Устройство для контроля динамических систем

ОПИСАНИЕ ИЗОБР ЕТЕ Н И Я К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 07.10,80. Бюллетень37 по делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 28.10.80(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМИзобретение относится к технике контроля динамичесиих систем,и может найти применение при контроле систем автоматического управления.Известно устройство .контроля динамических систем, основанное на определении отклонения временной характеристики объекта от эталонной 11, Оно содержит гевар атэр стимулирующих воздействий, епектральный анализатор и суммирующий блок. Однако с помощью этого устройства весьма сложно олределить отклонение временной характеристики объекта от эталонной. Наиболее близким техническим реше.нием,к изобретевию является устройство для контроля систем, содержащее генератор стимулирующих воздействий и спектральный анализатор, соедин:ненные с динамической еистемойсуммирующий блок, связанный с блоками 1 сравнения,и оценки результата, блок вычитающих устройств, соединенный со спектральным анализатором, и блэк,ювадраторэв, соединенный сумморующим блэка,м 12,Недостатками этого устройства являются невозмоиность,производить контроль динамических систем в процессе функционироваяия в,рабочем режиме и,недостаточная помехоз а,щищенность:кон проля. Целью изобретения является получениевозможноспи производить контроль динамических систем в процессе функционирования,в рабочем реииме и повышение поиехозащищенности устройства.Эта цель достигается твм, что в устройство для контроля динамических систем, содержащее генератор стимулирующих воздействий, подключенный первым выходом О к выходу устройства, .и блок алгебраического сдммирования, связанный выходом через последовательно еоединенные блок квадраторов, суммирующий блок и блок сравнения со входом блока оцевки резуль тата, введены последовательно соединенныемасштабирующий блок, блок апериодических звеньев, коммутатор,;масштабирующий суммирующий блок, блок, ключей и блэк интеграторав, выход которого подключен ко входу блока алгебраического сумкоирования. Второй вход блока ключей соединен со вторым выхОдом генератора стимулирующих,воздействий, а,вход масштабирующего блока - со входом устройства.25 На чертеже приведена функциональнаясхема устройства.Оно содержит генератор стимулирующих воздействий 1, объект контроля (динамическую систему) 2 масштабирующий ЗО блок д, блок апериодических звеньев 4,(2) 50 60 коммутатор 5, масшта(би)рующий су)мм(и)рующий бло)к,б, блок )ключей 7, блок (и)нтеграторов 8, блок алгебраического суммирования 9, блок квадраторэв 10, сум)мирующий блок 11, блок арап(нения 12 и блэк оценки ,результата 18.На чертеже обозначены У 1, с/;, 1 - эталонные,налряжени)я, прэпэрциэнальные по .величине но)м(инальным значеггиям соответственно первого, 1-го )и и-го )коэффициен. тов разложения (Фурье) сс;, симлульсной весовой) х)а(рактеристики объекта,контроля (дина/мичеакой системы) 2 Йимеющие знаки, обратные знакам указанных кафф)иниентэв; ЬУ - эталон- НЕ:Нианряжен)и, П)рОПОрцИОНаЛЬНОЕ ПО ВЕ- личине )овадрату допустимого значения ареднеквад)ратичного отклонения весовой хабр актер)истики,контрол)ируемой системы Й от номинальной характеристики Й. Устройсто работает следующим образом.На )вход фу(нкционирующей в рабочем )режиме,контроли)руемой динам)ичеокой системы объекта 2 поступает с предыдущего объекта рабочий аигнал х, Дополнитель,но с первого выхода генератора 1,на тот же вход системы 2 подается не кэррелированное с сипнало)м х(1) и)спытательное (стимулирующее) кусочно-постоянное воздействие пипа псевдослучайной, двоичной последователннэсти (нап(р)имер, М-последовательности) с с нулевым математически)м ажихан/ием и периодэм, соответствующим (времени )корреляции Т взаимно-корреляпионной фун(кци)и Р(Ц пробного воздействия и реа)книи объекта 2 у(1) на суммарное воздействие При этом )на выходе блока д вози)икаетс)игнал, пропорциональный по )велич(ине где 5 о - спектральная .плотность мощности периодического .двоичного шума с; Д - временной (м а сштаб. В результате воздействия сигнала (2)на вход блока 4 с постоянньгми времени 1т,=, - , 1=1, 2 и, (3) п 1 д где Ь 1 эп)ределяетсй видом используемого для ап)прокаимаци)и сигнала Р,бааиса ортонормированных на интервале (О,функций(О По)следиие связаны с входным воздействием уф(Ц вы)р/ажен,иемт.