Устройство для определения динамических характеристик

(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИ ХАРАКТЕРИСТИКперИзобретение относится к автомати ке в частности. к устройствам определения динамических характеристик устройств и блоков автоматических систем, и может быть использовано для определения характеристик устройств различного назначения,Известно устройство для определения частотных характеристик ис" ледуемого объекта при подаче н его вход единичного воздействия, содержащее дифференцирующий блок, соединенный с выходом объекта, блок записи и считывания, вход которого соединен с выходом дифференцирующего блока, а выходы - с первыми входами блоков умножения, генератор гармонических сигналов, выходы которого соединены с вторыми входами первого и второго блоков умножения, выходы которых соединены с входами первого и второго интеграторов, вые выходы которых соединены с входами функционального блока, выход которого и выход соответствующего интегратора соединены с входами блок деления и регистрирующее устройство, входы которого соединены с выходами интеграторов, блока деления и функ" ционального блока В .Однако данное устройство имеет невысокую точность в определении характеристик объекта: особенно при наличии помех, ограниченные функцио 1 фнальные возможности и сложно в изготовлении, так как состоит из значительного числа различных по назначению и структуре блоков и устройств.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для определения динамических характеристик системы .автоматического управления при подаче на ее вход апериодических воздействий, содержащее регистрирующий блок и последовательно соединен" ные датчик воздействия, блок записи и считывания и коммутатор, выход3 938266датчика воздействий подключен к выходу устройства, второй вход блоказаписи и считывания - к входу устройства,В этом устройстве сначала опре"деляются амплитудно"фазовые частотные характеристики датчика входноговоздействия, затем по ним корректируются значения амплитудно-фазовыхчастотных характеристик объекта. 1 ОВследствие учета влияния на результаты отклонения формы реального воздействия повышена точность определения динамических характеристик.Устройство позволяет определять широ 1 Зкий набор динамических характеристик,а именно, спектр по реализации процесса, спектральную плотность покорреляционной функции, корреляцион-ную функцию по спектральной плотности, сигнал по действительной илимнимой частям регулярного спектра,амплитудно-фазовую характеристикуисследуемого объекта в процессе нормальной эксплуатации 2 1.2Однако известное устройство сложно в изготовлении, так как содержитзначительное число различных по струк"туре устройств и блоков вычислениядинамических характеристик и требуетзначительных аппаратурных затрат дляреализации.Цель изобретения - упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем,что в устройство введены блок задания, вычислительный блок, первый регистр и последовательно соединенныезапоминающий блок, сдвигающий регистрпервый сумматор и второй регистр, аютакже последовательно соединенныетретий регистр, второй сумматор, четвертый регистр, первый блок сдвига,первый переключатель, третий сумматор и пятый регистр, последовательно соединенные второй блок сдвигаи второй переключатель, причем выходблока задания подключен к входу датчика воздействий, третьему входублока записи и считывания, второ"му входу коммутатора, второму входупятого регистра, первому входу вто. рого блока сдвига, второму входу пер"вого блока сдвига, второму входу четвертого регистра, первому входу третьего регистра, второму входу второгорегистра, входу вычислительного блока, входу запоминающего блока, второму входу сдвигающего регистра, вто 4рому входу первого сумматора, второму входу второго сумматора, второму входу второго переключателя,второму входу первого переключателя,второму входу третьего сумматора,первому входу регистрирующего блокак второму входу которого подключенпервый выход второго регистра и четвертый вход блока записи и считывания, выход первого регистра подсоединен к .третьему входу третьего сумматора.