Устройство для определения постоянных времени нестационарных инерционных звеньев

ОП ИСАНИЕИ ЗОБРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М; Кл. 6 05 В 23/02 с присоединением заявки-Государственный ноннтет Совета Мнннстрав СССР оо делам нэобретвннй и аткрытнй(43) Опубликовано 25,03,77.Бюллетень11 (4 б) Дата опубликования описания 08.07.77(72) Авторы изобретения В. Л. Соседка, В. И. Шурыгин и А. И. Евсеев Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени горный инсвгитут им. Артема(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННЫХВРЕМЕНИ НЕСТАИИОНАРНЫХ ИНЕР)1 ИОННЫХ ЗВЕНЬЕВ Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано при создании измерительной аппаратуры.Известно устройство дпя измерения постоянных времени инерционных звеньев систем автоматического регулирования, в ко- тором интегрируется разность напряжений на входе и выходе исследуемого звена.-Однако с помощью этого устройства, во первых, невозможно определить постояннув времени нестационарных инерционных звеньев (можно определить лишь среднюю постоянную времени, которая может значительно отличаться от постоянной времени на рабочем участке); во-вторых, невозможно определить постоянную времени инерционных звеньев с запаздыванием, При наличии в звене запаздывания при интегрировании разности входного и выходного сиг- е налов,величины площади, численноравной постоянной времени, будет увеличена .:на площадь, равную произведению времени запаздывания на установившееся значение ординаты выходного сигнала, что вызовет р существенные искажения в определении постоянной времени, и,в-третьих, устройству свойственна низкая точность в определении электромагнитной постоянной времени. При некоторой ошибке в установке коэффициентов передачи по каждому входу, а также в установке коэффициентов передачи по каждому входу, а также при незначительном изменении динамической характеристики исследуемого звена в установившемся режиме появится ошибка, которую интегризм рует интегратор, что может привести к ошибкам в определении постоянной времени исследуемого звена. Кроме того, канал по току имеет значительный коэффициент усиления, Дрейф усилителя канала по току передается на интегратор, что затрудняет измерения малых постоянных времени.Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство дпя определения постоянных времени. Оно содержит интегратор, выход которого подкпючен к входу измерительного блока и два масштабных блока, вход первого из которых связан с выходом инерционного зве-,ьа а его ВхОд сОедииен с Одним из Входов ключа, Другой вход ключа подключен к источнику эталонного напряжения, а выход ключа соединен с входом второго масштабного блока. Однако и это устройствоим ет ряд недостатков, которые сужают область его применения, К ним относятся;невозможность определения постоянных. времени иестационарных инерционных звень ев. Если постояннаяврвмени звена меняв"г- щ ся во время процесса, то интегрируя разность эталлонного сигнала и сигнала пропорционального кривой переходного процесса, определяют среднюю постоянную времени, ко-.орая может значительно отличать я ся от постоянной времени на рабочем участ ке;невозможность определить постоянныв времени инерционных звеньев с запаздыванием, так как при наличии в инерцион- щ ном звене запаздывания интеграл разности будет увеличен на величину площади ему пропорциональную, что приведет к существенным ошибкам в определении постоянной времени; Инизкая точность в определении электро магнитной постоянной времени, Этосвязано с тем, что в установившемся режиме на вход интегратора подаются шумы и ошиб ки масштабирования, которые, интегрируясь 36). приводят к большим ошибкам в определении постоянных времени. Цель изобретения - расширение области применения и иовьцпения точности устрой- Ее ства.Это достигается тем, что устройство содержит формирователь управляющего сиг нала и четыре доподнительньос ключа, управляющие входы которых подключены к 46 ,соответствующим выходам формирователя управляющего сигнала, вход которого сое-,динен с выходом первого масштабного бло ка, который через последовательно соединенные первый и второй дополнительные 45 ключи подключен к одному входу интегратора, к другому входу которого через последовательно соединенные третий и четвертый дополнительные ключи подключен выход второго масштабного блока" .,щНа фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг., 2 - диаграмма ,поясняющая работу функциональной схемы.функциональная схема устройства 1 содержит интегратор 2, на два входа, под- бб ключенный к его выходу измерительный блок 3 и масштабный блок 4, ключи 5 и 6, масштабный блок 7, ключи 8 и 9, источник эталонного напряжения 10, ключ 11, инерционное звено 12 и формирователь управ ляющего сигнала 13 с выходами 14 и 15. Вход 16 формирователя управляющего сигнала 13 служит для настройки последнего.Работа. устройства подразделяется на два режима.Первый режи м"Установк а. Интегратор 2 работает как сумматор. Коэффициенты передачи масштабных блоков 7 и 4 равны нулю. По входу 16 формирователь управляющего сигнала 13 настраивает 1 ся так, чтобы на его выходах 14 и 15 были сигналы, по которым ключи 5, 8 6, 9 были замкнуты.В этом режиме осуществляется установка необходимых коэффициентов передачи масштабных блоков 7 и 4. Для этоге нуж-, но подать, ступенчатое воздействие на вход инерционного (исследуемого) звена 12.Ключ 11 замыкается одновременно с по дачей сигнала на вход исследуемого звена 12. Полярность напряжения источника .