У(1) = 1 У) (/ - с)еД;, / - -1,2, , пт, (5)о 5описывающим процессы на выхадах линейных звеньев с импульсными переходными функциями Сигналы у;(1) с помощью ком)мутатора б и блока б преобразуются соглаано выраже нию У/И) =г/, у,(8)1 = - , 2,и,. (7) Напряжения, сни(маемые с выходов блока б, црохо(дя через блок 7, модулируются кусочно-постоян)ны)м сигналом с(1), поступающим оо )вторэго выхода генератора 1 , (с первого и второго выходов генератэра 1 подаются одина)ковые аипналы),дф;(1) = ИЯ в)дп сЯ, г = 1,2 и (8) 40Полученяые таиим образом сигналы на вы 45 ходах блока 7.поступают;на входы блока 8, где преобразуются в соответствии с выражен)ием с,(/) =-( дс(/У(/, 1 = 1,2, , а. (1( о Уч)итывая аказанное, м)ажно записать 55 соот(ношение, связьгвающее (выходные аиг,налы блока 8 с входными сигналами блокад, в ниде При эписа)ином (выше пробном воздейст 65 вни с(1) и времени анализа ангнала у(соответствует времеви корреляции функции Й,у,8 )Т=й.й. Т (12)где Й) 2, М ) 511;1Тот( ТО - диавретность пробного воздействия с(1);т - постоявные времеви звеньев кон. пролируемой динамичеакой системы; 1 - :количество звеньев,когда обеспечивается в полосе частот вонтролируемого объекта равномерность ,спектральной плотности мощности 5 о, и при таких постоя(нных времени апериодических звеньев блока д Т;, что сдопуспимой погрешностью можно вренебречь величинами в момент времени 1=Т напряжения на выходах блока 8 будут с достаточной точностью отображать величины коэффициентов разложения С; взавмно-ворреляционной фувкции Я,у (импульаной переход ной функции объекта 2 Й(1) по базисусрф)1). При этом с - с;(Т), 1= 1,2 а. (14) Количество составляющих базиса 1 у;, .выбирается, исходя из необходимой точ. ности аппроксимации импульсной характеристики объекта 2 Й(1). Видбазисной системы (определяется необходимой точностью представления Й при малом и) и величины постоянных времеви Т;,меняютоя с помощью перестройки блоков 4 - б.Зафиксированные в момент времени 1 = Т,напряжения (14) далее суммируются в блоке 9 с напряжением У 1 У; У . Полученные сигналы возводятся в квадраты блоком 10, выходные сигналы которого суммируются блоком 11. Вычисленный интегральный параметр контроля (квадрат среднеквадратическото отклонения импульсной характеривтнки контролируемой си стем ь объекта 2 Й(1) от номинальной Й) 5 10 15 20 Зо 35 40 45 аравнввается в блоке 12 с допустимым значением, и по величине отклонения блок 18 выдает одинак нз сигналов Годен или Не годен.При,контроле состоявия динамической аистемы используются овределенные цри синтезе ее номинальные значения коэффициентов Фурье с с , с, однозначно отражающие (поведевие номинальной импульсной характеристики системы Й и допустимое значение интепрального параиепра контроля:Введение в устройство масштабирующего блока, блока . апериодвчеаиих звеньев, коммутатора, масштабврующего суммирующего блока, блока ключей и блока интеграторов позволяет расширить функцио. :нальные возможвости устройства и повысить помехозащищенность контроля, что в итоге приводит к увеличению эффеквивности использования устройства для контра ля динамичеавой системы. Ф о р м у л а,и з о б р е т ен,и я Устройство для,контроля динамических аистемсодержащее генератор стимулируюш 1 их воздействий, подключенный перовым выходом к выходу устройства, и блок алгебраического суямировакия, связанный выходом через последовательно соединенные блок квадраторов, су 1 ммврующий блок и блок сравнения со входом блока оценки результата; о т л и ч а ю,щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащишенности ,устройствав него введены последовательно соединенные м асшта 1 бврующий блокблок апериодических звеньевкоммутатор, масштабирующий суммирующий блок, блок ключей и блок интеграторов, выход, которого подключен ко входу блока алгебраичеакого суммирования, втерюй вход блока ключей соединен со вторым выходом генератора стимулирующих воздействий, а вход масштабирующего блока - . со входом устройства. Источниии информации, принятые во внимание 1 при экспертизе:1. Приспосабливающиеся автоматичесиие системы. М., Иностранная литература, 1963, с, 408 - 410.2. Авторское свидетельство489086, кл. б 05 В 23102, 6 06 Р 15/46, 1973 (прототип),Патент ип. Харьк. фил, п Заказ 1300/1291 Изд. Мо 479 Тираж 956НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное открытий