Устройство для определения параметров динамического звена

(56)ние иСудосАвВ 116 ктиров и др, Проещих систем. - Л.с. 509.тельство СССР5 В 23/02, 1983,(54) УСТРОЙСТВО ДЛРАМЕТРОВ ДИНАМИЧЕ(57) Изобретениествам контроляЦности и помехоустния параметров ди ОПРЕДЕЛЕНИЯГО ЗВЕНА тносится к устрои ль - повышение точ ичивости определеамического звена Из стройстпользома т ет тение относится к у оля и может быть ис тройствах идентифик и систем автоматич я, например, следящ вам конт вано в у элементо ии кого сис ле те ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕКИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГННТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 4215152/24-2424.03.8707.05.89, Бюл. )Ф 17И.Н.Ингстер, В,В.Каманин.Кулиш62-50(088,8)Васильев Д,В,расчет следятроение, 1964торское свиде0372, кл, С 0 Цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости устройства при ступенчатом тестовом сигнале,На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг2 - схема блока управления; на фиг, 3 - схема блока задержки; на фиг. 4 - схема блока контроля; на фиг, 5 - реализация блока памяти; на фиг. 6 - схема четвертого вычислителя вспомогательных коэффициентов; на фиг. 7 - схема первого вычислителя вспомогательных коэффициентов: на фиг. 8 - схема репри ступенчатом воздействии. Устройство содержит блок управления, масштабный блок, включенный на входе исследуемого объекта, нормирующий блок,вход которого подключен к выходу исследуемого объекта, а выход черезключи - к интеграторам, выходы которых через вычитатели подключены квычислителям. При этом для определения параметров передаточной функцииобъектов первого и второго порядковиспользуются значения интеграловпереходной характеристики на четырехпоследовательных равных интервалахвремени и дальнейшее вычисление поточным формулам, что позволяет обеспечить достижение поставленной цели,9 ил. ле времени; на фиг. 9 - схе р ьего вычислителя вспомогательных коэффициентов,Устройство для определения параметров динамического звена содержит(фиг. 1) исследуемый объект 1, мас-.штабный блок 2, нормирующий блок 3,блок 4 управления, блок 5 задержек,блок 6 контроля, с пятого по девятый ключи 7-11, с первого по пятыйинтеграторы 12-16, со второго подевятый блоки 17-24 вычитания, первый 25, второй 26, третий 27 и четвертый 28 ключи, третий вычислитель29 вспомогательных коэффициентов,первый блок 30 умножения, первыйквадратор 31, второй блок 32 умножения, первый 33 и второй 34 сумматоры,второй вычислитель 35 вспомогатель 1478194ных коэффициентов, второй 36, первый 37 и третий 38 переключатели,блок 39 вычисления квадратного корня, пороговый блок 40, четвертый вычислитель 41 вспомогательных коэффициентов, первый блок 42 вычитания,второй квадратор 43, первый вычислитель вспомогательных коэффициентов44 и инвертор 45.Блок .4 управления содержит"Сброс" 49, второе реле 50, первуюсхему 51 задержки, третье реле. 52,первый 53 и второй 54 масштабныеблокичетвертое 55 и пятое 56 реле,вторую схему 57 задержки и индикаторную лампу 58.Блок 5 задержек (фиг. 3) содержитпервую-пятую управляемые схемы 5963 задержек, реле 64 времени, инвертор 65 и схему 66 совпадения.Блок 6 контроля (Фиг. 4) содержит нуль-орган 67, .блок 68 вычитания,первый 69 и второй 70 блоки памяти.Блоки 69 и 70 памяти (фиг. 5)содержат первую 71 и вторую 72 КСцепочки, усилитель 73 и реле 74.Четвертый вычислитель 41 вспомогательных коэффициентов (фиг. 6)содержит первый 75 и второй 76 блокиумножения, первьй 77 квадратор, пер- .вьщ блок 78 вычитания, второй квадратор 79, вт ой блок 80 вычитания,третий 81,; четвертый 82 блоки умножения, тра.лй блок 83 вычитания,первый - третий блоки 84-86 деления,Первый вычислитель 44 вспомогательных коэффициентов (фиг. 7) содержит первый вычислитель 87, первый блок 88 деления, второй 89 итретий 90 вычислители, квадратор 91,сумматор 92, второй блок 93 деленияи блок 94 умножения,Реле 64 времени (фиг, 8) содержит первый 95 и второй 96 резисторы,конденсаторы 97, переключатели 98.,первый 99 и второй 100 транзисторыи пороговый блок 101,Третий вычислитель 29 вспомогательных коэффициентов (Фиг, 9) со"держит первый 102 и второй 103 вычислители, сумматор 104, первыйблок 105 умножения, блок 106 деленияи второй блок 107 умножения,Устройство для определения параметров динамического звена работаетследующим образом, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В зависимости от априорной информации, имеющейся о передаточнойфункции исследуемого объекта 1, второй переключатель 36 устанавливается в соответствующее положение, Если передаточная функция объекта имеет второй порядок, то второй переключатель 36 подключает второй выход третьего вычислителя 29 к второму входу первого переключателя 37,Коэффициент передачи масштабногоблока 2 устанавливается так, чтосигнал на его выходе соответствуетлинейной зоне исследуемого объекта1, а коэффициент передачи нормирующего блока таким, что его выходной сигнал имеет уровень, достаточный для точного определения параметров,Зная априорно примерную длительность переходного процесса исследуемого объекта 1, устанавливается навыходе масштабного блока 53 сигнал,значение которого определяет величину периода интегрирования Т. Этотсигнал поступает на третий выходблока 4 управления и,через второймасштабный блок 54 на четвертый выходблока 4 управления,При нажатии кнопки "Пуск" 48 вблоке 4 управления срабатывает первое реле 47 и замыкает нормально разомкнутые контакты, При этом блоки"руется.