Составитель-решатель характеристических уравнений систем автоматического регулирования

119009 Класс 42 пь 14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУС. А. ГинзбургСОСТАВИТЕЛЬ-РЕЯАТЕЛЬ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ УРАВНЕНИИ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ Заявлено 7 октября 1953 г. за26082455997/26 в Чинисерствмашиностроения СССРПредметом изооретения является электромеханическое устройство для решения характеристических уравнений систем автоматического регулирования, состоящее из фазовых модуляторов и потенциометров, моделирующих характеристические полиномы структурных звеньев системы автоматического регулирования, следящих систем, с помощью которых отрабатывается напряжение, соответствующее характеристическому полиному всей системы, а также электронно-лучевого индикатора корней полиномов.Предлагаемое устройство выполняет следующие функции: составляет характеристическое уравнение системы автоматического регулирования по заданным оператором звеньям и структуре системы; определяет корни характеристического уравнения системы; изображает корни на комплексной плоскости.Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно дает возможность составлять характеристические полиномы непосредственно по структуре и характеристикам отдельных звеньев системы автоматического регулирования, не прибегая к вычислению коэффициентов характеристического полинома.На фиг. 1 представлена структурная схема системы автоматического регулирования без обратной связи из трех звеньев; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема составителя-решателя характеристического уравнения системы автоматического регулирования без обратной связи; на фиг. 3 - схема системы автоматического регулирования с обратной связью; на фиг. 4 - структурная схема составителя-решателя характеристического уравнения системы автоматического регулирования с обратной связью.Характеристическое уравнение системы автоматического регулирования без обратной связи, состоящей из трех звеньев (фиг, 1), имеет вид:119009 В,(г) В,(г) В.,(г)К,Ж,К.,где: В,(г) 0(г),.0(г) - характеристические полиномы звеньев,Кь К 2, К - коэффициенты усиления.Величинй"г в общем случае является комплексной и может быть выражена в показательной форме г=б е(2) е+ У (,таз+ "з) 1 0 Поэтому характеристические полиномы звеньев также являютсякомплексными величинами:0,(г) =Ч,е "2 (г) - Ч 2 е (3)з(г) =Чзе"Следовательно, хаоактеристическое уравнение системы приводитсяк виду:Ч 1 ЬЧа(4)Пусть, например, звенья 01 и ХЭ системы являются инерционными,а звено Вз - колебательным, тогда:О,(г)= Т 1 г+1= 1,оеР 1, 1 Ч ер,(5)Вз (г) = Т, г + Т, г+ 1 = Т, - ге 1-" + Т, ре) += Ч е 1 "зМоделирование характеристических полиномов звеньев в устройстве (фиг. 2) производится также, как описано в авт. св98013Аргументы комплексных членов полиномов 2 р и ; изображаютсяфазами переменных напряжений, изменяемых с помощью фазовращателей (сельсинов с трехфазными статорами и однофазными моторами).фазовращатели приводятся в движение все одновременно от двигателяД. Модули комплексных членов полиномов Т, , Т 2 , Тз"г и Т,;изображаются амплитудами переменных напряжений, изменяемых с помощью потенциометров. При этом постоянные времени Ть Ть Т и Т 4 задаются вручную, а величиныиизменяются с помощью потенциометров, движки которых перемещаются все одновременно от двигателяД, . Единица моделируется перемснным напряжением постоянной амплитуды.Решение уравнения основано на методе обследования комплекснойплоскости. Обследование осуществляется путем спиральной или радиальной развертки независимой переменной г= р е в комплекснойплоскости.