Устройство для оценки быстродействиядинамических систем второго по-рядка

Союз СоветскнкСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в 847281(51)М. Кд. С 05 В 23/02 Гасудерстеенный комитет па делам изобретений н атнрытий) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ ВТОРОГО ПОРЯДКА Изобрете ной технике но для изме мических харак ия а систем вт н еоеской10ется правлееет невы 15ии колебаторого поряд 1 ражают сРГ - +2 тижения поставленнои введены первый блок блок опорного сиг ательно соединенные елительный блок, блодо ц олебательно одного прошен ре ие которого, характере функции цесса, имеет видг сФ: -а (со ри ер устроиствота времен еалантеюс)1, (1) после ирующ сравие относится к измеритель 3и может быть использоваристик различного род орпорядка,Известно устройство для измерединамических характеристик 11.Однако данное у тройство имеетвысокую точность измерения переходго процесса.Наиболее близким по техничсущности к предлагаемому являустройство, содержащее блок уния и ключ 1,21,Указанное устройство имсокую точность при измерентельных процессов,Цель изобретения - повышение тоности измерения. нения и второй блок отсчета времени, причем первый вход ключа подсоединен к входу устройства, второй вход - к первому выходу блока управления, вы-, ход - к первому входу интегрирующеделительного блока, второй выход блока управления подсоединен к выходу устройства, третий выход - к входу первого блока отсчета времени и второму входу второго блока отсчета времени, выход первого блока отсчета времени подключен к второму входу интегрирующе-делительного блока, а второй вход блока сравнения - к выходу блока опорного сигнала.Движение системы в ка)па - стационарное решение,После приведения функциикотносительным величинам 103,:(СР 0; :Сй; Р:Ы,),получимР)хх-О СОЪХХ41 ОХ 1)55.1Предлагается функцию (5) интегрировать и делить на текущее времяХ (3)и : - ДАХ (Ъ) В силу справедливости решения (2),выражение (3) записывается в виде Р Р):1- - " + Р- Е (1,Р 1, (4) х Ь;О х 1. Ю"(14555-)СОЬ 444)55 1 ) Для того, чтобы на любом потен 30 циальном уровне функция имела однозначное значение, необходимо, чтобы первая производная по 1 от получен. ного выражения (4) была положительной при значениях А от О до А а т.е.с 1- )ц. (А) 7 о (б) Подставим выражение для И-"(.4 Я:7)Ь+Р , Я"-13 Ь)Е-"- 5155 -1)СОВ)ХД 1 ) 45ХПосле приведения правой части неравенства (6) к одной тригонометрической функции и возведения в квад. рат преобразованного соотношения, окончательно запишем 41) (7) Р+2 Р Я ф 1 ъ ) аПолученное неравенство (7) является основным при определении эффективности первого цикла интегрированиеделение, путем разрешения неравенства(7) относительно коэффициента 5 взаданной области значений О ( ( Х, хПроцесс установления амплитудысчитается законченным при 1 ) 3, когда текущее время больше трех постоянных времени динамической системы. Вэтом случае неравенство ( 7) выполняется, если коэффициент Ь не превышает5"2,8 т. е. Юо с. 2,8 сС(решение полученочисленным методом на ЭВМ),Аналогичным образом определяетсяэффективность второго (1 =2) и последующих циклов интегрирование-деление. Во всех случаях определяетсяобласть значений коэффициентов 5при которых выполняются соответственные неравенства. С каждым цикломинтегрирование-деление увеличиваетсяотношение параметров оЭо и с 6, при которых функция колебательного переходногопроцесса, преобразования путем многократного интегрирования-деления в функцию монотонную, позволяет однозначноопределить быстродействие.Уровни опорного напряжения Ооп , скоторыми сравнивается исходная функция(Ь),являются функциями от коэффициентов 1:) и, на каждом этапе интегрирование-деление, имеют разные функциональные зависимости, вполне определенные при известных 070 и С 6,На чертеже показана блок-схема устройства.Устройство содержит ключ 1, интегрирующе-делительный блок 2, блок 3 сравнения, блок 4 управления, блоки 5 и .6отсчета времени, интегратор 7, блок 8деления, коммутатор 9, блок 10 опорного сигнала.