Устройство для определения коэффициентов дифференциальных уравнений линейных объектов

сесо- .а н ть г сн 1 я 4 и "а Союз СоветскмкСоциалистически кРеспублик СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТО РСКО ное к авт. свил-ву -01. 78 (21) 2569486/18 Дополни(22) Заявлен 6 7/38 с присоелинением заяв Государственный комит СССР ла делам изобретений и открытий(23) Прнорнте 80. Бюллетень2 иков. 81 Дата опубликования описания 08,068) 72) Авторы изобретения(7) Заявитель УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭффИЦИЕНТО. ДИффЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ ЛИНЕЙНЫХОБЪЕКТОВ Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике й может быть использовано при контроле и измерении параметров линейных аналоговых микросхем в полупроводниковой промышленности, при контроле и измерении параметров различных линейных блоков в радиоэлектронной промышленности.Известйо устройство для автоматического определения коэффициентов дифферен 10 циального уравнения линейных динамических систем, существенными признаками которого являются наличие модели в виде определенного количества интегра- торов, сумматоров и множительных15 звеньев, блока экспериментальной функции, блока сравнения в виде сумматора,. интегратора и устройства для определения модуля функции, а также автоматического оптимизатора 1.Недостатком устройства является низкая точность определения коэффициентов, дифференциального уравнения из-за наличия большого количества множительных,интегрирующих и суммирующих звеньев, причем погрешность измерения резко возрастает при измерении параметров быстродействующих объектов, Кроме того, с помощью этого устройства невозможно определить коэффициенты дробно-рациональных передаточных функциФ.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для определения коэффициентов дифференциальных уравнений, описывающих системы автоматичес; кого регулирования по кривой разгона, Устройство построено из интеграторов, сумматоров, запоминающих элементов, блоков умножения, причем интеграторы и запоминающие устройства включены в цепь тока через контакты рене, управляемые вращающимся кулачковым переключателем. По сути дела устройство представляет собой аналоговый вычислитель, который производит определенные математические операции (интегрирование, суммирование, умножение и73956т. д.) над выходным сигналом объекта(кривой разгона) по определенной программе, В результате этих вычисленийполучают значения коэффициентов дифференциальных уравнений ) 21.Одним из основных недостатков указанного устройства является низкая "точность измерения коэффициентов дифференциальных уравнений. Последнее определяется необходимостью многократного 10интегрирования сигнала, в результатекоторого накапливается ошибка.Цель изобретения - повышение точности,Поставленная цель достигается тем, 15что в устройство для определения коэффициентов дифференциальных уравненийлинейных объектов, содержащее блок умножения, ключи блок управления, блокпамяти и коммутатор введены аналогоцифровые преобразователи, блок деления,.вычислительный блок и генераторы экспоненциадьнык сигналов, выходы которыхподключены к соответствующим входамкоммутатора, выход которого соединен 25со вкодом линейного объекта и с первымвходом первого аналого-цифровогопреобразователя, выход которого подключенк первому входу блока деления, выходкоторого соединен с первым, входом блока умножения, выход которого подключенк первому входу блока памяти, выкоц которого соединен с первым входом вычислительного блока, вторые входы вычисдительного блока, блока памяти и блоха умножения подключены к первому выходу блока управления, второй выход которогосоединен со входами ключей, с первымвходом второго и со вторым входом первого аналого-цифровых преобразователей, 40второй вход второго аналого-цифровогопреобразователя подключен к выходу линейного объекта и первого ключа, выходвторого ключа соединен с первым входом первого аналого-цифрового преобразователя, третий выход блока управления подключен ко вхоцам генераторов .