Устройство для контроля динамических характеристик систем управления

(22) Заявлено О,08.8 (2 ) 3326157/18-2 тс присоединением заттвки Ро(51)М, Кл,С 05 В 23/02 Гасударственный комитет Опубликовано 30,01,83. Бюллетень МДата опубликования описания 30,01, 83(088,8) ве делам изобретений и открытий(Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИНАМИЧ ЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК С И СТЕМ УПРА В ЛЕН И Я1Изобретение относится к контролю динамических характеристик линейных систем автоматического управления, а именно частоты нулевой фазы.Известно цифровое устройство для5 контроля динамических параметров систем автоматического регулирования, содержащее последоват ел ьно соединенные генератор эталонной частоты, делитель частоты с переменным коэффи" циентом деления и цифровой управляемый преобразователь, преобразователь аналог"код, подключенный к двум параллельным цепям, каждая из которых состоит из последовательно соединен" ных множительного устройства и интег" рирующего счетчика, блок управления и логические элементы.К недостаткам этого устройства следует отнести сложность схемной реализации и недостаточно высокое быст" родействие. Сложно:ть вызвана использованием метода измерения вещественной и мнимой составляющих, основанном 2на Фурье-преобразовании . Быстродействие ограничено поисковым алгоритмом частоты нулевой фазы,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля динамических характеристик систем управления, со" держащее последовательно соединенные формирователь импульсов, преобразова" тель Фаза-код, блок переноса, сумматор, подключенный также к блоку задания номинального значения частоты ну" левой фазы и к анализатору знака фа" зы, преобразователь код"частота и преобразователь код"аналог2Устройство обладает двумя недостат" ками - ограниченными Функциональными возможностями и недостаточно высокой точностью. Первый из этих недостатков объясняется тем, что прототип позволяет контролировать только частоту нулевой фазы и не обеспечивает контроля другой важнейшей динамической характеристики систем управления " ко"зффициентз ус)(г 1 е ин, Нед;)ста чно высокая п)чность обусг)овлена изм рением фазь( между переходами сигналовчерез нуль, что приводит к существенному вггиянию помех, особенно в выходном сигнале исследуемой системы, на точность измеренияЦель изобретения - повышение точности измеоения и расширение функциональных возможностей( за счег измере- Ония коэффициента усиле(- ия сиг гемь(Поставленная цель дс)стигается тем, что в устройство) содержащее;)ориирователь импульсов, входом подключеннь(й к выходу исследуемого объекта, 3 адатч(и к час тОты нулеви фазь(., иг)следовательно соединенные анализатор знака фазы, сумматор, ,преобразователь код-частота преобрззова 20ТЕЛЬ КОД-аНаПОГ, ВЫХОДОМ ПОДКЛЮЧЕНный ко входу исследуемого Объекта,Г(ри чем выход зада ( чика нуг(евон фазысоединен со вторым входом уммдтора,второй вод преобразоватег(й2аналог - с входом а )ализатора знака фазь(, дс)полнитепьно введены первый временной селектор, счетчик им -пульсов и последовательно соединенныепреобразователь напряжение-частота,второй временной селектор .бгок де 30л ения, вы чи спи тель ао к коси-(уса, выходомфпсдкпюченный к третьему входу сумматора, первый, второй, третий входы,и выход первого временного селектора соединены соответственно с выходом З)преобразователя напряжение-частота,с выходом Формирователя импульсов ис вторым входом анализатора знакаФазы, с третьим выходом преобразователя код-аналог и с вторым входом оло..40ка деления, второй вход второго временного селектора подключен к второмувыходу Формирователя импульсов, а выход - к входу счетчика импульсов,вход преобразователя напряжение- частота объединен с входом Формирователяимпульсов,На чертеже приведена Функциональная схема устройства,.Устройство содержит задатчик 1частоты нулевой Фазы, сумматор 2,преобразователь 3 код-частота, преобразователь 4 код-аналог, исследуемыйобъект 5, формирователь 6 импульсов,преобразователь 7 напряжение-частота, 5)анализатор 8 знака Фазы, второй временной селектор 9, первый временнойселектор 10, счетчик 11 импуль сов,3 4блик 12 деления и вычисг 1 итепь 13 арккосинуса,Задатчик 1 частоты нулевой фазыподключен поразрядно к реверсивномусумматору 2, выходы которого такжепоразрядно подключены к преобразователю 3 код-частота, а выход последнего через преобразователь 4 код-аналог соединен с входом исследуемогообъекта 5, К выходу объекта 5 подключены формирователь 6 импульсов и преобразователь 7 напряжение-частота,Первый выход формирователя 6 импульсов соединен с управляющим входомвременного селектора 9. Второй выходФормирователя 6 импульсов соединен содним из входов анализатора 8 знакафазы и первым управляющим Иходом временного селектора 10, второй управляющий вход которого подключен к одномуиз управляющих выходов преобразователя 4 код-аналог, Второй управляющийвыход преобразователя 4 соединен свторым входом анализатора 8 знака Фазы. Информационные входы временныхсег екторов 9 и 10 объединены междусобой и подключены к выходу преобразователя 7 напряжение-частота. Выходвременного селектора 9 соединен с вхо"дом счетчика 11 импульсов и с первымвходом блока 12 деления, второй входкоторого подключен к выходу временного селектора 10, а выход через вы -числитель 1 3 арккосинуса к счетномувходу реверсивного сумматора 2,Устройство работает следующим об"разом.