кнопка "Пуск" 48 и поступаетсигнал постоянного уровня на входисследуемого объекта 1 и на входыпяти управляемых схем 59-63 задержки в блоке 5 задержек. Включение реле 64 времени совместно с логическими элементами инвертором 65 и схемой66 совпадения обеспечивает появлениесигнала на выходах пяти схем 59-63задержек с некоторыми запаздываниями по отношению к входному сигналуна время Т, 2 Т, ЗТ, 4 Т, 5 Т.Сигналы с выходов блока 5 задержек поступают.на вторые входы пятого-девятого ключей 7-11, последовательно закрывая их через промежуткивремени Т, При этом осуществляетсяинтегрирование сигнала с выходаисследуемого объекта 1 пятью интеграторами 12-16 на соответствующих интервалах.Одновроменно сигналы с выходовчетвертой 62 и пятой 63 управляемыхсхем задержек поступают на первыевходь блоков 69-70 памяти в блоке 6(Уз У а) К 1+(Уа У ) К (У 4 Уэ) э (У 4 Уз)К+(Уз Уа)Ка (У У 4)При этом на выходе первого блока 42 вычитания Формируется сигнал П = К - 4 КЕсли П ( О, то сигнал на выходе порогового блока 40 равен нулю и первые входы первого 37 и третьего 38 переключателей подключены к их выходам. В результате на выходах первого 30 и второго 32 блоков умножения сигналы ранны коэффициентам 30 35 40 К г р 1 агссоз (- в в ) +(1 пК )(2) 45 агссоз(- в в ) +(1 п -К )4 к,передаточной функции объекта. КЯ(8) = ------ . (3)1а,Б + 1В случае, если сигнал на входе порогового блока 40 ВО, то на его выходе формируется сигнал, который поступает на третьи входы первого 37 и третьего 38 переключателей. В результате в первом 37 и третьем 38 переключателях подключаются 50 5 14781 контроля, в которых срабатывает реле 74. При этом на выходе блока 68 вычитания формируется сигнал У- у . В случае, когда длительность проме 5 жутка времени Т выбрана правильно и осуществляется обработка восходящего участка переходной характеристики, то сигнал на выходе нуль-органа 67 не появляется и реле 55 в 10 блоке 4 управления не срабатывает. В момент последнего съема информации 5 Т поступает сигнал на пятое реле 56 и поступает сигнал на первые входы четырех ключей 25-28, которые сра батывают, и сигналы с выходов блоков .17, 18, 23 и. 24 вычитания поступают на первый-четвертый входы четвертого вычислителя 41. Из значений разностей интегралов на последователь" 20 ных участках переходной характеристики в четвертом вычислителе 41 осуществляется определение вспомогательных коэффициентов К; по формулам 94их вторые входы к выходам и тогдана выходах первого 30 и второго 32блоков умножения сигналы равны2ТаЩЕ 2 П 042 э 1 п(- - + - -)1 п(- -- - -) 2 2 2 2(4)формирование управляющего сигнала Р и определение его знака связано с различными формулами вычисления параметров в случаях, когда передаточная функция исследуемогообъекта (3) описывается колебательным звеном, т.е.1 при П - О, ив случае, если 1 при П О,Если передаточная функция исследуемого объекта представляет собойапериодическое звено, второй переключатель 36 устанавливается в первое положение, т.е, его выход подключен к выходу второго вычислителя35, сигнал на выходе которого равенБ 8 - Ь 84абазСигнал на входе порогового блока 40 в этом случае всегда большенуля, поэтому выход первого переключателя 37 всегда подключен к еговторому входу. Сигнал на выходе первого блока 30 умножения равен коэффициенту а в (3), значение сигналана выходе второго блока 32 умножения при этом безразлично,В случае, когда длительность переходного процесса оказалась меньше,чем предполагалось, и значения уи у попали на установившийся учас 4ток переходной характеристики, торазница их значений на выходе блока68 вычитания близка к нулю и сигнална выходе нуль-органа 67 поступаетна обмотку четвертого Реле 55 в блоке 4 управления, При этом после срабатывания реле 56 поступает сигнална индикаторную лампу 58, а сигнална срабатывание четырех ключей 2528 не поступает, Б этом случае необходимо уменьшить величину сигналана выходе первого масштабного блока53 и повторить эксперимент снова,Для этого необходимо на:;ать кнопку.прежде чем установится начальное состояние исследуемого объекта 1, предусмотрена цепь в блоке 4 управления, содержащая второе реле 50, схему 51 задержки и третье реле 52.5После окончания переходного процесса при подаче тестового сигнала можно определить коэффициент К в (3) путем деления значений выходных сигналов масштабного блока 2 и нормирующего блока 3 с учетом коэффициента передачи блока 3.