эталонного напряжения 1 О может быть "любойважно только, чтобы она была ,всегда противоположна полярности йапря-. жения на выходе исследуемого звена 12,. По окончании переходного процесса в исследуемом звене 12 устанавливаем по. измерительному блоку 3 максимальное значение напряжения на выходе интегратора 2 увеличением коэффициента передачи масштаб. ного блока 7. Затем, увеличивая коэффициент передачи масштабного блока 4, добиваемся нулевых показаний измеритель- кого блока 3. После этого по входу 16- перестраиваемформирователь управляющего сигнала 13так; чтобы на его выходе 14 появилсясигнал на замыкание ключей 5, 8 вмомент,;соответствующий началу (точка А на фиг.2)участка А-Б характеристики исследуемогозвена 12, на котором определяется постоянная времени. На выходе 15 формирователяуправляющего сигнала 13 сигнал, по кото-рому ключи 6, 9 замкнуты, существуетвсе время и пропадает в момент, соответствующий концу участка А-Б характерис-.тики (точка Б). Убрав воздействие с входаисследуемого звена 12 и по окончаниипереходного процесса в нем,переводим сумматор-интегратор 2 в режим интегрирования.Второй режим фРаботаф,В этом режиме осуществляется определение постоянной времени на том участке харжтеристики исследуемого звена 12, которыйзадан настройкой формирователя управляю-,щего сигнала 13 в режиме фУстановкаф.Для определения постоянной временинеобходимо вновь подать на вход исследуе551613 мого звена 12 ступенчатое воздействие той же вепичины,что и в режиме "Установка"После подачи ступенчатого воздействия на вход исследуемого звена 12 срабатывает ключ 11 и на выходе масштабного блока скачкообразно. появляется напря- жение ОнТ=1и и где О. - напряжение на выходе источника. эталонного напряжения 10;К - коэффициент передачи масштабно: го блока 4.Через время запаздывания 6 (см, фиг.2),Уисследуемого звена 12 начинает расти напряжение на выходе масштабного блока 7.О,=К, Огде О- напряжение на выходе исследуемого звена 12,- коэффициент передачи масштабногоаблока 7.Как только это напряжение достигнетвеличины 0, соответствующего началуучастка (точка А) характеристики исследуемого звена 12, на котором определяется25постоянная времени, на выходе 14 формирователя управляющего сигнала 13 появляется сигнал на срабатывание ключей 5 и 8.Эти ключи замыкаются и сумматор-интегратор 2 начинает интегрировать разность на- фпряжений с выхода масштабных блоков 7и 4. Устсойство для определения пос 1 оянныхвремени нестационарных инерционных звеньев,содержащее интегратор, выход которогоподключен. к входу измерительного блока, идва масштабных блока, вход первого из которых связан с выходом инерционного звена, вход .которого соединен с одним иэвходов ключа, другой вход которого подключен к источнику эталонного напряжения,а выход ключа соединен с входом второгомасштабного блока, о т л и ч а ю ш е ес я тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности устройства, оно содержит формирователь управпяюшего сигнала и четыре дополнительных ключа, управляющие входы которых 50подключены к соответствующим выходамформирователя управляющего сигнала, входкоторого соедияен с выходом первого масштабного блока, который через последовательно соединенные первый и второй допопнительные ключи подключен к одномувходу интегратора, к другому входу которого через последовательно соединенныетретий и четвертый дополнительные ключиподключен выход второго масштабного блока. При достижении напряжением О на вы-"ходе масштабного блока 7 величины О6,соответствующей концу участка (точка Б)характеристики исследуемого звена 12,на котором определяется постоянная времени, на выходе 15 формирователя управ-ляющего сигнала 13 пропадает сигнал иключи 6 и 9 размыкаются. Эти ключи отключают оба входа сумматора-интегратора 2 от выходов масштабных блоков 7и 4, Сумматор-интегратор 2 перестает ин 4 Ьтегрировать без сброса результата интегрирования, а. результат интегрирования покажет измерительный блок 3,Как видим (см. фиг, 2) эа время интегрирования Ф, сумматор-интегратор 2 проинтегрирует разность двух напряжений; одного постоянного - величиной О а другого изменяющегося от Оч до О т.е. на величину О, Измерительный блок 3 на выходе сумматора-интегратора 2 по окончании интегрирования покажет напряжение О , пропорциональное плошади б на фиг. 2. Постоянная времени Т на участке (А-Б) характерстики исследуемого звень 12, которая была задана с помощью формирователя управляющего сигнала 13, определяется как где Т -постоянная времени интегрирои, вания сумматора-интегратора.В настоящее время определение постоян.ных времени нестационарных инерционных 1 звеньев с запаздыванием, а также постоянных времени на отдельных участках кривой разгона осуществляется только спомощью осциллографического метода, тре буюшего значительных затрат времени - . до трех часов на снятие и обработку одной осциллограммы. Устройство позволяет эти постоянные времени определять значи.тельно быстрее - до 5 минут на одно из мерение. Л так как практически любая сис:тема автоматического регулирования содержит нестационарные линейные звенья, то .становится очевидной необходимость устройства, которое позволяет снизить затраты времени на наладку систем автоматического регулирования и повысить качествоналадочных работ. 1 формула изобретения551613 Составитель В, Васильевхред С. Беца Коррректор Л. Веселовская дакт ончар аказ 123/25 цниипи ССС 303 иал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 1095арственного комитетпо делам изобретенийМосква, Ж, Рауш ПодписноеСовета Министри открытийая наб., д. 4/5