Устройство для определения параметров колебательных систем

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ и 881680К АВТОРСКОМУ СИИ БИЗЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 28,09. 79 (21) 2824183/18-24 )М К 1 с присоединением заявим Й 923) Приоритет 6 05 В 23/02 Государственмый комитет СССР яо делам изобретеиий и открытийОпубликовано 151181 бюллетень Йо 42 Дата опубликования описания 15. 11 81(54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВКОЛЕБАТЕЛЬНЬИ СИСТЕМ Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для определения коэффициентов передаточных функций систем автоматического регулирования.Известно устройство, определяющее по кривой переходного процесса при единичном возмущении системы период свободных колебаний системы и отношение амплитуд двух соседних полу- волн с последующим пересчетом коэффициента затухания по приближенным Формулам и графикам 13 .Недостатком этого устройства является малое быстродействие низкая 35 точность и трудоемкость определения коэффициентов затуханий.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения динамических 20 параметров колебательных систем,содержащее кварцевый генератор,реверсивные счетчики, ключи, блоки сравнения кодов, триггер и счетчик нулевых периодов 2 . . 25Недостатком данного устройства является наличие генератора перестраиваемой частоты, схемная реализация которого для диапазона низких и инфранизких частот .достаточно слож на. Известное устройство также имеет недостаточно высокое быстродействие, так как измерение параметров системы производится на частоте генератора, равной частоте свободных колебаний проверяемого объекта.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены первый делитель, второй делитель и последовательно соединенные первый коммутатор, третий делитель, первый реверсивный счетчик, первый триггер, второй коммутатор, второй реверсивный счетчик, второй триггер, аналогоцифровой преобразователь, третий счетчик импульсов и индикатор, а также последовательно соединенные четвертый делитель и формирователь синусоидального сигнала, подсоединенный своим выходом ко.второму входу аналого-цифрового преобразователя, а входом - ко второму входу второго коммутатора, третий вход которого подключен к первому входу аналогоцифрового преобразователя, четвертый вход - к первому входу первого коммутатора, входу четвертого делителя и выходу генератора импульсов, второйвход первого коммутатора подключен ксоответствующему выходу первого счетчика импульсов, третий вход - к выходу первого триггера, а выход черезвторой делитель подсоединен ко второму входу второго реверсивного счетчика, второй вход первого реверсивного счетчика - к выходу первогоключа, третий вход через четвертыйделитель - к выходу второго ключа,выход второго счетчика импульсовко второму входу второго делителяи второму входу индикатора.Относительный коэффициент затухания определяют при однократном воздействии на проверяемую систему каккосинус угла сдвига Фаз между кривой свободных колебаний и опорнымгармоническим колебанием фиксирован-ной частоты. Известно, чтоО, с 05 Чр = ОДгде Мр - сдвиг Фазы между свободнымиколебаниями системы с периодом Т= в , и опорным коле 2 эбанием к=А воиА=Азпщ - частота свободных колебаний;А - константа. 25При о,=1 значение этого напряжения численно равно величине относительного коэффициента затухания.Тогда, чтобы исключить управляемыйгенератор, необходимо пересчитать уфазовый угол Чр с частотой м наФазовый угол Ч частоты ж,которуювырабатывает генератор фиксированной частоты и амплитуды. Очевидно,чтоМЧо Чй 35где М - число импульсов частоты Фд,соответствующей полупериоду колебаний генератора фиксированной частоты;Й 1 - число импульсов заполнениячастоте Г, соответствующее фополупериоду свободных колебаний.яа чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит блок задания1, проверяемый объект 2, нуль-орган 453 счетчик 4, кварцевый генератор 5,ключи б и 7, коммутаторы 8 и 9,триггер управления 10, реверсивныйсчетчик 11, делителя 12 и 13,счетчик 14,триггер управления 15, ревер- Яславный счетчик 16, делитель с переменным коэффициентом деления 17,де,литель 18, Формирователь синусоидаль ного сигнала 19, аналого-цифровой .преобразователь 20, счетчик 21 ииндикатор 22.Кварцевый генератор 5 соединен ссигнальными вхбдами ключей б и 7,коммутатор 8 и 9 и входом делителя 18,выход которого соединен со входамикоммутатора 9 и формирователя синусоидального сигнала 19, Выход формирователя 19 соединен со входом аналого-цифрового преобразователя 20,выход которого соединен со входомсчетчика 21, а выход счетчика 21 - б 5 с индикаторным табло 22. Выход ключа б соединен с суммирующим входом счетчика 11, выход ключа 7 - со входом счетчика 14 и входом делителя 12, выход которого соединен с первым вычитакюцим входом реверсивного счетчика 11. Выход коммутатора 8 соединен со входом делителя с переменным коэффициентом деления 17 и входом делителя 13, выход которого соединен.со вторым вычитающим входом реверсивного счетчика 11, а выход счетчика 11 соединен с триггером .10, прямой выход которого соединен со входами правления коммутаторами 8 и 9. Выходы счетчика 14 соединены с индикаторным табло 22 и установочными входами делителя с переменным коэффициентом деления 17, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 1 б. Выход коммутатора 9 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 16, а его выход со входом триггера 15, выход которого соединен с управляющими входами коммутатора 9 и аналого-цифрового преобразователя 20, Блок задания 1 соединен с первым входом счетчика 4, выходы которого соединены с управляющими входами ключей б и 7, коммутатора 8 и проверяемым объектом 2, выход которого соединен со входом нуль- органа 3. Выход нуль-органа 3 соединен со счетным входом счетчика 4.