и третьему входу первого сумматора, выходом подключенного к третьему входу втОрого сумматора и четвертому входу третьего сумматора,второй выход которого соединен с четвертым входом второго сумматора и четвертым входом первого сумматора, подсоединенного пятым входом к второмувыходу второго регистра, а первымвходом " к второму входу второго сумматора и пятому входу третьего сумматора, второй вход третьего регистра - к первому входу четвертого регистра, второй выход третьего регистра - к пятому входу блока записи и считывания, второй выходцетвертого регистра - к шестому входувторого сумматора, второй выход пер"вого регистра - к шестому входу блока записи и считывания, выход вы"числительного блока - к. третьемувходу второго регистра, первый выходчетвертого регистра - к третьемувходу регистрирующего блока, выходпервого блока сдвига - к третьемувходу второго переключателя, выходкоторого подключен к седьмому входувторого сумматора, выход второго блока сдвига - к третьему входу первогопереключателя, первый выход пятогоорегистра - к второму входу второго блока сдвига и четвертому входурегистрирующего блока, второй выход пятого регистра - к шестомувходу третьего сумматора, первый выход коммутатора - к пятому входу регистрирующего блока, второй выходкоммутатора - к первому входу первого регистра, вторым входом подключенного к первому входу пятогорегистра, третий выход коммутаторак третьему входу пятого регистра,четвертый выход коммутатора - ктретьему входу четвертого регистра.На цертеже приведена блок-схемапредлагаемого устройства,Устройство содержит датчик 1 воздействий, объект 2, блок 3 записи9 9382Для последующего выполнения операции деления величина А(,одр) передается из регистра 8 в регистр 7. Момент окончания вычисления величинА у(ж) и 9(мр)служит сигналом выдачй значений А(ШР)ифдр)из блока 3записи и считывания через коммутатор1 в регистры 7 и 6 соответственно. Навыходе сумматора 15 формируется величина 9(жр): Ч Мр)-ЧЬОр) характери озующая фазо-частотную характеристикуобъекта 2, в регистре 8 после выпол"нения операции деления - величинаА(в )Я жр)й ,. определяющая амплиАМР)тудно-частотную характеристику объекта 2. Так как величины Ау(ор)и АДАР)первоначально получены увелйченнймив одинаковое число К рав, после выполнения операции деления результирующая величина А(жР) получаетсябез увеличения.Величины А(вр) иЧ(а,)передаютсяв регистрирующий блок 5, Они также 25могут быть записаны в блок 3 записии считывания для последующей обработки и воспроизведения,При определении спектра по реали"зации процесса устройство работаеттакже, как и при опредеЛении амплитудно-фазовой характеристики объекта 2, не выполняется только операция определения модуля и аргументавектора. Выборки реализации процесса у(й) заносятся в блок 3 записии считывания, По выражениям (8 ) и(9)вычисляются действительная Ру(а )и мнимая 0(ЮР) составляющие спектра,которые снимаются с выходов регистров 7 и 8 и-передаются в регистрирующий блок 5 или ( и )в блок 3 записи и считывания.В основе вычисления спектральнойплотности ( ч)р) по корреляционнойфункции К(С;) лежит зависимостьЬ В(мр)= - Ед Й(.;)сОВ . 1, (14) Число выборок 1. корреляционной50 функции й(С)для интервала корреляциии интервала дискретизацииКТо определяется соотношением 1.= -"- Са В блок 3 записи и считывания в этбм режиме заносятся выборки корреля.55 ционной функции Щ), Значения 5(щ) формируются в регистре 8. Учет коэффициента 2 выполняется сдвигом со 66 10держимого регистра 8 в сторону старших разрядов кода при передаче егов регистрирующий блок 5,Для определения корреляционнойфункции к(Ср)по выборкам спектральнойплотности 5(М ) на частотахЮ.= 11 Л"о-1. гиспользуется соотношение- ЬО;)о Р (1 МдБч -оЧисло выборок частоты 1. для верх"мнеи граничной частоты МС и интерваладискретизации по частоте со равно-- По выборкам спектральнойосплотн 8 сти 5(ю),поступающим из блока3 записи и считывания, в регистре 8в результате вычислений по выражению (,13) получаются значения выборок корреляционной функции К(ТР),Определение процесса У(йр) по действительной Веуфо)или мнимой 1 У(1 Ш).1 асоставляющим спектра выполняется аналогично рассмотренным операциям сиспользованием выражений, Я 1Р Я. , тВыборки процесса У(йР) с выходоврегистров 7 и 8 передаются на входы.регистрирующего устройства 5.Учет коэффициентов - , , вУй Хй Х последних выражениях производится умножением содержимого регистра 7 и 8 на соответствующие константы. Константы извлекаются из запоминающего блока 19 и через сдвигающий регистр 20 передаются на входы управления сумматоров 13 и 14, где используются для формирования результирующих величин. Информация о динамических характеристиках объекта может выдаваться оперативно в регистрирующий блок 5 или накапливаться в блоке 3 записи и считывания для последующей выдачи в регистрирующий блок 5. Изменение вида возмущения выполняется по сигналам управления из блока 21 задания. Это расширяет функциональные возможности устройства.