Устройство для определения параметров динамических звеньев систем автоматического регулирования

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскмк

Социалистических

Республик

<и>1004981 (61} Дополнительное к авт, свид-ву Р 499557 (22) Заявлено 24.07. 81 (21) 3321327/18-24 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.03,83, Бюллетень ¹ 10.

Дата опубликования описания 15.03.83 И1М.К .

С 05 В 23/02

Государственный комнтет

СССР

° по делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК б 2-50 (088.8}

P2} Автор изобретения

С. П. Орлов .Л

"I

2:

Куйбышевский ордена Трудового Красного намеНи. политехнический институт им. В. В. Куйбйшева -"--. (71) Заявитель (34} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для идентификации звеньев систем автоматического регулирования.

По основному авт. св. Р 499557 известно устройство, содержащее источник входного сигнала, связанный с входами динамического звена и преобразователя входного сигнала, соединенные последовательно первый блок вычитания, первый ключ и первый интегратор, включенные последовательно второй ключ и второй интегратор, третий ключ и блок управления, соответствующие выходы которого соединены с управляющими входами источника входного сигнала и ключей, второй. блок вычитания включен между выходом первого интегратора и входом второго ключа, третий блок вычитания - между выходом второго интегратора и входом третьего ключа, три цифровых делителя напряжения, причем вход первого из них связан с выходом преобразователя входного сигнала, а выход - с вычитающим входом первого блока вычитания, входы второго и третьего цифровых делителей напряжения соединены с выходом преобразователя выходного сигнала, а их входы — соответственно с вычитающими входами второго и.третьего блоков вычитания, блок управляющих импульсов, коммутатор и три реверсивных счетчика, входы которых подключены к соответствующим выходам коммутатора, а выходы соединены с управляющими входами цифровых делителей напряжения, входы блока управляющих импульсов связаны со вторыми выходамн всех ключей, а его выходы — с одним входом коммутатора, с другим входом которого соединен выход блотз -ка управления 1).

Однако в известном устройстве статический коэффициент передачи звена ойределяется в одной точке ха20 рактеристики, т.е. при одном фиксированном значении входного сигнала, и в результате при идентификации звеньев с нелинейной статической характеристикой возникает значительная погрешность в определении всех параметров.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Цель достигается тем, что в устройство для определения параметров динамических звеньев систем автомати. 1004981 ческого регулирования дополнительно . введены последовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь, блок памяти, элемент ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу первого цифрового делителя напряже- 5 ния, а второй вход — к выходу первого .реверсивного счетчика и к второму входу блока памяти, третий вход которого соединен с третьим выходом блока управления и с установочным входом первого реверсивного счетчика, причем вход аналогоцифрового преобразователя подключен к выходу преобразователя входного сигнала.

На чертеже приведена функциональ- )5 ная схема предложенного устройства.

Устройство включает источник 1 входного сигнала, динамическое звено 2, преобразователь 3 входного сигнала, преобразователь 4 выходного сигнала, первый цифровой делитель 5 напряжения, второй цифровой делитель б напряжения, третий делитель 7 напряжения, первый блок 8 вычитания, второй блок 9 вычитания, первый ключ 25

10, второй ключ 11, первый интегратор 12, второй интегратор 13, блок 14 управляющих импульсов, третий блок

15 вычитания, третий ключ 16, коммутатор 17, первый реверсивный счетчик 18, второй реверсивный счетчик 19, третий реверсивный счетчик 20, аналогоцифровой преобразователь 21, блок 22 памяти, элемент ИЛИ 23, блок

4 управления.

Устройство работает следующим образом.

Динамическое звено 2 описывается дифференциальным уравнением второго порядка а у" + а у + у k(x)x, где х и у. - входной и выходной сигналы динамического звена, að, а - постоянные параметры, подлежащие определению;

k{x) - нелинейная статическая характеристика динамического звена.

Преобразователи 3 и 4 входного и выходного сигналов преобразуют сигналы х и у в напряжения

U -- а х, 0 ° в у .8у " Ь где m u m - коэффициенты преобраи 2 зования.

В первом .такте производится кусочно-линейная аппроксимация нели- 6Î нейной характеристики k(x). Для этого блок 24 управления вырабатывает сигнал, запускающий источник 1 входного сигнала, а также с помощью клю- . ча 10 переключает выход блоха 8 вы- Я читания на вход блока 14 управляющих импульсов.

Источник. 1 входного сигнала вырабатывает сигнал х, например, ступен.чатой формы с такими интервалами, что переходный процесс в звене 2 успевает закончиться, Блок 14 усиливает сигнал .рассогласования и в зависимости от его зна, фа выдает импульсы по одному иэ выходов, которые в первом такте через коммутатор 17 подключены к управляющим входам реверсивного счетчика 18.