Устройство работает следующим образом,Сигнал единичного включения с выхода блока 4 управления воздействует на источник исследуемого переходного процесса, где вызывает реакцию в виде переходной функции Г,поступающей на ключ 1. Одновременно,сигналом(з 1 с 1 п 11) открываетсяключ 1 для прохождения функции 1 1 С)в блок 2, запускается блок б отсчетавремени и открывается блок 5 отсчетавремени, на выходе которого появ5 847281 6 ляется функция в виде текущего време- ных зависимостей. В момент совпадения ни С, поступающая на делитель 8. Сиг- значений двух функций при равенстве нал опорного напряжения О ; и функции-(59 п Ф 1)2 Ф (с) на выходе блока 3 сравненияф Ус выхода ключапоступает в первый 5 появляется импульс окончания работы, интегратор 7, на выходе которого поступающий в блок 6 отсчета времени. появляется Функция Время, зафиксированное в блоке 6 отаЬчета времени, равно времени переходФ(с) с 1ного процесса установления амплитуды.о)0 Следовательно, предлагаемое устПосле деления результата интегриройство для оценки быстродействия рования на текущее время в блоке бдинамических систем второго порядкапозволяет повысить точность измеренияпри Ъ =1,8 на 4871 при Ь =2,815 на 27,67.; при Р =10 на 167 чтодает возможность, исходя из требуемой точности измерения, эффективноиспользовать его при построении измерительных систем подобного рода,20 вторично интегрируется, а результатинтегрирования делится на текущеевремя й, После многократного интегрирования-деления на выходе е блока8 деления имеется функция формула изобретения Опорное напряжение Оо, пропор 25 циональное отношению И / с 6, подается в блок 3 сравнения, где сравнивается с функцией Я (й).Перед началом проведения измерений, по соответствующим Функциональным зависимостям, определяется опорное на 30 пряжение Ооп, соответствующее преобразованной Функции 1(й), при этом переключатель 9 коммутатора (не показан) устанавливается в такое положение, при котором на вход блока 3 срав 15 кения поступает только функция И (й). Функция А,(й) или "исло циклов интегрирование-деление и в свою очередь определяются для о.ношения ОЗО/ 66 Шкала блока 10 опорного сигнала отграЮ дуируется в значениях 1 э для каждого цикла интегрирование-деление, т.е, для каждого числаТаким образом, в блоке 3 сравнения45 новое опорное напряжение Оо сравнил вается не с колебательно-изменяющимся напряжением функции переходного процесса, а с монотонно-изменяющимся, что позволяет избежать неоднозначности50 оценки времени установления амплитуды, т.е. быстродействия.Узел 3 сравнения выполняется в виде порогового устройства, осуществляющего сравнение двух функциональУстройство для оценки быстродействия динамических систем второго порядка, содержащее блок управления и ключ,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности измерения,в устройство введены первый блокотсчета времени, блок опорного сигнала и последовательно соединенныеинтегрирующе-делительный блок, блок,блок сравнения и второй блок отсчетавремени, причем первый вход ключаподсоединен к входу устройства, второй вход - к первому выходу блокауправления, выход - к первому входуинтегрирующе-делитепьного блока, второй выход блока управления подсоединен к выходу устройства, третий выходк входу первого блока отсчета времении второму входу второго блока отсчетавремени, выход первого блока отсчетавремени подключен к второму входуинтегрирующе-делительного блока, авторой вход блока сравнения - к выходу блока опорного сигнала.3Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Авторское свидетельство СССРУ 483654, кл. О 05 В 23/02, 1976,2. Авторское свидетельство СССРУ 643843, кл; 6 05 В 23/02, 1979. Филиал ППП Патент , г.ужгород,ул.Проектная 497 74 Тираж 940 НИИПИ Государственногопо делам изобретений 113035, Москва, Ж,митета ССоткрытийушская наб., д.4