Устройство для определения частотных характеристик динамического объекта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 03 А " С 01 27/ ЕНИЯ 2 же ратор счетно второй выходу дешиф сброса лючены иффере ния 24 еспольитудно,например, одов истройств. е точноспутем иск- авляющей достигаетсационной со ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИНАШЧЕСКОГООБЪЕКТА(57) Изобретение может быть иэоваио для определения амплфазочастотных характеристиксиловых исполнительных привусилительно-преобразующих уЦель изобретения - повышенити измерения - ялючения флукту ст постоянного тока в выходном сигнале исследуемого динамического объекта, Для этого в устройство введены первый 4, второй 8 и третий 13 сумматорь:, блок 5 делителей напряжения, делитель 9 напряжения, последовательно соединенные релейньп элемент 14, поляризованный переключатель 15 к второму входу которого подключен генератор 16 импульсов, дискретный исполнительный элемент 17 и блок 18 фиксированных делителеи н а также инвертор 19, комп реверсивный счетчик 21, к входу которого подключен нератор 22 импульсов, а к через регистр 25 памяти тора 26, при этом к входу реверсивного счетчика под ледовательно соединенныецирующий усилитель 23 и лдержки. 2 ил,Изобретение относится к области измерения амплитуднь 1 х и Фазовых соотношений входных и выходных сигналов управляемых динамических объектов и может быть использовано для определения амплитудно-Фазочастотных характеристик, например, силовых исполнительных приводов и усилительно-преобразующих устройств. 1 ОЦелью изобретения являетсз повышение точности измерения за счет исключения Флуктуационной составляющей 25 постоянного тока в выходном сигнале ис"лдуемого динамического объекта, 15На Фиг.1 представлена структурная схема устройства; на Фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.Устройство содержит последова тельно соединенные генератор 1 синусоидальных колебаний, динамический объект 2, датчик Э команд, первый сумматор 4, блок 5 делителей напряжения, первый усилитель 6, первый интегратор 7, второй сумматор 8,делитель 9 напряжения, второй усилитель 10, второй интегратор 11,последовательно соединенные преобразователь 12 частоты в напряжение, третий сум матор 13, релейный элемент 14,поляриэованный переключатель 15, к второму входу которого подключен первый генератор 16 импульсов, дискретный исполцитепьньг," элемент 17 и блок 18 Фиксированных делителей напряжения, последовательно соединенные инзертор 19, компаратор 20 и реверсивный счетчик 21, к светному входу которого подключен второц генератор 40 22 импульсов, а к входу сброса последовательно соединенные цифберенцирующий усилитель 23 и линия 24 задержки, при этом выход реверсивного счет,ика 21 через последовательно 45 соединенные регистр 25 памяти и дешифратор 26 подключен к второму входу второго сумматора 8, а первый и второй входы рзгистрат ора 27 подключены соответственно к выходам генератора 1 синусоидального напряжения и инвертора 19.Устройство работает следующим образом.С генератора 1 периодических колебаний сигнал поступает на динамический объект 2, реакция которого с помощью датчика 3 команд преобразуется в цесицусоидалное иппряжение,посту Кю К 1Ч (1 Я) = -ф 31")1 и (К Если коэффициент первого делителя регулируется, как указано, пропорционально частоте Я , то можно обеспечить выполнение равенства Оl----- = Тсопят, (2)игде Т) 1,Тогда с учетом (2) выражение (1) примет вид 1ы(362Кп Т 1(3) Поскольку Т1, то можно установить 1П Т ф(4) т.е. реализация данного значения Кдействительно может быть вьптолнецас помощью блока 18 постоянных делителей напряжения, Тогда с учетом(4) получаем пающее через первый сумматор 4 наблок 5 делителей, усилитель б и интеграто 1 7. Результат интегр 1 рованиячерез второй сумматор 8 поступаетна вторые делитель 9, усилитель 10и интегратор 11,Несинусоидальное напряжение с выхода объекта путем двойного интегрирования преобразуется в синусоидальный сигнал на выходе интегратора 11,С помощью преобразователя на выходеего выделяется напряжение, пропорциональное частоте данного сннусоидального сигнала, Благодаря этому произведение коэффициентов первого К 1усилителя 6 на коэффициент К 1 блока 5 делителей оказывается пропорциональным частоте основной гармоники,поступающей с объекта, По аналогии,произведение коэффициентов второгоКусилителя 10 и К делителя 9также пропорционально частоте ЯОдновременно через блок 18 делителей с коэффициентом К и напряженияс. выходов интеграторов 7 и 11 поступают на сумматоры 4 и 8 соответственно, При наличии перечисленных обрат=ных связей передаточная функцияИ(1 сд) по Лапласу, например, первогоинтегратора 7 будет иметь вид(5) 51 О 15 20 25 30 35 что соответствует умноженной на Яидеальной передаточной функции интеграторов. Следовательно, благодаря постоянному и переменному делителям и связям интегратор 7 приобрелновые свойства: амплитуда сигнала,поступающего с датчика 3 команд,не изменяется на выходе интегратора7, а фаза сдвигается нд 90 ; постоянный сигнал сдвига или помехи в составе сигнала с датчика 3 не можетнеограниченно нарастать на выходеинте ратсрд 11,Наряду с этим интегратор 7 сохраняет свои интегрирующи свойства.