Выходные напряжения схем, моделирующих полиномы, при этомнепрерывно изменяются. Эти напряжения необходимо разделить накоэффициенты усиления и перемножить между собой. Коэффициенты1 1 1усиления устанавливаются вручную на потенциометрах -1 2Для перемножения предусмотрены следящие системы, отрабатывающиеЧ 1 Ч Чзмодули, -- ,и аргументы а ., 2 полученных величин,3Для каждого полинома предусмотрены два нуль-органа НА и НФ, НАреагирует только на амплитуду переменного напряжения, НФ - толькона фазу этого напряжения. Эти нуль-органы воздействуют на двигатель амплитуды ДЛ и двигатель фазы ДФ.119009Двигатель ДА ведет движок уравновешивающего потенциометра до равновесия, двигатель ДФ поворачивает ротор уравновешива 1 ощего фазовращателя до совпадения фаз. Двигатели ДФ поворачивают также роторы фазовращателей ФМ 1, ФМ 2, ФМз, из которых ФМ, и ФМ 2 представляют собой сельсин-дифференциалы, а ФМз - обычный сельсип. Сельсин ФМ, питается от сети трехфазного тока, в результате фаза выходного напряжения ФМз равна с 11+ х, - х Чвигатели ДА перемещают также движки потенциометров амплитудных модуляторов.В результате выходное напряжение АЛ 1 з составляет171 Д 2 Дз у (х 1-;-хз+хз)К, Кз йзЭто напряжение складывается с напряжением, равным единице, и подается на нуль-орган НО. Те значения р и р, при которых срабатывает нуль-орган, и люс корнями характеристического уравнения сйстемы,Для отсчета значений корней в простейшем случае при срабатывании нуль-органа двигатели останаиаюс 11 вс.1 нчинь 1тываются по шкалам .4 рг. и Мод.Для автомати 1 еского изображения корней на комплексной плоскости применяется электронно-лучевая трубка, экран которой изображает комплексную плоскость. С помощью линейного потенциометра П о, движок которого, вращаемый двигателем Д;, электрически соединен с синус-косинусным потенциометром П(, связанным с двигателем Д, на отклоняющие пластины трубки подаются напряжения, соз(11 и р з 1 п ;, подготавливающие развертку луча по экрану.В момент срабатывания нуль-органа на сетку трубки подается сигнал, отпирающий луч, и на экране появляется точка, изображающая корень. Путем применения трубки с длительным послесвечением можно наблюдать на экране одновременно несколько корней уравнения.Характеристическое уравнение системы автоматического регулирования с обратной связью (фиг. 3) имеет вид:(8)Первый член уравнения в устройстве (фиг. 4) моделируется так, что полиномы при этом располагаются в порядке В;, .Оз, Р 2, О 4,Второй член уравнения моделируется путем отбора выходного напряжения с ФМз. Это напряжение пропускается через амплитудные модуляторы АМ 1 и АМз, управляемые от осей отработки - - и - - следящих систем СС 1 и ССз.Третий член уравнения получается путем отбора напряжения от полинома 04(г) после потенциометра для установки коэффициента усиления 1/К 4, Напряжения всех трех членов складываются между собой и подаются на нуль-орган,119009 Предме изобретения Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРРедактор Л. А. Блатава Гр. 174 Подп, к печ. 18.И 11-59 г.Тираж 785 Цена 50 коп,Информационно-,издательский отдел,Обьем 0,34 п, л. Зак. 2909 Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Петровка, 14.Составитель-решатель характеристических уравнений систем автоматического регулирования, содержащий фазовые модуляторы и потенциометры для образования и непрерывного изменения аргумента и модуля полиномов от комплексной переменной, значения модуля и аргумента которой, обращающие в нуль характеристический полином, наблюдаются на экране электронно-лучевой трубки или по соответствующим шкалам, отл и ч а ю щи й ся тем, что, с целью ускорения и упрощения анализа систем автоматического регулирования, фазовые модуляторы и потенциометры соединены между собой соответственно операторным выражениям звеньев исследуемой системы автоматического регулирования в отдельные узлы, на выходе которых включены следящие устройства, производящие умножение модулей и сложение аргументов, относящихся к отдельным структурным звеньям системы