Устройство для определения амплитудно-фазовых характеристик линейных систем регулирования

(23) ПриоритетОпубликовано 15,12.79. Бюллетень %46 3 ввуднрвтнвнный квмнтвт СССР в юни нвнбрвтвннй и нтнрытнйДата опубликования описания 17,12,79(72) Авторы изобретения В. Л. Соседка, В, Г. Ткаленко, Ю, В. Шинская,В, И. Лукин, В. А. Нецветаев, Л, ф, Коломойцеваи С. А. Харитонов Днепропетровский ордена Трудового Красного Знаменигорный институт им, Артема.(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДНОФАЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМРЕГУЛИРОВАНИЯ Изобретение относится к области ав-томатического управления и регулирования и предназначено для экспериментального исследования динамических характеристик систем автоматического управления (САУ),Контроль работоспособности систем,выбор корректирующих устройств с цельюдостижения заданных показателей качества, а также настройку параметров регу 1 Оляторов целесообразно проводить по час- ,тотным характеристикам,Известно устройство для измерения инаблюдения частотных характеристик, ко-.торое содержит генератор входных сиг 15налов, дифференцирующую цепь с диодами,ключи, активные фильтры и сумматоры,а также коммутатор на несколько каналов, причем первый канал подключен ксумматору формирования вещественнойчастотной характеристики, а остальныечерез ключи, связанные с выходом,обьекта, подключены к соответствующим активным фильтрам, первые выходы которых через свои ключи соединены с упомянутым сумматором, а вторые выходычерез те же ключи соединены с сумматором формирования мнимой частотой характеристики, при этом вход объектачерез свой ключ связан с генераторомвходных сигналов, другой вход которогочерез дифференцирующую цепь с диодоми через ключ подключен к управляющемувходу коммутатора 11.Однако использование этого устройства для снятия амплитудно-фазовых характеристик затруднительно из-за чувствительности к помехам. В устройственеобходимо через дискретные промежуткивремени определять значения координатвыходного сигнала, так как выходнойсигнал будет искажен действием помех,то координаты будут определяться сошибкой, что повлияет на точность вопределении амплитудно-фазовой характеристики системы,Ближайшим к изобретению техническим решением является устройство длякоторого связан со входом первого дополнительного интегратора, выход которого соединен с выходом устройства, авыход второго задающего блока черезвторой дополнительный интегратор связан со вторым входом блока сравнения.На чертеже предстевлена блок-схемаустройства.Схема содеркит исследуемую систе.му 1, первый и второй задающие блоки2 и 3, умножители 4, генератор колебаний 5, интеграторы 6, блоки интеграторов 7 и 8, сумматоры 9, регистраторы 10, блоки умножителей 11 и 12,блок сравнения 13, масштабные блоки14, 15 и 16, в которые входят масштабные элемейты 17, дополнительныеинтеграторы 18 и 19, блоки сумматоров20 и 21, блох регистраторов 22 и дополнительный сумматор 23,В качестве задающих блоков 2 и 3может использоваться регулируемый источник постоянного напряжения, в качестве сумматора 23 - операционныйусилитель не два входа, в качестве умножителей 4, генератора колебаний (синусоидальных и косинусоидельных сигналов) 5, интеграторов 6, регистраторов10, сумматоров Омасштабных блоков14, 15 и 16 могут использоваться обыч.ные стандартные элементы аналоговойили дискретной техники.В качестве интегратора 18 можетбыть использован также задатчик интенсивности исследуемой системы автоматического регулирования, в этом случаеинтегратор 18 шунтируется,Устройство работает следующимобразом.Первый режим - масштабирование.Этот режим проводится в два этапа,Первый этап. Выходы задающих блоков 2 и 3, блока сравнения 13 отключены от остальной части схемы. Интеграторы 19, 18 и сумматор 23 зашунтированы, Нв вход интегратора 18, аследовательно, исследуемой системы 1подается ступенчатое воздействие, С выхода исследуемой системы 1 на вход сумматора подается ступенчатый сигнал( 1 ), В установившемся режимепроизводится изменение оператором вы-ходного сигнала задекицего блока 3 дотого момента когда на выходе сумматора 23 сигнал станет равным нулю,Величина ступенчатого воздействиядолжна быть такой, чтобы установив 3 703783определения амплитудно-фазовых характеристик линейных систем регулирования,содержащее два задающих блока, выходыкоторых соединены с первыми входамисоответствующих блоков сумматоров,5вторые входы которых связаны с выходами соответствующих блоков интегратороввходы которых соединены с соответствующими выходами первого и второго масштабных блоков, ко входам ко- Оторых подключенывыходы соответствующих блоков умножителей, к первым входам которых подсоединен выход блокасравнения, а к вторым - соответствующие выходы генератора колебаний, выходы первого блока сумматоров связаны ссоответствующими входами блока регистраторов, с другими входами которогочерез третий масштабный блок соединенысоответствующие выходы второго блока 20сумматоров 2.Однако это устройство имеет низкуюточность ойределения амплитудно-фазовых характеристик промышленных системрегулирования, тек как при дифференцировании переходной функции возрастает.