Устройство для определения оценок частотной передаточной функции

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 272312 9) 4 6 05 В 23 0 ОПИСА К АВТОРСНО ЗОБРЕТЕН ЛЬСТВУ МУ СВИ екции по ификации.онный ин- М., 1971. определецессов. -аналого- частнос- вычисли 3 Ю ЬЭ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ. (56) Рузский Ю. Е. Конспект лкурсу: Теория и методы идентМосковский ордена Ленина авиациститут им. Серго Орджоникидзе.Мирский Г, Я. Аппаратурноение характеристик случайных проМ.: Энергия, 1972.Авторское свидетельство СССР1164669, кл. б 05 В 23/02, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯОЦЕНОК ЧАСТОТНОЙ ПЕРЕДАТОЧНОЙФУНКЦИИ(57) Изобретение относится квым вычислительным машинам, вти к устройствам, в которых тельные операции выполняются путем измерения электрических величин, и касается статистики. Цель изобретения - повышение точности устройства, Цель достигается тем, что в устройство введены четвертый и пятый узкополосные фильтры, четвертый и пятый квадраторы, четвертый инвертор, звено с известной передаточной функцией, при этом вход объекта соединен с входом звена с известной передаточной функцией, а выход звена подключен к входу четвертого узкополосного фильтра, выход которого через последовательно соединенные четвертый квадратор, четвертый инвертор связан с вторым входом второго интегратора, выход звена с известной передаточной функцией также соединен с входом пятого узкополосного фильтра, выход которого подключен через пя- Ж тый квадратор с третьим входом второго интегратора, четвертый вход которого соеди- Ц ф нен с выходом первого квадратора, выход уфее третьего инвертора соединен с входом четвертого узкополосного фильтра. 1 ил, 1272312Изобретение относится к аналоговым вычислительным машинам, к устройствам, в которых вычислительные операции выполняются путем измерения электрических величин,в частности к статистике.Цель изобретения - повышение точ.ности устройства.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства,Устройство состоит из последовательносоединенных исследуемого объекта 1, первогоузкополосного фильтра 2, первого квадратора 3 и первого инвертора 4, образующих 1 канал, на вход которого поступаетвходной сигнал, а выход которого соединенс первым входом интегратора 5, на второйвход которого поступает также выходнойсигнал 11 канала, состоящего из последова.тельно соединенных второго узкополосногофильтра 6, второго квадратора 7, второгоинвертора 8 и первого усилителя 9 с переменным коэффициентом усиления. Входнойсигнал одновременно подается на 1 и 11 каналы, а также и на 111 канал, состоящий изпоследовательно соединенных третьего уз, кополосного фильтра 10, третьего квадратора 11, выход которого соединен с третьим входом интегратора 5, соединенногос первым регистратором 12, Выход исследуемого объектачерез инвертор 13 соединен с входом третьего узкополосногофильтра 10, выход второго инвертора 8 через второй усилитель 14 с переменным коэффициентом усиления соединен с первымвходом второго интегратора 15, на второйвход которого поступает выходной сигналЧ канала, состоящего из последовательносоединенных звена 16 с известной передаточной функцией, четвертого узкополосногофильтра 17, четвертого квадратора 18, четвертого инвертора 19. Выход инвертора 13соединен с входом четвертого фильтра 17.Входной сигнал, кроме 1 - Ш каналов,одновременно подается на вход 1 Ч каналаи через звено 16 с известной передаточнойфункцией - на вход пятого узкополосного фильтра 20, соединенного через пятыйквадратор 21 с третьим входом интегратора15, соединенного с вторым регистратором22.Выход первого квадратора 3 соединен с четвертым входом интегратора 15.Устройство работает следующим образом.Вещественная часть частотной передаточной функции определяется по спектральной плотности Ьх(со) разности входного и выходного сигналов объекта, которая связана со спектральными плотностями входного Ь(со) н выходного Ь(ь) сигналов выражением3 (о = Ьу(о+Ьз( - 2%(со) 1 созср(со, где % (1 о) созср(со) - вещественная частьчастотной передаточной функции.5 10 Отсюда по отношению алгебраической суммы К(о) - 5 у(со) к спектральной плотности Ь(со) можно определить оценку-- 2%о) созср(со), по которой несложно найти вещественную часть частотной передаточной функции,Для определения мнимой части частотной передаточной функции параллельно исследуемому объекту включается звено с известной п еред аточ ной фун кц ней, например, инерциональное звено первого порядка. Выражение для спектральной плотности 5(со) разности выходных сигналов звена с известной передаточной функцией и исследуемогообъекта при действии на их входах входного сигнала имеет вид5(с 1) = Ьуо (с 1)+Ьу(с 1) - Ьх(о 1)2)% (усо).1 Ро(со) сощ (оэ) +2%со)1 Яо(со) з 1 пср(оэ),где%о(со) - частотная передаточная функ-.ция известного звена;Ро(о) До(со)- вещественная и минимальная20 части частотной передаточнойфункции известного звена;Буо(со) - спектральная плотность выходного сигнала звена с известной передаточной функцией.Отсюда по отношению алгебраическойсуммы быуо(оз)+5 у(со) - хк спектральной плотности Ьх(со) можно определитьоценку2%(1 со) 3 Ро(оэ) созср(со)++21%со)1 Яо(со) з 1 пср(о,по которой при известных вещественнойчасти частотной передаточной функцииобъекта, Ро(а) и Яо(со) не сложно определить мнимую часть частотной передаточнойфункции.