Устройство для аналогового моделирования динамических процессов в дискретных системах автоматического управления

80147469 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 06 С 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСНОМЪ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛОМОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХСОВ В ДИСКРЕТНЫХ СИСТЕМАХЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относитслительной аналоговой техн ОВОГО 11 РОЦЕС- АВТОМАТИ к вычис е. Цель(56) Авторское свидетельство СССУ 524196, кл. С 06 С 7/48, 1974.Авторское свидетельство СССРР 645126, кл, С 05 В 17(02, 1977 изобретения - повышение точностимоделирования динамических процессов, Устройство содержит первый,второй, третий и четвертый усилители 1,4,5 и 13, первый и второй дифференциаторы 2 и 3, первый и второйсумматоры 6 и 14, первый и второйблоки умножения 10 и 11, блок 8 переключения режимов работы, модельобъекта 7 управления, блок 9 выделения модуля, квадратор 12 и ключ 15.Поставленная цель достигается тем,что в устройство введены пятый уси"литель 17, третий блок 18 умноженияи генератор 19 синусоидальных колебаний. 1 ил.1474 б 95 Изобретение относится к вычисли"тельной технике, а именно к аналоговым вычислительным устройствам,применяется для моделирования диск 5ретных систем и может быть использовано при исследовании динамическихпроцессов в дискретных системах управления с широтно-импульсной, атакже в системах с амплитудно-.импульсной модуляцией, в которых осуществляется формоимпульсное преобразование,Цель изобретения - повышение точности моделирования динамических 15процессов.На чертеже представлена функцио"нальная схема устройства для аналогового моделирования динамических процессовв дискретных системах автоматического управления. Устройство содержит первый усилитель 1, первый 2 и второй 3 дифференциаторы, второй 4 и третий 5 усили" 25 тели, первый сумматор 6, модель,объекта 7 управления, блок 8 переключения режимов работы, блок 9 выделения модуля, блоки 10 и 11 умноже 30 зпа + па,)ж/)/Т,),1существенному искажению входногосигнала.Ряд в правой части выражения (1) 40можно аппроксимировать его первымчленом (п = О), а все остальные члены ряда считать помехой, вызваннойквантованием сигнала по времени вширотно-импульсном модуляторе. При учете лишь первого члена и осуществляется моделирование исследуемой системы по полезному сигналу Выражение сигнала помехи можно записать в виде: м(ц+ пя ),Й/х(з.Т)/Раскладывая тригонометрическиеФункции, стоящие в числителях дробейвыражения (2), в ряд Маклорена.и огпи,)тД. раничиваясь двумя членами ряда, получают выражение для помехи в следующем виде:)( соя(Я+ пяо) (Й Ж/х(хТ(, где Я, = 211/Т, - частота квантованияпо времени;Ж /х(дТ)/Т - ддительность импуль.са для х-го периода,зависящая от амплитуды входного сигнала х(Т);С - коэффициент пропор-.циональности.Из выражения (1) следует, что процесс квантования по времени и последующего формирования широтно- модулированных импульсов в дискретной системе управления приводит к ния, квадратор 12, четвертый усилитель 13, второй сумматор 14, . ключ 15, третий сумматр 16, пятый усилитель 17, третий блок 18 умножения и генератор 19 синусоидальных колебаний.Под моделью объекта 7 управления понимается любое техническое устройство, процесс управления которым предполагается моделировать с помощью предлагаемого устройства. При этом моделируемым объектом называют любую из.известных моделей (математическую, физическую, механическую, электронную и т.д.).В основу разработки устройства положено использование приближенного эквивалентного представления дискретной системы управления с широтно- импульсной модуляцией в виде непре" рывной модели.Известно, что, если на вход импульсного элемента под)зется гармонический сигнал вида х(1) = а сова 1:, то сигнал на выходе широтно-импульсного модулятора в течение -го пеФриода дискретности описывается выра- жением(3)х сояпсаг) + - Ж/х(Т )/ (сояЯ С сояпц ) Поскольку это выражение для сигйала помехи соответствует случаю,когда на вход импульсного элементапоступает гармонический сигнал виТ, йЕ;= 2 Х, хсояпа, - 2-Ж/х(Т)/ - (хсояпИ,) +(6) Для того, чтобы получить выражение для сигнала помехи, справедливое для любого момента времени, в выражении (Й) величину х(Т), являющуюся выходным сигналом экстраполятора нулевого порядка, заменяют ее приближенным выражением вида В основу разработки структурыпредлагаемого технического решения положено выражение (б). Его анализ показывает, что для моделирования сигнала помехи необходимо сформировать сигнал вида 2 х(с)соя пИ, и подвергнуть его тому же преобразованию, что и полезный сигнал, причем, как показывают исследования, достаточно учитывать в сигнале помехи первую гармонику (и = 1).Устройство работает следующим образом.