Так как вычисление динамических характеристик объекта 2 происходит не в реальном времени, а по выборкам процесса из блока 3 записи и счи 11 93826тывания допустимо значительное досотых-десятых долей секунды времявычисления характеристик. вследствиеэтого можно применить простейшие блоки и устройства с последовательной бобработкой величин., блок 3 записии считывания может быть выполнен в виде сдвигающих регистров. Емкость егоравна й пК, где М - объем выборок,и " разрядность выборок и результатов, К - число упорядоченных массивов.информации, В качестве регистров6,7,8,9,10,20 используются сдвигающие регистры, блоков 11 и 12 сдвига "цифровые переключатели выходов разрядов регистров на основе логическихэлементов, сумматоров 13, 14 и 15 одноразрядные сумматоры последовательного типа,Емкость запоминающего блока 19 не 26превосходит и+4 ячеек, включая ячейки для хранения констант 1/К, 1 ЛЙ,ФМ, 3/Х 1.,1. С учетом приведенного выше замечания и для Й = И =1, емкостьзапоминающего блока 19 может быть 25уменьшена,Таким образом, устройство можетбыт реализовано с применением самыхпростых тйповых схем.36формула изобретенияУстройство для определения динамических характеристик, содержащее регистрирующий блок и последовательносоединенные датчик воздействий, блокзаписи и считывания и кбммутвтор,выход датчика воздействий подключенк выходу устройства, .второй входблока записи и считывания - к входуустройства, о. т л и ч а ю щ е е с ятемчто, с целью упрощения устройства, в него введены блок задания,вычислительный блок, первый регистри последовательно соединенные запоминающий блок, сдвигающий регистр, первый еумматор и второй регистр, атакже последовательно соединенныетретий регистр, второй сумматор,50четвертый регистр, первый блок сдвига, первый переключатель, третийсумматор и пятый регистр, последовательно соединенные второй блок сдви"га и второй переключатель, причем55выход блока задания подключен к вхо"ду датчика воздействий, третьему вхо"ду блока записи и считывания,. второму входу коммутатора, второму вхо 12 ду пятого регистра, первому входу второго блока сдвига, второму входу первого блока сдвига, второму входу четвертого регистра, первому входу третьего регистра, второму входувторого регистра, входу вычислительного блока, входу запоминающего блока,второму входу сдвигающего регистра, второму входу первого сумматора, второму входу второго сумматора, второму входу второго переключателя, вто- рому входу первого переключателя, второму входу третьего сумматора, первому входу регистрирующего блока, к второму входу которого подключен первый выход второго регистра и четвертый вход блока записи и считывания, выход первого регистра подсоединен к третьему входу третьего сумматора и третьему входу первого сумматора, выходом подключенного к третьему входу второго сумматора и четвертому входу тре" тьего сумматора, второй выход которого соединен с четвертым входом второго сумматора и четвертым входом первого сумматора, подсоединенного пятым входом к второму выходу второго регистра, а первым входом - к второму входу второго сумматора и пятому входу третьего сумматора, второй вход третьего регистра " к первому входу четвертого регистра, второй выход третьего регистра - к пятому входу блока записи и считывания, второй выход четвертого регист ра " к шестому входу второго сумма" тора, второй выход первого регистрак шестому входу блока записи и считывания, выход вычислительного бло" ка - к третьему входу второго регистра, первый выход четвертого регистра - к третьему входу регистрирующего блока, выход первого блока сдвига - к третьему входу второго переключателя, выход которого подключен к седьмому входу второго сум" матора, выход второго блока сдвигак третьему входу первого переключа" теля, первый выход пятого регистрак второму входу второго блока сдвига и четвертому входу регистрирующего блока, второй выход пятого регистра - к шестому входу третьего сумматора, первый выход коммутатора - к прямому входу регистрирующего блокавторои выход коммутатора - к первому входу первого регистра, вторым входом подключенного к первому входуВСоставитель Г, НефедоваРедактор А.,Бандор ТехредЛ, Пекарь Коррек Демчи 4464/72 Тираж 914ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений113035) Москва, Ж, Р Подписноекомитета СССРоткрытийупуская наб., д. 4/5 Зака Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 13 938266 14пятого регистра, а третий выход ком 1 И 375626 кл 0 05 В 23/02 1973мутатора - к третьему входу пятого 2. Авторское свидетельство СССРрегистра, четвертый выход коммута-599255, кл. С 05 В 23/02 1978тора - к третьему входу четвертого прототип /,регистра. 3. Байков В. Д. и Смолов В, Б,Источники информации, Аппаратурная. реализация элементарпринятые во внимание при экспертизе ных функий в ЦВИ. Л., Изд-во,1. Авторское свидетельство СССР Л., Ун-та, 1975, с. 96.