Устройство для определения частотных характеристик систем автоматического управления и регулирования

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 2 51)4 С 05 В 23/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ я 1 ИЛЬСТВУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТИК СИСТЕМ АВТОНИЯ И РЕГУЛИРОВА(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИ МАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕ НИЯ(57) Изобретение от тике и вычислительн ится к автоматехнике ирения вещестев,инев предназн венной и ено для измнимой част тных характе ического упраЦелью иэобстем автомегулированивляется по ристикления и ство СС е точност тени 27 1 УДАРСТВЕКНЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СПИ(56) Авторское свидетелУ 1191886, кл. С 05 В 204,12.84. измерения малых значений частотных1295характеристик в инфранизком диапазоне частотУстройство для определения частотных характеристик систем автоматического управления и регулирования содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 блоки умножения, первый 5, второй 6 и третий 7 интеграторы, первый 8 и второй 9 сумматоры, первый 1 О и второй 11 аттенюаторы, первый 12, второй 13 и третий 14 фильтры, блок 15 зоны нечувствительности, первый 16 и второй 17 блоки коррекции усиления, управляемый усилитель 18, датчик 19 частоты, первый 20 и второй 21 индикаторы, первый 22, второй 23, третий 24,371четвертый 25 управляющие элементы игенератор 27, Цель изобретения достигается за счет введения управляющихэлементов 24 и 25, предназначенныхдпя одновременного переключения коэффициентов на входах сумматоров 8 и 9,интеграторов 5 и 6 и индикаторов20 и 21. Это позволяет, с одной стороны, повысить точность перемножения сигналов за счет повышения уровня сигналов на входах блоков 2 и 4умножения и, с другой стороны, сохранить неизменными динамическиесвойства устройства эа счет коррекции коэффициентов в интеграторах5 и 6 и индикаторах 20 и 21. 1 ил.Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам для исследования и контроля систем автоматического управления и регулирования, предназначено для определения частотных характеристик как самих автоматических систем, так и их функциональных узлов и является усовершенствованием устройствапо авт,св, У 1191886.Цель изобретения - повышение точности работы устройства.На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 блоки умножения, первый 5, второй б и третий 7 интеграторы, первый 8 и второй 9 сумматоры, первый 10 и второй 11 аттенюаторь 1, первый 12, второй 13 и третий 14 фильтры, блок 15 зоны нечувствительности, первый 16 и второй 17 блоки коррекции усиления, управляемый усилитель 18, датчик 19 частотъ 1,первый 20 и второй 21 индикаторы, первый 22, второй 23, третий 24 и четвертый 25 управляющие элементы, исследуемую систему 26 автоматического управления и генератор 27. Принцип действия устройства основан на автоматической компенсации сигнала Х , установившегося под действием входного сигнала Хех =аепц на выходе исследуемой системы автоматического управленияХ =а Р(ы)е 1 пяе+аЯ(ы)сояа,где а иц - амплитуда и частота воз действия на входе системыьР(ы)Я(И) - соответственно вещественная и мнимая частотныехарактеристики, подлежащие определению.Устройство работает следующимобразом.Сигнал с выхода исследуемой системы 26 автоматического управления 15подается на один из входов второгосумматора 9, на другой вход которого поступает компенсационный сигналХ, получаемый на выходе первого сумматора 8 путем сложения сигналалаРзхпЖ с выхода второго блока 2 умножения и сигнала асояиС с выходачетвертого блока 4 умножения:л нХ=аРя пиС+аЯсояЖ.