Импульс начала измерения поступает с блока задания 1 на проверяемый объект 2, формируя единичное возмущающее воздействие, и на установочный вход счетчика 4, разрешая прохождение импульсов с генератора 5 через ключ б на суммирующий вход реверсивного счетчика 11, и записывает в нем число й.Реакция проверяемого объекта 2 поступает на вход нуль-органа 3, который вырабатывает короткий импульс при прохождении выходного сигнала с объекта 2 через ноль. После первого прохождения выходного.сигнала через ноль счетчик 4 закрывает ключ б и открывает ключ 7. При этом в счетчике 14 записывается число й, соответствующее полупериоду частоты собственных колебаний проверяемого объекта 2, а на вычитающий вход реверсивного счетчика 11 с делителя 12 поступает число импульсов, равное Й 11 . К моменту второго прохождения через ноль выходного сигнала проверяемого.объекта 2.в реверсивном счетчике 11 содержится число Н-ЙЩ После этого счетчик 4 открывает коммутатор 8 и на вычитакщий вход реверсивного счетчика 11 через делитель 13 поступают импульсы с кварцевого генератора 5 с периодом,. При этом через времяфФдй(Н-). содержимое реверсивного.счетчйка 11 равно нулю, триггер 10 опрокидывает-.ся, закрывает коммутатор 8 и дает разрешение на прохождение импульсов по входу управления коммутатора 9.3 а это же время с число импульсов,прошедших через делитель с переменным коэффициентом 17 на суммирующий вход реверсивного счетчика 16, равнотмй, ) ( 8 М1..о " о"О.1"1. т.е. в счетчике 16 записываешься число; соответствующее фазовому углу и соответствующее частоте генератора синусоидального сигнала. Частота генератора синусоидального сигнала формируется путем деления частоты кварцевого генератора 5 делителем 18, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы, требуемой частоты и .скважности, а формирователь синусоидального сигнала 19 формирует из прямоугольного сигнала на выходе синусоидальный сигнал на выходе, жестко стабилизированный по амплитуде и фазе. После того как триггер 10 даст разрешение на прохождение импульсов через коммутатор 9, очередной импульс с делителя 18 открывает коммутатор 9, и на вычитающий вход реверсивного счетчика 16 поступают импульсы с кварцевого ге- нератора 5. Когда содержимое счетчика 16 становится равным нулю,триггер 15 опрокидывается, закрывает коммутатор 9 и дает разрешение аналогоцифровому преобразователю 20 на измерение амплитуды синусоидального сигнала на входе. Число импульсов, соответствующее амплитуде сигнала на входе аналого-цифрового преобразователя 20, поступает в счетчик 21 и далее на индикаторное табло 22, отображая число, соответствующее коэффициенту относительного затухания проверяемого объекта.Применение предложенного устройства позволяет сократить время измерения динамических параметров колебательных систем благодаря возможности проведения измерений при однократном воздействии на проверяемую систему и совмещения процесса измерения периода свободных колебаний с вычислением относительного коэффициента затухания. Предлагаемая схема формирования синусоидального сигнала 1 позволяет получить синусоидальный сигнал, жестко стабилизированный по фазе и амплитуде, что позволяет новы сить точность измеряемого параметра относительный коэффициент затухания системы.Формула изобретения Устройство для определения параметров колебательных систем, содержащее блок задания, подключенный своим Источники информации,принятые во внимание при экспертизе свидетельство СССР05 В 23/02, 1971.свидетельство СССР05 В 23/02, 1978 1. Авторское Р 377739, кл. С 2. Авторское 9 600529, кл. Свыходом к выходу устройства и к первому входу первого счетчика импульсов, вход нуль-органа подсоединенко входу устройства, а выход - ко вто"рому входу первого счетчика импульсов, выходом подключенного к первымвходам ключей, вторые входы которыхподсоединены к выходу генератораимпульсов, а выход второго ключа подключен ко входу второго счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностии быстродействия устройства, в неговведены первый делитель, второй делитель и последовательно соединенныепервый коммутатор, третий делитель, 20 первый реверсивный счетчик, первыйтриггер, второй коммутатор, второйреверсивный счетчик, второй триггер,аналого-цифровой преобразователь,третий счетчик импульсов и индикар 5 тор, а также последовательно соединенные четвертый делитель и формирователь синусоидального сигнала,подсоединенный выходом ко второмувходу аналого-цифрового преобразователя, а входом - ко второму входувторого коммутатора, третий вход кОторого подключен к первому входуаналого-цифрового преобразователя,четвертый вход подсоединен к первому входу первого коммутатора, ковходу четвертого делителя и выходугенератора импульсов, второй входпервого коммутатора подключен ксоответствующему выходу первогосчетччка импульсов, третий вход 40 к выходу первого триггера, а выходчерез второй делитель подсоединенко второму входу второго реверсивного счетчика, второй вход первогореверсивного счетчика - к выходу 45 первого ключа, третий вход черезчетвертый делитель - к выходу второго ключа, выход второго счетчика импульсов - ко второмувходувторого делителя и второму входу ино .дикатора./5 а 1130 филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектн Тираж 943И Государственного кделам изобретений и Москва, Ж"35, Раушс одписноеета СССРытийнаб., д.