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность 15 определения параметров динамического звена в реальных условиях (при наличии помех измерения).Формула изобретения 20Устройство для определения параметров динамического звена, содержащее блок управления, первый выход которого подключен через масштаб ный блок к входу исследуемого объекта,. первый вход соединен с первым выходом блока задержек, второй и третий выходы - соответственно с первым и вторым входами блока задержек, 30 четвертый выход - с первым входом первого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом первого переключателя первый вход которого соединен с первым выходом первого вычис .ителя вспомогательных коэффициентов, второй вход через второй переключатель соединен с выходом второго вычислителя вспомогательных коэфФициентов, третий 40 вход через пороговый блок соединен с выходом первого блока вычитания, первый вход которого соединен с первым входом первого вычислителя вспомогательных коэффициентов, второй 45 выход которого соединен с первым информационным входом третьего переключателя, второй информационный вход которого соединен с первым входом третьего вычислителя вспомога тельных коэффициентов, управляющий вход - с управляющим входом первого переключателя, выход - с первым входом второго блока умножения, второй вход которого через первый квадратор соединен с четвертым выходом блока управления, пятый выход которого соединен с управляющими входами с первого по четвертый ключей, выходы которых соединены соответственно с одноименными входами четвертого вычислителя вспомогательных коэффициентов, первый выход которого соединен с вторым входом первого вычислителя вспомогательных коэффициентов и через второй квадратор с первым входом первого блока вычитания, второй выход - с вторым входом первого блока вычитания, третий вход - с входом второго вычислителя вспомогательных коэффициентов, вход нормирующего блока подключен к выходу исследуемого объекта, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости устройства при ступенчатом тестовом сигнале, в него введены блок вычисления квадратного корня, инвертор, ,два сумматора, блок контроля, пять интеграторов, восемь блоков вычита.ния, с пятого по девятый ключи, соединенные выходами с информационными входами соответственно с первого по пятый интеграторов, информационные входы ключей соединены с выходом нормирующего блока и первым входом блока контроля, второй вход которого соединен с управляющим входом девятого ключа и первым выходом блока задержек, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими входами пятого, шестого и седьмого ключей соответственно, а пятый выход - с управляющим входом восьмого ключа и третьим входом блока контроля, выход которого соединен с вторым входом блока управления, шестой выход которого соединен с управляющими входами всех интеграторов, выход первого интегратора соединен с первым входом второго блока вычитания, выход которого соединен с входом первого ключа, второй вход - с первым входом третьего блока вычитания и выходом четвертого блока вычитания, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора, второй вход - с выходом второго интегратора и первым входом пятого блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом третьего интегратора и первым входом шестого блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом четвертого интегратора и первым входом седьмого блока вычитания, выход - с первым входом восьмого блока вычитания, вто 1478194рой вход которого соединен с выходомпятого блока вычитания и вторым входом третьего блока вычитания, соединенного выходом с информационнымвходом второго ключа, выход " с информационным входом третьего ключа,выход шестого блока вычитания соединен с первым входом девятого блокавычитания, выход которого соединен синформационным входом четвертого ключа, второй вход - с выходом седьмогоблока вычитания, второй вход которого соединен с выходом пятого интегратора, выход первого блока вычитания соединен с входом блока вычисления квадратного корня, выход которого соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, вторые входы которых соединены с первым выходом четвертого вычислителя вспомогательных коэффициентов, а выходы - с первым и вторым входами соответственно третьего вычислителя вспомогательных коэффициентов, второй выход которого через инвертор соединен с вторым информационным входом второго переключателя.Г1478 94 Составитель А, ЛащевТехред М.Ходанич Корректор:Н л Редактор О. Голов ьский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,1 роизводственно-и 4Заказ 2362/41 Тираж 789 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям .и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5