С блока 8 переключения режимовработы в зависимости от моделирования процессов формоимпульсного или широтно-импульсного преобразования на вход ключа 15 подают сигнал, по которому через ключ 15 пропускается сигнал или с выхода сумматора 6 (при моделировании процессов формоимпульсного преобразования), или с выхода сумматора 14 (при моделировании систем с ШИК) и устанавливаютзначения коэффициентов К, К, Кэ, К и Кя в усилителях 1,4,5,13 и 17.При моделировании динамическогопроцесса в САУ с ШИМ значения коэфда х(й) = а созе то при произвольном входном сигнале х можно 10записатьх(Т ) - х - х(е) + - -х(т) . (5)о 2 6 20 Окончательное выражение для сигнала помехи с учетом представления(5) имеет вид фициентов устанавливаются К, =М,;К = Т /2; К э = Т /6; К = Ж и К = 2,При моделировании динамического 35 процесса В САУ с формоимпульснымпреобразованием устанавливают значения коэффициентов К, К 2 и К, азначение коэффициента принжчают К =1,Значение коэффиционта К 1 произволь носУстройство содержит генератор 19синусоидальных колебаний с частотойЯ = 2/То и единичной амплитудой.При включении устройства сигналс выхода модели объекта 7 поступаетна второй вход третьего блока 18 умножения и на второй вход третьегосумматора 16, На первый вход третье 1го блока 18 умножения поступает сигнал созе, с генератора 9, Сигналс выхода блока 18 поступает на первый вход пятого усилителя 17, навыходе которого формируется сигналпомехи. 2 х(с)сояИ,г., Этот сигнал поступает.на первый вход третьего сумматора 16, Сигнал с выхода сумматора 16 усиливается и по трем цепямподается на входы сумматора 6: поодной цепи - непосредственно, по1474695 Составитель Г. НефедоваТехред А.Кравчук Корректор 3, Лончакова Редактор Н. Бобкова Заказ 1897/49 Тираж 667 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул. Гагарина,101 второй - через дифференциатор 2 иусилитель 4, по третьей,- через дифФеренциаторы 2 и 3 и третий усилительС выхода сумматора 6 сигнал,эквивалентный результату Формоимпульсного преобразования, черезключ 15 подается на вход модели,объекта 7 управления. При моделировании динамических процессов в сис Отемах с широтно-импульсной модуляцией сигнал с выхода сумматора б подается на вход блока 9 выделения модуля, Сигнал с выхода блока 9 по двумцепям подаетсяна вход сумматора 14 19по одной цепи " через блок 10 умножения, по второй - через квадратор12, усилитель 13 и блок 11 умножения, При этом на второй вход блока10 умножения поступает сигнал с уси" 2 Олителя 4, а на второй вход блока 11умножения - с выхода усилителя 5, Натретий вход сумматора 14 сигнал пос- .тупает непосредственно с усилителя 1. С выхода сумматора 14 сигнал, 2 Бэквивалентный результату широтноимпульсного преобразования, черезключ 15 подается на вход моделиобъекта 7 управления. При исследовании процессов преобразования с ЗОдругими параметрами осуществляют перестройку коэффициентов К К, Кзи К 4 в усилителях 1,4,5 и 13, а так"же частоты а в генераторе 19.Ь 35Формула из обре тенияУстройство для аналогового моделирования динамических процессовв дискретных системах,автоматическо-го управлений, содержащее четыре уси Олителя, два последовательно соединенных дифференциатора, блок переключения режимов работы, первый,второй и третий выходы которого соединены с входами управления коэффи Бциентом передачи соответственно первого, второго итретьего усилителей,первый сумматор, входы которого подключены к выходам первого, второго и третьего усилителей, входы второго и третьего усилителей соединенысоответственно с выходами первого ивторого дифференциаторов, вход первого дифференциатора подключен квыходу первого усилителя. два блокаумножения, ключ, квадратор, второйсумматор и блок выделения модуля,выход которого соединен с,первымвходом первого блока умножения и свходом квадратора, выход которогочерез четвертый усилитель подключенк первому входу второго блока умножения, выход которого соединен спервым входом второго сумматора,выход которого подключен к первомуинформационному входу ключа, выходкоторого соединен с входом моделиобъекта управления, четвертый выходблока подключения режимов работыподключен к управляющему входу ключа, выход первого сумматора соединенс вторым информационным входом ключа и входом блока выделения модуля,выход второго усилителя подключен квторому входу первого блока умножения, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, третий вход которого подключен к выходупервого усилителя, выход третьегоусилителя соединен с вторым входомвторого блока умножения, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности моделированиядинамических процессов, введенытретий сумматор, пятый усилитель,третий блок умножения и генераторсинусоидальных колебаний, выход которого подключен к первому входутретьего умножителя, выходом соединенного с входом пятого усилителя,выход которого соединен с первымвходом третьего сумматора, выход которого подключен к входу первогоусилителя, выход модели объекта управления подключен к вторым входамтретьего умножителя и третьего сумматора.