В исходном состоянии из задатчи"ка 1 частоты нулевой фазы в реверсивный сумматор 2 вводится код, пропорцисгнальный номинальному значению частоты нулевой фазы, На выходе преобразователя 3 код-частота образуется последовательность импульсов, частотакоторых пропорциональна коду, записанному в реверсивный сумматор 2,Эти импульсы поступают на преобразователь 4 код-аналог, в котором реализуется метод ступенчатой аппроксимациисинусоидального сигнала. Напряжениес выхода преобразователя 4 поступаетна вход исследуемого объекта 5, выходное напряжение которого подается наформирователь 6 импульсов и преобразователь 7 напряжение-частота, ПустьО 1) 1.1 ч гю 1 О)ь), М-. 1) В 0 ф -1)Формирователь 6 осуществляет Формирование импульсов в моменты перехода выходного напряжения системы через нуль,Выходное напряжение О (С) исслеВьй дуемой системы 5 преобразуется пре" образователем 7 в пропорциональную частоту следования импульсов(с) = К О ), (2) где К - коэффициент преобразования,10Выходная частота преобразователя 7 подается на информационные входы вре" менных селекторов 9 и 10.На управляющий вход временного селектора 9 подаются импульсы, соответ 15 ствующие переходу напряжения О (1) через нуль. Временной селектор 9 Формирует временной интервал, равный полупериоду выходного напряжения О (с) и в течение этого интервала времени/ 20 пропускает импульсы цастоты, ". с выхода преобразователя 7 на входь, счетчика 11 импульсов и блока 12 деления, За время открытого состояния селектора 9 на счетчик 11 и блок 12 деле"25 ния поступит количество импульсов, равноек 4М- -с) Чили с учетом выражений (2) и (1)301 Ь-ЧТаким образом, показания счетчика 11 импульсов пропорциональны амплитуде выходного напряжения исследу" емой системы и тем самым определяют коэффициент усиления системы,На управляющие входы временного селектора 10 поступают импульсы с вы" хода Формирователя 6 импульсов, соответствующие переходу выходного напря" жения Очерез нуль из отрицательной области в положительную и с другого управляющего выхода преобразователя 1 код-аналог. Импульсы с выхода преобразователясоответствуют мо" ментам перехода входного напряжения системы 5 через максимум. Временной селектор 10 формирует временной интервал, соответствующий фазовому ин"1 е тервалу ( - +) и в течение этого2.интервала пропускает импульсь 1 цгстоты 1 с выхода преобразователя 7на второй вход блока 12 деления, Ко" лицество импульсов, поступившее за55 это время, равноТЦ 2 +2. (в 1 ( )1 в Оь,со 5 М (4)о На выходе блока 12 деления образуется количество импульсовг 1 л:= СОвф,Э 1 о количество импульсов ггоступает навь;числитель 13 арккосинуса, на выходеко.1 орого образуется число импульсов,поопор циональное приращению частоты".Н - = К агссо 5 М . Это возможно вслед 3ствие того, цто в области частоть 1 нуевой фазы частота пропорциональнафазе с коэффи циентом пропо 11 циональ"ности К, Число импульсов Ьй вводит"ся в сумматор 2 на суммирование иливь читанис, в зависимости от знакаФазового сдвига выходного напряженияисследуемой системы 5, Этот знак оп"ределяется анализатором 8 знака фазы,который задает режим работы суммато"ра 12,Таким образом, предлагаемое уст"оойство позволяет измерять не толькочастоту нулевой Фазы, но и коэффициент усиления исследуемой системы, темсамым расширяются его Функциональныевозможности,Кроме того., устройство имеет болеевысокую точность измерения, Повышение-очности с 1 ало возможным за счетинтегральной обоаботки выходного напряжения исследуемой системы при измер ени и составляющей, пропорц ион ап ьной фазовому сдвигу, цто приводит кзаметному уменьшению погрешности измерения фазового сдвига, вносимоипомехами в вь;ходном напряжении сист емыФормула изобретенияУстройство для контроля динамицес" ких характеристик систем управления, содержащее Фоомирователь импульсов, входом подклюценный к выходу исследуемого объекта, задатчик цастоты нулевой Фазы, последовательно соединенные анализатор знака Фазы, сумматор, преобразователь код-частота, преобразо" ватель код-аналог выходом подключенный к входу исследуемого объекта, выход задатчика нулевой фазы соединен с вторым входом сумматора, а второй выход преобразователя код-аналог с Входом анализатора знака фазы, о тл и ц а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения ф; нкциональных возможностей, оно содержит первый ярманнойселектор, счетчик импульсов и последовательно соединенные преобразователь напряжение"частота, второй временной селектор, блок деления, вычислитель арккосинуса, выходом подключенный к третьему входу сумматора, первый, второй, третий входы и выход первого временного селектора соединены соответственно с выходом преобразователя напряжение"частота, с выходом форми 1 О рователя импульсов и с вторым входом анализатора знака фазы, с третьим выходом преобразователя код-аналог и с вторым входом блока деления, второй вход второго временного селектора подключен к второму выходу Формироват еля и мпул ь со в р а выход к входу счетчика импульсов, вход преобраэова" теля напряжение-частота обьединен с входом Формирователя импульсов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе Авторское свидетельство СССР И 280612, кл. С 05 В 2 з/00, 1970,2, Авторское свидетельство СССР Ц 6399, кл. С 05 В 23/02, 1975ороектор М. Лароши одпи сное ко е ак 6 8Заказ ч 55/5)В Составитель 8 нЕ, Лишни ва Техреду К.Мыць КТираж 872 ПНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий110 ИоскваЖ-Дд Раушская наб, ц, 1/Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,