ло Л 5, - разности ординат иабсцисс исследуемой точки комплексной плоскости и 50 ординат, абсцисс полюсов и нулей линейной части системы соответственно,55Таким образом, нелинейная система будет исследоваться на абсолютную устойчивость следующим образом. Точки комплексной плоскости, начиная из полюсов линейной части системы, будут проверяться на 60 принадлежность корневому годографу секущей прямой. Если при этом координата точки будет принадлежать оси уа, то система неустойчива. Для нахождения параметров абсолютно устойчивой системы нуж но изменять постоянные времени (нули или пол,оса линейной части системы).Перед началом работы устройства в блок 3 записаны синусы углов, в блок 4 занесены координаты полюсов и нулей, в блок 6мипимальныс и максимальные значения варьируемых параметров, в регистр 7 - значение угла нелинейности К. По сигналу Запуск, поступающему на вход 12 устройства, блок управления 1 вырабатывает сигналы для чтения координаты первого полюса из блока 4 и занесения их в блок 5. Начинается сле 1 кение вокруг этой точки. Для этого исследуется окрестность полюса, начиная с точки с координатами оэ 1+Лю;1-, Л, а затем последовательно изменяются значения :Лю+Л. По формуле (3) вычисляется значение у, для чего вычиДЯ 1сляются значения - , находятся из блоДД цгка 3 агс(д и происходит суммироваДг,;ние в блоке 2. Значение заносится в блок 4. Затем вычисляется значение С по формуле (2), для чего в блоке 2 вычисляются в цикле значения ЛоЛ Лн., д"., затем выполняется сложение, извлечение корня и умножение для вычисления произведений. Значение 1. записывается в блок 1, Затем вычисляется левая часть уравнения (1) и в блоке 2 сравнивается со значением угла К, которое через блок 5 подается в блок 2. Если разность равна нулю, координаты точки выдаются на экран ЭЛТ, абсцисса - в блок 8, Если она равна нулю, то система неустойчива, и в блок управления выдается сигнал. Тогда из блока 6 первый варьируемый параметр подается в блок 2, происходит его изменение, и процесс вычисления начинается сначала.Если при построении корневого годографа первая ветвь не пересекла оси у 1 о, строится вторая и т, д. В случае, если ни одна ветвь не пересекла мнимую ось, - система абсолютно устойчива, на экран ЭЛТ выдается значение варьируемого параметра из блока 5, Работа устройства заканчивается тогда, когда все параметры в блоке 6 изменились от минимального до максимального значения. При этом на экран ЭЛТ будут выдаваться значения параметров, при которых исследуемая система устойчива.При исследовании линейных систем ветви корневого годографа строятся по уравненгно (3),Формула изобретенияУстройство для вычисления корневых годографов систем автоматического управления, содержащее блок управления, пер. вый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первыми входами арифметического блока, бло660058 расширения функциональных возможностейза счет обеспечения нахождения значениипа ам тров нелинейно систем, в него введены рсгистр угла нелинейности, блок ре 5 гистров и блок сравнения, вход которогосоединен с выходом первого преобразователя кода в напряжение, а выход подклюен к четвертому входу блока управления, вход регистра угла нелинейности10 соединен с пятым выходом блока управления, а вь 1 ход - с четвертым входом блока вычисления координат, вход блока регистров соединен с шестым выходом блокауправления, выход - с пятым входом15 арифметического блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 275545, кл. б 06 К 15/06, Ст 06 К 15/20,20 10692. Авторское свидетельство СССРМ 408313, кл. Ст 06 Р 15/34, 1972. Составитель А. Жеренхред Н, Строганова Корректоры: Л. Брахнина и Е. Осиповаедактор С. Ра Заказ 568/14 Изд. Лв 265НПО Государственного комитета СС113035, Москва, Жпография, пр. Сапунова,ка постоянной памяти, блока оперативной памяти и блока вычисления координат, первьй, второи и третин входы блока управления соединены соответственно с управляющим входом устройства, первыми выходами арифметического блока и блока вычисления координат, второй, третий и четвертый выходы арифметического блока соединены соответственно со вторыми входами блока постоянной памяти, блока оперативной памяти и блока вычисления координат, выход блока постоянной памяти соединен с третьим входом блока оперативной памяти; первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьими входами арифметического блока и блока вычисления координат, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно со вторым входом арифметического блока и через преобразователи кода в напряжение с электронно-лучевой трубкой, отличающееся тем, что, с целью Тирани 779 Подписпо делам изобретений и открытииаушская наб., д. 4/5