Аналогично приведенному интегратор 1 также имеет единичный коэффициент передачи, и амплитуда сигналаосновной гармоники, поступающегос интегратора 7 на вход сумматора 8,не изменяется. Тем самьм сигнал первой гармоники с датчика 3 команд несмотря на двойное интегрирование(интеграторы 7 и 11) проходит безизменения амплитуды, но со сдвигомопо фазе на 180, вплоть до выхода интегратора 11,С выхода инвертора 19 получается синусоидальный сигнал совпадаюший по фазе и амплитуде с основной (первой) гармоникой несинусоидальной реакции динамического объекта.Практически в составе сигнала датчика 3 команд может быть постоянная составляющая, которая, пройдя через два интегратора 7 и 11,может привести к смещению выходного сигнала с интегратора 1. Это существенно снижает точность сравнения амплитуд и фаз входного сигнала с генератора 1 и выходного с инвертора 19, На фиг.2 изображены выходной сигнал "1" и выходной сигнал "2", смененный относительно нулевой линии благодаря сигналу "3", Из фиг,2 очевидно,что при одновременной записи на шлейовом осциллографе сигналов "1" и 3 определение фазового сдвига сигнала "2" от но сительно си гнала " 1" з атруднено. С целью ликвидации сигнала "3" в выходном сигнапе "2", последний подается на компаратор 20,который формирует сигнал "4" (фиг. 2) . При этом разность длител.:ностей положительного и следующего зд ним по вде 40 45 50 55мени отрицательногомпульсовказывдется пропорциональной величинепостоянного сигнала "3", Сигнал поступает на вхоцы реверсивного счетчика 21. При этом положительный импульс открывет вход счетчика дляпрохождения ипульсоз генератора 22в сторону заполнения, а отрицательный импульс открывает вход счетчикав сторону списывания. Тем самым посли прохождения положителього и отрицательного импульсов в счетчике окдзывдется число, пропорциональное разности их длительностей, т.е. пропорциональное величине постоянной сос"тавляющей на выходе интегратора 11,Задний фронт отрицательного импульсадифференцируется нд усилителе 23 ивыдает положительчый импульс "5" влинию 24 задержки и регистр 25 памяти. Положительный импульс нд регистр25 памяти обеспечивает запоминаниечисла счетчика 21, Задгржднньп положитеьньп импульс обеспечивает обнуление реверсивного счетчика 21.Регистр 25 памяти через дешоратор26 обеспечивает преобразование ;фрсизобретения Устройство для определения частотных характеристик динамического объекта, содержащее генератор синусоидальных сигналов, выход которого подключен к клемме для подключения динамического объекта, д к выходной клемме для подключения динамического объекта подключен датчик команд,последовательно соедиенные первый усилитель и первый интегрдгор, последовательно соединенные второй усилитель и второй интегратор, д также преобрдзовд.ель частоты в напряжение и регистратор, первый вход к,торого подключеч к выходу генератора синусоидальных сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения, в него введены последовательно соединенные первый сумматор и блок делителей напряжения, последовательо соедивого сигнала в сигнал постоянноготока, поступающий на второй вход сумматора 3. Благодаря этому уже припоявлении небольшой разности длительности импульсов "4 (г.2) происходит обнуление постоянной составляющей "3" в сигнале "2",Ф о р м ул д.Осауленко 6 Тираж 412 Подписное ого комитета по изобретениям и открытиям при 35, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ЗаказВНИИПИ НТ СССР сударстве 11роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 ненные второй сумматор и делительнапряжения, последовательно соединенные третий сумматор, релейныйэлемент, поляризованный переключатель и дискретный исполнительныйэлемент, блок фиксированных делителей напряжения, последовательно соединенные инвертор, компаратор, диЬференцирующий усилитель и линия задержки, последовательно соединенныереверсивный счетчик, регистр памятии дешифратор, а также первый и второй генераторы импульсов, выходы которых подключены соответственно квторому входу поляризованного переключателя и счетному входу реверсивного счетчика, управляющий вход которого подключен к выходу компаратора, а вход сброса - к выходу линиизадержки, выход первого интегратораподключен к первому входу второгосумматора и первому входу блока фиксированных делителей напряжения,первый выход которого подключен к второму входу второго сумматора,третий вход которого подключен к выходудешифратора, выход второго интегратора подключен к входу инвертора ивторому воду блока фиксированныхделителей напряжения, второй выходкоторого подключен к первому входупервого сумматора, второй вход которого подключен к выходу датчика команд, выход инвертора подключен квторому входу регистратора и черезпреобразователь частоты в напряжение к входу третьего сумматора,втоРой вход которого подключен к выходу блока делителей напряжения, второйвыход которого подключен к входу первого усилителя, а второй вход соединен с выходом дискретного исполнительного элемента и вторым входом,делителя напряжения, выход которогоподключен к входу второго усилителя,причем выход диффервнцирующего усилителя подключен к управляющему входу 25 регистра памяти.