Устройство для определения амплитудно-фазовых характеристик системы регулирования

(72) Автор изобрете Л. Сосе опетровский ордена Трудового Красного горный институт им. АртемаЗаяви ВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ХАРАКТЕРИСТИ К СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВ А НЙ 4) УСТРОИСТ ФА ЗОВЫ ю 3Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и предназначено для экспериментального исследования динамических характеристик линейных систем автоматического управления (САУ)Известен анализатор спектра, основанный на вычислении ряда Фурье, содержащий генератор гармонических колебаний, блоки умножения, интеграторы и регист.ратор. При определении вмплитудно-фазовых характеристик этим анализатором система выводится на режим вынужденных колебаний, выходной сигнал системы умножается на сииусоидвльные и косинусоидальные колебания, в затем полученное произведение интегрируется на периоде. Нв выходе интеграторов получается значение вешественной и мнимой состввляюшей амплитудно-фвзовой характеристики 11.3 .Недостатками устройства являются низкое быстродействие и сложность и реализации блоков умножения. 2Известно также устройство для измерения амплитудных и фазовых частотных характеристик элементов и системавтоматического управления, содержашеегенератор синусоидвльных колебанийчастот, перестраиваемый фазоврвшвтель,сумматор, канал подстройки амплитуды иканал подстройки фазы 2) .Однако это устройство отличается 1 Одлительностью времени анализа, так квк, точки амплитудно-фазовой характеристики определяются путем последовательнойподачи на вход исследуемой системыряда частот, а также относительно высокой сложность , особенно его наладки.13Это объясняется тем, что каналы подстройки фазы и амплитуды содержат нелинейное звено (синхронный детектор),и, кроме этого, связаны через сумматор,что делает систему многосвязнойи нелинейной;Известно устройство для определениячастотных характеристик функционирующих объектов автоматизации, содержв 3 9302шее две группы цифровых гармоническиханализаторов, многоканальное устройство сравнения с двумя группами, В процессе эксплуатации цифровые. гармоничес,кие анализаторы выделяют амплитуднофазовую характеристику 3 1,Однако это устройство отличаетсясложностью реализации линейных вибраторов и сложностью устройств для обработки выходных сигналов линейных вибраторов, повышенной чувствительностьюлинейных вибраторов к действию помех,а также большим количеством преобразователей аналог - код,Известно устройство для определениячастотных характеристик объектов управления, содержащее генератор полигармонических колебаний, подключенный к входуобъекта.Это устройство значительно проще,так как отсутствуют линейные вибраторыдля определения скрытых периодичностейиз сигнала, поступающего на вход объекта 41,Однако и это устройство имеет повышенную чувствительность линейных вибраторов к действию помех и отличаетсясложностью в аппаратурной реализации,связанной со сложностью реализации ли -нейных вибраторов и относительно большим количеством преобразователей аналог - код,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст 35 ройство для определения амплитудно-фазовых характеристик системы регулирования, содержащее задатчик интервала интегрирования, две группы логических блоков, последовательно соединенные40 генератор частоты, первый делитель частоты и генератор функций Радемахера, выходы которого связаны с первыми входами первой группы логических блоков, вторые входы логических блоков через45 блок выделения знака соединены с выходом исследуемой системы и входом преобразователя напряжение - частоты, выход которого через ключ соединен с входом блока делителей частоты, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих корреляторов, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих логических блоков, выход задатчика интервала интегрирования соединен с управляюцшм входом ключа, 55 вход - с одним из выходов генератора функций Радемахера, а выходы корреляторов гармоник выше второй связаны с входами соответствующих регистраторовГ 41 .Пель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства,Поставленная цель достигается тем,что устройство содержит второй делитель частоты и четыре сумматора, выходы которых подключены к входам соответствующих регистраторов, причем выходы корреляторов нечетных гармониксоединены с соответствующими входамипервого и второго сумматоров, выходыкорреляторов удвоеной частоты нечетныхгармоник связаны с соответствующимивходами третьего и четвертого сумматоров, вход второго делителя частотысоединен с выходом генератора частоты,а выходы - с первыми входами второйгруппы логических блоков,На чертеже представлена блок-схемаустройства,Устройство содержит генератор 1частоты, первый 2 и второй 3 делителичастоты, генератор 4 функций Радемахера, дискретно-аналоговый генератор 5на функциях Уолша, состоящий из синтезатора 6 функций Уолша .