Счетчик 18 управляет коэффициентом передачи цифрового делителя 5 напряжения. В результате во время постоянства сигнала х- выполняется равенст-1 во

U (t ) = К(x) U (t ), где с. — .время достижения установившегося значения выходным сигналом при х х. const

1 — количество точек аппроксимации

К .(х ) - коэффициент передачи цифро1 вого делителя 5 напряжения в момент времени t„., определяемый выражением

К = С й„., 11 1 41 Р где С„ — постоянный коэффициент; й„. — цифровой код в реверсивном счетчике 18 в момент времени с

В момент времени t„- цифровой код в счетчике 18 пропорционален значению нелинейной статической характеристики звена 2 при х x °

4 (х-)

"1 щ 1

Одновременно аналогоцифровой преобразователь 21 преобразует сигнал х â цифровой код, который поступает на адресный вход блока 22 памяти.

В это же время сигнал от блока 24 управления разрешает запись по данному адресу в блок 22 содержимого счетчика 18< Таким образом, после первого такта в блоке 22 памяти по соответствующим значениям х. адресам записан массив значений k(x„.), аппроксимирующих нелинейную статическую характеристику динамического звена 2.

Во втором такте блок 24 управления перевсдит блок 22 памяти в режим считывания и по установочному входу сбрасывает реверсивный счетчик 18 импульсов в нулевое состояние. Одновременно вырабатывается входной сигнал, выход блока .8 через ключ 10 подключается к выходу интегратора 12, а выход блока 9 через ключ 11 соединяет1004981

Цепь управления коэффициентом передачи К цифрового делителя 6 напряжения отраба ывает равенство

0„(t ) = K U „,(,„) (1)

Из (I) следует а = С Т N, где С - постоянный коэффициент, К - код в счетчике 19;

Т„ - постоянная времени интегратора 12.

В третьем такте блок 24 управленйя переключает выход блока 9 через ключ 11 на вход интегратора 13, а 45 выход блока 15 через ключ 16 соединяется с входом блока 14, выход которого коммутируется на вход реверсивного счетчика 20 через коммутатор

17. Реверсивный счетчик 19 находит- 50 ся в режиме хранения кода, реверсивный счетчик 18 находится в нулевом состоянии, а цифровым делителем 5 напряжения управляет блок 22 памяти.

Управление коэффициентом передачи Кз цифрового делителя 7 напряже35 ся с выходом блока 14 управляющих импульсов, выходы которого переключаются на входы реверсивного счетчика 19 через коммутатор 17.

При этом форма входного сигнала х может быть произвольной с условием, что через время t Ъ t> выходной сигнал у примет установившееся значение.

При изменении входного сигнала х анапогоцифровой преобразователь 21 вырабатывает адресные коды, по кото- 10 рым из блока 22 памяти считываются коды, соответствующие k(x; ), которые через логическую схему ЙЛИ 23 поступают .в цифровой делитель 5 напряжения. !5

Таким образом, моделируется нелинейная характеристика k(x) динами:ческого звена 2, интегратор 12 интегрирует разность сигналов m k(x)x

-m у, а вго выходное напряжения равно 2р

U< (t) — f (m k(x)x - m

Т,{ 4 о

{ау! +ау ).

4 +=о

Через время t 7I. t производная у Оои при y(o) =y (o) 0 . имеем ния йроисходит до выполнения равенства

" (t„) ъ" х(Ъ) где U — выходное напряжение интеграл тора 13.

Следовательно, а С Т Т М., о з1 г З где С вЂ” постоянный коэффициент;

Ъ

Т вЂ” постоянная времени интегратора 13;

Nз — код в счетчике 20.

Таким образом, после трех тактов параметры ар и а„ линейной части передаточной функции динамического звена 2 определяются цифровыми кодами N и и в соответствующих реверсивных счетчиках. Параметры k(x; ) аппроксимации нелинейной статической характеристики определяются цифровыми кодами N ..(i. =. 1, ° .. 1) в блоке 22 пам ти.

Таким образом, предложенное устройство позволяет учесть нелинейность статической характеристики динамического звена и эа счет этого повысить точность определения всех его параметров.

Формула изобретения

Устройство для определения параметров динамических звеньев систем автоматического регулирования по авт. cs. Р 499557, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыаения точности, оно содержит последовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь, блок памяти, элемент ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу первого цифро1 вого делителя напряжения, а второй вход — к выходу первого реверсивного счетчика и к второму входу блока памяти, третий вход которого соединен с третьим выходом блока управления и с ус{. ановочным входом первого реверсивного счетчика, причем вход аналогоцифрового преобразователя подключен к выходу преобразователя входного сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 499557, кл. G 05 В 23/02, 1976 (прототип).

1004981

Составитель В. Кузин

Редактор М, Келемеш ТехрЕд А.Вабинец Корректор Г. Огар

Заказ 1896/61 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35., Раушская -наб., д.-4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,. 4