Устройство для определения частотных характеристик линейных систем регулирования

сю.па" е.-:;: и.д ц 64 оо 951 Союз Советских Социалщстичесюа РеспубликОЛ ИСАНИНА ИЗОБРЕТЕНИЯ 61) Дополнительное к авт, саид-ву Щ Заявлено 1 76(21) 2411543/18 51) М 5 В 23/О присоединением заявкиГосударственный квмнтет СССР ле делам нзабретенн и етнрытнй(088.8) ования описан 02.79 В, Г. Ткаленко, Ю. В. Шннская, В. И. Лукин,цветаев и Л, ф. Коломойцева Л, Соседк 2) Авторы изобретени Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени горный институт нм. Артема Т 1) Заявите 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОИРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ Изобретение относится к области автоматического управления н регулирования и может быгь использовано для экспериментального исследования динамических характеристик систем автоматического управления (САУ). 5Известно устройство для. определения часгогнзх характеристик линейных систем регулирования, содержашее несколько линейных внбрагоров, входы которых соединены с выходом объекта, а выходы ц с блоком индикации. Оно содержит также генератор полигармоническнх колебаняй, подключенный к входу объекга 111Это устройство отличаегся сложностью реализации линейных вибраторов н их наладки.Известно также устройство для измерения и наблюдения частотных характернсгяк, содержашее генератор входных сигналов, дифференцнруюшую цепь с дно ф дами, ключи, активные фяльгрз и сумматоры, а также коммутатор, причем первый канал коммутатора подкпючен к сум матору формирования вешесгвенной частотной харакгернсгикн, а остальные через ключи, связанные также с выходом объекта, подключены к соо гве гсгвуюшнм акгнвнзм фильтрам, первые взходз когорзх через свои ключи соединены с упомянутым сумматором, а вторые взхО- ды через ге же ключи соединены с сумматором формирования мнимой частотной характеристики, прн этом вход объекта через свой ключ связан с генератором входных сигналов, другой вход которого через дифферендирующую цепь связан с диодом н через ключ подключен к управляюшему входу коммутатора 2 . Опнако использование этого устройства для снятия амплитудно-фазовзх характеристик затруднительно нз за чувсгвнгельнос гн к помехам, при этом необходимо через дискретные промежутки времени определять значения координат выходного сигнала. Так как выходной сигнал будет искажен действием помех, го координагз будут определяться с ощнбкой, что повлияет на точность в определении амплитудно-.4 азовой характеристики системы,Наиболее близким к изобретению техническим решением является устрейство для определения частотных характеристик систем регулирования, содержащее задиощий блок, генератор колебаний, блок сравнения, первый блок умножителей, соответствующие входы которого соединены с выходами генератора колебаний, олОки ин теГра тОров и сумма тороВ, блОк масштабирования, регистрирующий блок, и генератор зкспоненциальных функцийЭ.Это устройство имеет низкую точность определения амплитудно-фазовой характеристики промышленных систем регулирования, 1 ак как при дифференцировании импульсной переходной функции возрастает спектральная плоскость мощности промышленных помех, которая искажает результаты обработки, а также длительность времени обработки. Время обработки связано не только с длительностью процесса определения частотных характеристик контролируемой системы, но и, это главное, с длительностью времени анализа уже измеренной частотной характеристики. 13 ействительно, после определенич частотной характеристики ее следует нанести на диаграмму равного значейия показателя колебательности М и определить его значение, а заем уже судить о динамических свойствах системы.Аналогичный процесс происходит и при оценке быстродействия: следует найти частоты среза системы, а затем уже оценить быстродействие.С помощью комплексно-частотных характеристик процесс оценки показателя колебательности и быстродействия сокращается, Действительно, предположим, что мы определяем комплексно-частотную характеристику при изменении параметрао ,по прямой, проведенной под -45 к действительной Оси, и система Оказалась устойчива. Это значит, что корни характеристического уравнения находятся слева от этой прямой. Следовательно, можно с помощью комплексно-частотных характеристик оценить коэффициент демпфИРОВЙНИЯвПредположим, что необходимо определить комплексно-частотные характеристики при изменении параметра вдоль прямой, параллельной мнимой оси, и система оказалась устойчивой. Следовательно эти харакгеристики позволяют определить запас устойчивости.Целью изобретения является повыше ние точности и расширение функциональ ных возможностей устройства.Досппается это тем, что устройство содержит второй блок умножителей и блок масштабирования, выходы которогоподключены к соответствующим входам первого и второго блоков сумматоров, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго блоков интеграторов, выход задающего блока связан с первым входом блока сравнения и первым входом третьего блока сумма- горов, к другим входам которого подклкчены соответствующие выходы первогоблока интеграторов, второй вход блока сравнения подключен к входу устройства, выход связан с первым входомвторого блока умножителей, к другимвходам когорого подключены соотвегствующие выходы генератора экспоненциальных функций, выходы второго блока умножителей соединены с соответствующими входами первого блока умножителей, выходы которого связаны. с соответствующими входами блока масштабирования, а входы регистрирующего блока соединены с соответствующими выходами второго блока интеграторов и третьего блока сумматоров. В теории а в тома ги ч еского регулироЗЗфвания при исследовании линейных системдля определения показателя колебагельности, запаса устойчивости по модулю и фазе, а также для построения корневых годографов возникает необходимость в определении комплексно-частотных характеристик, т,е. характеристик, у которых в качестве аргумента используется комплексная переменная Ь =о +сд . При построении обычных амплитудно-фазовых характеристик в качестве аргумента используется только мнимая составляющая комплексной переменной 5, т.е,б аЯ. Если обратиться к геометрической интерпретации этого положения, то обычный частотный анализ основан на отображении только мнимой оси (амплитудно-фазовая характеристика), а комплексно- частотный анализ основан на отображении .всей комплексной плоскости, При экспериментальном определении амплигудно-фазовой характеристики на вход системы следует подавать синусоидальные колебания, а при определении комплекс848 О 5 1 Сос та ви тель Г. Нефедова едактор Е. Гончар Техред И, Борисова Корректор С. Шекмараз 556 по13035,иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 1014Государственного ком ам изобретений и отква, Ж, Раушскач Подписноеитета СССРкрытийнаб.; д. 4/5