спектральная плотность мощности промышленных помех, которая будет искажатьрезультаты обработки; ограниченную область применения, так как системы 30. управления большинства промышленныхмехвниэМов содержат эадатчик интенсивности, Назнеченйе задетчика интенсивности вырабатывать линейно-растущий сигнал. Этот сигнал подается на выход системы управления и определяет темп разгона промышленных механизмов (механиэмыразгоняются по линейному закону; определяемому задатчиком интенсивности). Опре,деление амплитудно-фазовых характеристик этих систем с помощью известногоустройства затруднительно, так квк надоизменять вид задающего сигнала. Практически это можно сделать, если заменйть эвдатчик интенсивности блоком длявыработки ступенчатого воздействия. Нодля Этого надо провести специальные исследования для определения величиныамплитуды ступенчатого воздействия.50Целью изобретения является повышение точности устройства.,Цель достигается тем, что предлагаемое устройство содержит два дополнительныХ интегратора и сумматор, выходкоторого соединен с первым входом55блока сравнения, один вход-с выходомпервого задающего блока, другой - спервым входом устройства, второй вход703783 35 40 45 50 шееся значение выходной величины( Оо ) было номинальнымВторой этап, Интеграторы 18 и 19,а также сумматор 23 расшунтируготся.Выходы задающих блоков 2 и 3 и сумматора 23 по-прежнему отключены от "осгальной части схемы. На вход интегратора 18 подается то же самое ступенчатое воздействие. В установившемся режиме слежения с постоянной скоростью оператор изменяет: выходнойсигнал задающего блока 2 до того момента, когда на выходе блока сравнения13 сигнал станет равным нулю,Второй режим - измерение. В этомрежиме на вход интегратора 18 подается то же ступенчатое воздействие, чтои при масштабировании, предварительновыходы задающих блоков 2 и 3 и блокасравнения 13 подключаются к остальной,части схемы, На масштабных блоках 14,15 и 16 выставляются коэффициенты передачи в,соответствии с частотами, накоторых определяется амплитудно-фазовая характеристика, Например, если частоты определения амплитудно-фазовойхарактеристики относятся как числа1 ; 2: 4: 8, то и коэффициенты передачи масштабных элементов 17 в масштабных блоках 15 и 16 должны относиться как эти числа, а коэФФициенты.передачи в масштабном блоке 14 должны относиться как квадраты этих чисел, т,е.как 1: 4.: 16; 64, Наиболее простореализовать эти блоки на операционныхусилителях, Тогда коэффициенты передачи этих блоков выставляются изменениемвходных сопротивлений или сопротивленийв цепи обратных связей.С выхода задающего блока 3 снимается сигнал Ь ( оо )с выхода задающего блока 2 снимается сигнал Я (со );с выхода сумматора 23 - сигнал (со)-Ч-Ч(к,где Ч Я) - реакция системына линейно растущий сигнал, В блокахумножителей 11 и 12 происходит умножение сигнала И(т)-ЧИ)-Ч 1 с) навю юЬ и соЬ Жг 1 На выходах блэка интеграторов 7 формируются сигналыНа выходах блока интеграторов 8 формируются сигналы аЩсой-Ч 11)- Ч(ооЧ сов:в; 1 МНа входы регистраторов 10 поступают сигналы, пропорциональные %еЧЧ Ц цо;) в ЗгЧ 1 оз;). 6Количество точек амплитудно-фазовыххарактеристик, определяемых одновременно,зависит от количества задаваемых час, тот,5 По сравнению с известными устройствами данное устройство повышает точность определения амплитудно-фазовыххарактеристик и дает возмояность определить амплитудно- -фазовые частотные11характеристики при подаче на вход исследуемой системы линейно растущегосигнала,Это устройство может вычислятьамплитудно-фазовую характеристику и15при подаче на вход системы ступенчатого,воздействия, для этого необходимоисключить из работы (зашунтировать)интеграторы 19 и 18, задающий блок 2,сумматор 23, блок сумматоров 21, масштабный блок 16, а также перекоммутировать попарно выходы генератора колебаний 55 Ю Ю( Ф, и СОВЫЧастотные методы анализа системрегулирования широко применяются какпри расчете систем регулировайия, таки при их наладке. Имея экспериментальную амплитудно-фазовую частотную характеристику, можно обоснованно изменятьструктуру системы или-ввести корректирующее устройство, что сократит времяналадочных работ. формула изобретения Устройство для определения ампли-,. тудно-фазовых характеристик линейных систем регулирования, содержащее два задающих блока, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих блоков сумматоров, вторые входыкоторых связаны с выходами соответствующих блоков интеграторов, входы которых соединены с соответствующими выходами первого и второго масштабныхблоков, ко входам которых подключены выходы соответствующих блоков умножителей, к первым входам которых подсоединен выход блока сравнения, а к вторым входам - соответствующие выходы генератора колебаний, выходы первого блока сумматоров связаны с соответствующими входами блокарегистраторов, с другими входами которого через третий масштабный блоксоединены соответствующие выходы второго блока сумматоров, о т л и ч а юРедактор И, Шуб ПодписноеССР з 7810/40 Тираж 1015 ЦНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Раушсрытийкая наб., д. 4/5 ал ППП "Патент щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержитдва дополнительных интегратора и сумматор, выход которого соединен с первйм входом блока сравнения, один входс выходом первого задающего блока,другой - с первым входом устройства,второй вход которого связан со входомпервого дополнительного интегратора,выход которого соединен с выходом уст 3 8ройства, а выход второго задающего блока через второй дополнительный интегратор связан со вторым входом блока сравнения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 287160, кл, 605 В 23/02, 1966,2, Авторское свидетельство СССРМ 375626 кл, 805 В 23/02, 1972,ВасильевУрка Корректор Г. Назарова ород, ул, Проектная, 4