и задатчика 7зесовых коэффициентов, исследуемуюсистему 8, преобразователь напряжение -частота 9, блок 10 выделения знака,ключ 11, задатчик 12 интервала интегрирования, две группы логических блоков 13 и 14, делители 15 и 16 частоты, две группы корреляторов 17 и 18,сумматоры 19 - 22, регистраторы 23 и24,Генератор 1 частоты, делители 2 и3, преобразователь напряжение - частота 9, ключ 11, делители 15 и 16, сумматоры 19 - 22, регистраторы 23 и24 являются стандартными элементамиизмерительной техники.В качестве устройства выявления знака выходного сигнала используется нульорган, в качестве задатчика 12 интегрирования используется счетчик самойнизкочастотной функции Радемахера, вкачестве логических блоков 13 и 14используется элемент, выполняющийфункции равнозначности, в качестве линейных корреляторов 17 и 18 используются реверсивные счетчики.Таким образом, все перечисленныеэлементы относятся к стандартным элементам измерительной техники. К нимне предъявляется особых требований,поэтому не приводятся примеры их реализации. Менее распространенными блоками в данном устройстве является ге 930268(З , . (й для второго интегратора (К=2)(о) А (1 и,)+)(о ои;ф(о) оО-"):7 А5 и,)ф) Ьи;)1,(1) зля третьего интегратора (К=З) о(о):А(Оо(;ои (О)"ооЦ)-у А (Э Зи;, (9) для четвертого интегратора (К=4)Аналогично можно получить выражение для всех генераторов, иэ которых может быть получена система уравнений. Учитывая, что количество известных равно числу уравнений, а сами уравнения, кроме двух первых, развязаны друг относительно друга, довольно просто получаются все значенияй 6 Ю)иЭп)(К Ю).Операция умножения осуществляется группой корреляторов 17 и 18, которые управляются сигналами с выхода соответствующих логических блоков 13 и 14.Определение действительной и мнимой частот амплитудно-фаэовой характеристики для Зщ. и более высоких частот определяется по показанию двух групп регистраторов 23 и 24. Показывающие приборы для Ю= Юи а= (Ш; соединены с выходом корреляторов через сумма Форы 19 - 22). На)иример, чтобы получить значение В ( щ )необходимо, согасво выражению (4), вычесть из показания коррелятора основной гармоники (Ж фФ ) показания корреляторов третьей, пятой и седьмой гармоник ( Ю = Зф; ,В) = 5 Ю.; Ж 7 Ю ). Эту операцию )выполняет сумматор 20. Аналогичную операцию, но при определении Зп ц, выполняет сумматор 19. Определенпе % (ф ю ) и) 9. (О) выполняется в сум- .6.1 А Ематорах 22 и 21 согласно выражениям (6) и (7),Таким образом, введение делителя частоты, который соединен с входом введенных логических блоков, а также соединения выходов корреляторов, определяюших нечетные гармоники, и выходов , корреляторов, определяющих гармоники путем умножения нечетных гармоник на два, соединенных с входами блоков алгебраического сложения, позволяет расши рить функциональные возможности устройства.формула изобретенияУстройство для определения амплитудно-фазовых характеристик системы регулирования, содержащее задатчик интерва(ла интегрирования, две группы логических блоков и последовательно соединенные генератор частоты, первый целитель частоты и генератор функций Радемахеоа, выходы которого связаны с первыми .входами первой группы логических бло) ков, вторые входы логических. блоков через блок выделения знака соединены с выходами исспедуемой системы и входом преобразователя напряжение - частота, выход которого через ключ соединен с входом блока делителей частоты, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих корреляторов, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих логических блоков,выход задатчика интервала интегрированиясоединен с управпяюшим входом ключа,вход - с одним иэ выходов генераторафункций Радемахера, а выходы корреляторов гармоник выше второй связаны с входами соответствукяцих регистраторов,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцепью расширения функциональных воэможностей устройства, оно содержит второйделитель частоты и четыре сумматора,выходы которых подключены к входамсоответствующих регистраторов, причемвыходы корреляторов нечетных гармониксоединены с соответствующими входамипервого и второго сумматоров, выходыкорреляторов удвоенной частоты нечетныхгармоник связаны с соответствующимивходами третьего и четвертого сумматоров, вход второго делителя частоты соединен с выходом генератора частоты, авыходы - с первыми входами второй группы логических блоков.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Авторское свидетельство СССРК 446035, кл, С) 05 В 23/02, 1972.2 Авторское свидетельство СССР, 199229, кл. Ц 05 В 23/02, 1966.3. Авторское свидетельство СССРУо 307390, кл. 05 В 23/02, 1970,4, Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2454270кл, Я 05 В 23/02, 1977. (прототип).