экспоненциальных сигналов и к соответствующему входу коммутатора.50На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2,-схема ге нератора экспоненциальных сигналов; на фиг. 3 - графики входных и выходныхсигналов.55Устройство цля определения коэффициентов дифференциальных уравнений линейных объектов содержит генераторы1-4 экспоненциальных сигналов, комму- . 0 4татор 5, линейный объект 6, аналого- .цифровые преобразователи 7 и 8, блок9 деления, блок 10 умножения, блок 11памяти, вычислительный блок 12, вТоройключ 13, первый ключ 14 и блок 15управления.Возможная реализация генератораэкспоненциальнык сигналов (см, фиг. 2)содержит усилитель 16, в цепи обратнойсвязи которого включена емкость 1 7, аво входной цепи включено сопротивление18, Выход усилителя 16 соединен с;инвертором, собраном на усилителе 19и сопротивлениях 20 и 21. Емкость 17соединена с источником 22 постоянногонапряжения при помощи ключей 23 и 24,Вход и выход усилителя 16 соединен сключами 25 и 26.Устройство работает следующим образом.Перед началом измерения в блок 10 вводится определенное количество чисел. Блок 15 управления замыкает ключи 23 и 24, при этом ключи 25 и 26 разомкнуты, емкость 17 заряжается до опреде-. ленного значения, после этого ключи 23 и 24 размыкаются. Из-за наличия положительной обратной связи напряжение на выходе усилителя 16 начинает наростать по экспоненциальному закону. В момент размыкания ключей 23 и 24 коммутатор 5 подключает выход генератора 1 ко входу линейного объекта 6. На входе.Г ф объекта появляется сигнал такого вида, как на фиг, 3 (а), а на выходе - как на фиг. 3 (б). В определенныймомент времени по команде с блока 15 управления преобразователи 7 и 8 одновременно измеряют мгновенное значение сигналов на входе й на выходе объекта 6.После деления блоком 9 выходных значений преобразователей 7 и 8 сигнал с блока 9 деления поступает на блок 10 умножения, управляемое блоком 15, а затем на блок 11 памяти . После этого замыкаются ключи 25, 26, 13 и 14, при этом конденсатор 17 разряжается, объект 6 приводится к нулевым начальным условиям. В последующий момент времени таким же образом включаются в работу генератор 2 экспоненциального сигнала и т, д, и данный цикл неоднократно повторяется с той единственной разницей, что.каждый последующий генератор генерирует экспоненциальные сигналы с различной крутизной. По прошествию циклов измерения, чйсло которых5 73986равно числу, образцовых генераторов експоненциальных сигналов, блок 15 подаеткоманду на блок 11 памяти и оно вводитданные в вычислительный блок 12, Бпок12 решает однородную систему линейныхуравнений и выдает полученные значениякоэффициентов дифференциальных ураввзний линейного объекта,Устройство для определения коэффициентов дифференциальных уравнений линейных объектов, содержащее блок ум- И ножения, ключи, блок управления, блок памяти и коммутатор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены аналого-цифровые преобразователи, блок деления, вы О числительный блок и генераторы экспоненцивльных сигналов, выходы которых подключены к соответствующим входам коммутатора, выход которого соединен со входом линейного объекта и с первым входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первому входу блока деления, вы ход которого соединен с первым входом Формула изобретения О 6блока умножения, выход которого подключен к первому входу блока памяти, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, вторые входы вычислительного блока, блока памятии блока умножения подключены к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен со входами ключей, с первым входом второго и совторым входом первого аналого-цифро-вых преобразователей, второй вход эторого аналого-цифрового преобразователяподключен к выходу линейного объекта ипервого ключа, выход второго ключа сое .динен с первым входом первого аналогоцифрового преобразователя, третий выходблока управления подключен ко входамгенераторов эксноненциапьных сигналов.и к соответствующему входу коммутатора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Абдеев 10, М. и др, Автоматическое определение коэффициентов дифферен 25 цивльных уравнений линейнык динамических систем. -Измерительная техника,1970, М 2, с, 33-3,4.2. Авторское свидетельство СССР124206, кл. 6 06 (Ь 7/481 1958.