лПри несовпадении оценок Р и Я систинными измеряемыми значениямиР(ц) и Я(Я) на выходе второго сумматора 9 возникает ошибка компенсацииЕ видаЕ =Хвых -Х=аР(и)-Ьяхпий+аЯ(Я)- -ЯсояИс, (1)не равная нулю. Проходя через первыйфильтр 12, блок 15 зоны нечувстви"тельности, первый блок 16 коррекцииусиленияи управляемый усилитель 18, 3 12953 ошибка компенсации Е поступает на входы первого 1 и третьего 3 блоков умножения, В результате детектирования ошибки Я сигналамиаА (И) я 1.п(ыСЯ, )иаА,(ц)соя(сд+р ),где А(я) и ц(Ы) - амплитудная ифаэовая частотные характеристики второго 13и третьего 14фильтров,на выходах первого и третьего 3 блоков умножения образуются сигналы, всреднем за период пропорциональныелразностным ошибкам (Р(И)-Р 1 и О( --Ч 1. Поступая далее на входы первого 5 и второго 6 интеграторов, эти 20сигналы вызывают подстройку оценки(на выходе интегратора 5) и оценики Ц (на выходе интегратора 6),При этом компенсирующий сигналХ=а 1 в 1 пЫС+асояиС25изменяется таким образом, что ошибка компенсациинепрерывно уменьшается, Процессы измерения заканчиваются при полном обнулении ошибки,При этом сигналы на входах интегра-, 30торов равны нулю и показания первого20 и второго 21 индикаторов фиксируют, как следует из значения (1),равные измеряемым частотным характеристикам исследуемой системы автоматического управления:Р=РЬ), 4=я(ц).Для обеспечения возможности измерения в широком диапазоне изменелния оценок Р и Я (при кратности изменения в десятки раз) в схему устройства введены управляющие элементыА24 (в канале подстройки Р) и 25 (вканале подстройки ), позволяющиеварьировать коэффициенты усиления на 45входах первого сумматора 8 и изменять,тем самым, масштабы оценок Р и Я.Если необходимо увеличить масштаблоценки Р, то с помощью третьего управляющего элемента 24 уменьшается в 1 .50раз коэффициент на том входепервого сумматора 8, на который поступает составляющаякомпенсиМрующего сигнала аРвпай с выхода второго блока 2 умножения. При этом не"вязка Е принимает вид=а ГР(Сд)-1 Р 1 зжас+ац(ц)- -Ц 1 созцс,71откуда следует, что процесс интегрирования продолжается до тех пор пока не устанавливаются значения Р иобнуляющие невязку с,и удовлетворяющие равенствам1 Р=Р, 0=0(я),т,е, масштаб представления оценки Р изменяется в 1 с раз:Р(я)Р=- --1 сТаким образом, если измеряемое значение Р(Ю) мало (сопоставимо с уровнем статических погрешностей второго блока 2 умножения), то, уменьшая с помощью третьего управляющего элемента 24 коэффициент 1 (11), можно увеличить значение напряжения на выходе первого интегратора 5, соответствующее измеряемому значению Р(и), Это позволяет обеспечить работу второго блока 2 умножения при больших значениях входного напряжения. Тем самым снижается относительная погрешность измерения и становится возможным измерение малых значений Рд), соизмеримых с уровнем статических погрешностей работы реального множительного блока, Аналогично, переключая спомощью четвертого управляющего элемента 25 коэффициент на том входе первого сумматора 8, на который поступаетлсигнал аЦсояИ 1 с выхода четвертого блока 4 умножения, получают, что при равенстве ошибки Е нулю справедливоР=Р(Ю)л д(у)Тем самым, при Е(1 увеличиваетсял масштаб представления оценки Я,Это позволяет обеспечить при малых значениях Я(а) более высокий уровень напряжения на выходе второго интегратора 6 и, тем самым, снизить уровень относительных погрешностей измерения Я(я). Введение регулировки коэффициентов на входах . первого сумматора 8 позволяет разделитьтребуемый диапазон измерения вещественной Р и мнимойчастотных характеристик на необходимое число поддиапазонов (отдельно для Р(И) и 0(я, . каждому из которых соответсвует коэффициент 1 на входе первого сумматора 8. При этом внутри каждого поддиапазона пределы изменения напряжения на выходах интеграторов находятся в зоне, где обеспечи