Случайный сигнал х поступает одновременно на объект 1, фильтры 6 иО, звено16 с известной передаточной функцией первого, второго третьего и четвертого каналовсоответственно. С помощью фильтров 2 и 6,квадраторов 3 н 7 находятся мгновенныезначения мощности выходного и входного40 сигналов объекта на заданной частоте.Посредством фильтра 10, квадратора 1определяется мгновенное значение мощности разности входного и выходного сигналов объекта на заданной частоте. Для этого выходной сигнал объекта 1 инвертором4 13 инвертируется и подается на вход фильтра О,Для получения дисперсии БЕ(о) -- Ьу(со) выходной сигнал квадратора совместно с выходным сигналом инвертора 4поступают на вход интегратора 5, на выходе которого регистрируется регистратором 12.На вход инвертора 4 подается мгновенноезначение мощности выходного сигнала объекта на заданной частоте с выхода квадратора 3. Выходной сигнал квадратора 7 под ступает через инвертор 8 на вход усилителя9 с переменным коэффициентом усиления,выход которого соединен с одним из входовинтегратора 5.Таким образом, на входе интегратора 5 суммируются на частоте настройки узкополосных фильтров 2, 6 и 10 мгновенные значения мощности разности входного и выходного сигналов объекта 5(о), инвертированных выходного Ьу(со), усиленного входного Бх(в), а на выходе интегратора 5 получается сигнал, пропорциональный алгебраической суммеЬх(о - ЬЬ (со) - Ьу(о),где Ь - коэффициент усиления.Изменяя Ь, добиваются нулевого напряжения на выходе интегратора 5 и по Ь можно найти величину- 2%(1 ь) соыр(о)на частоте настройки узкополосных фильтров. О Для получения дисперсии Ьщ(ю) ++ 5 - Яо)выходные сигналы квадраторов 21, 3 и инвертора 19 поступают навход интегратора 5; на выходе которогорегистрируются регистром 22, На вход инвертора 19 подается выходной сигнал квадратора 18. Одновременно на вход интегратора подается выходной сигнал усилителя14 с переменным коэффициентом усиления,на входе которого действует выходной сигнал инвертора 8. Таким образом, на входеИнтегратора 15 суммируются на частоте настройки узкополосных фильтров 2, 6, 17 40и 20 мгновенные значения мощности выходных сигналов объекта 1, звена 16, ин-вертированного и усиленного входного сигнала х(1), инвертированноц разности выходныхсигналов звена 16 с известной передаточнойфункцией и исследуемого объекта 1:: 45Ьуо (ь) +Ьу (со) - 5 (оэ) - с 5 (оз),где д - коэффициент усиления усилителя 14. 5Зная Ь, можно определить вещественную часть частотной передаточной функции объекта %в) совр(о). С помощью фильтров 17 и 20, квадраторов 18 и 21 находятся соответственно мгновенные значения мощности разности выходных сигналов звена 16 с известной передаточной функцией и исследуемого объекта 1, выходного сигнала звена 6 на частоте настройки узкополосных фильтров 6 и 20, Для этого выходной сигнал звена 16 подается на входы фильтров 20 и 17, На вход фильтра 17 поступает выходной сигнал исследуемого объекта 1 через инвертор 13. Изменяя с 1, добиваются нулевого напряжения на выходе интегратора 152%(1 о) Ро(и) соз(р(о++21%(1 о) Що(со) зпср(о.Зная значение д, не сложно определить мнимую часть частотной передаточной функции,Таким образом, предлагаемое устройство для определения оценок частотной передаточной функции обеспечивает при равных условиях по сравнению с известным повышение точности определения оценок за счет определения мнимой части частотной передаточной функции.Формула изобретенияУстройство для определения оценок час- тотной передаточной функции, содержащее последовательно соединенные первый узкополосный фильтр, первый квадратор, первый инвертор, первый интегратор и первый регистратор, последовательно соединенные второй узкополосный фильтр, второй квадратор, второй инвертор и первый усилитель с переменным коэффициентом усиления, подключенным выходом к второму входу первого интегратора, последовательно соединен. ные третий инвертор, подключенный входом к выходу объекта и входу первого узкополосного фильтра, третий узкополосный фильтр и третий квадратор, подключенныЙ выходом к третьему входу первого интег. ратора, последовательно соединенные второи усилитель с переменным коэффициентом усилени я, подключен ныи входом к выходувторого инвертора, второй интегратор и второй регистратор, вход объекта исследования подключен к входам второго и третьего узкополосных фильтров, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные звено с известной передаточной функцией, четвертый узкополосный фильтр, четвертый квадратор и четвертый инвертор, последовательно соединенные пятый узкополосный фильтр и пятый квадратор, выход звена с известной передаточной функцией подключенк входу пятого узкополосного фильтра, выход третьего инвертора соединен с вторымвходом четвертого узкополосного фильтра, второй, третий и четвертый входы второго интегратора соединены с выходами соответственно первого квадратора, четвертого инвертора и пятого квадратора.Редактор Н. БобковаЗаказ 6338/47 Составитель В. Кузин Техред И. Верес Корректор О. Луговая Тираж 836 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ н о 1 крытий 13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4