Устройство для определения частотных характеристик динамического объекта

 

Изобретение может быть использовано для определения амплитуднофазочастотных характеристик,например, силовых исполнительных приводов и усилительно-преобразующих устройств. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается путем исключения флуктуационной составляющей постоянного тока в выходном сигнале исследуемого динамического объекта. Для этого в устройство введены первый 4, второй 8 и третий 13 сумматоры ., блок 5 делителей напряжения, делитель 9 напряжения, последовательно соединенные релейный элемент 14, поляризованный переключатель 15, к второму входу которого подключен генератор 16 импульсов, дискретный исполнительный элемент 17 и блок 18 фиксированных делителей напряжения, а также инвертор 19, компаратор 20, реверсивный счетчик 21, к счетному входу которого подключен второй генератор 22 импульсов, а к выходу через регистр 25 памяти - дешифратора 26, при этом к входу сброса реверсивного счетчика подключены последовательно соединенные дифференцирующий усилитель 23 и линия 24 задержки . 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg)g С Ol R 27/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

Н А ВТОРСНОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4634917/21 (22) 24.04.89 (46) 07.02.91, Бюл. 1 5 (72) И.П.Ильин, А.И.Бурганский, С.Н.Зимин, В.П.Н»»конов, Н.Г.Авраменко и В.А.Иеркушев (53) 621.317.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1l» 978064, кл. G 01 R 27/28, 1973.

Авторское свидетельство СССР

У 1262408, кл. G 01 R 27/28, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИНАШЧЕСКОГО

ОБЪЕКТА (57) Изобретение может быть использовано для определения амплитуднофазочастотных характеристик, например, силовых исполнительных приводов и усилительно-преобразующих устройств.

Цель изобретения — повышение точности измерения — достигается путем исключения флуктуационной составляющей

„„SU„„1626203 А 1

2 постоянного тока в выходном сигнале исследуемого динамического объекта.

Для этого в устройство введены первый 4, второй 8 и третий 13 сумматорь:, блок 5 делителей напряжения, делитель 9 напряжения, последовательно соединенные релейньп» элемент

14, поляризованный переключатель 15, к второму входу которого подключен генератор 16 импульсов, дискретный исполнительный элемент 17 и блок 18 фиксированных делителей напряжения, а также инвертор 19, компаратор 20, реверсивный счетчик 21, к счетному входу которого подключен второй генератор 22 импульсов, а к выходу через регистр 25 памяти — дешифратора 26, при этом к входу сброса реверсивного счетчика подключены пос. ледовательно соединенные дифференцирующий усилитель 23 и линия 24 за- держки. 2 ил.

1626203

Изобретение относится к области измерения амплитудных и фазовых соотношений входных и выходных сигналов управляемых динамических объектов и может быть использовано для определения амплитудно-фазочастотных характеристик, например, силовых исполнительных приводов и усилительно-преобразующих устройств. 10

Целью изобретения являетсз повышение точности измерения за счет исключения флуктуационной составляющей

25 постоянного тока в выходном сигнале ис "л дуемого динамического объекта. 15

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит последова- 20 тельно соединенные генератор 1 синусоидальных колебаний, динамический объект 2, датчик 3 команд, первый сумматор 4, блок 5 делителей напряжения, первый усилитель 6, первый интегратор 7, второй сумматор 8,делитель 9 напряжения, второй усилитель

10, второй интегратор ll,последовательно соединенные преобразователь

12 частоты в напряжение, третий сум- 30 матор 13, релейный элемент 14,поляриэованный переключатель 15, к второму входу которого подключен первый генератор 16 импульсов, дискретный исполнитечьньг, элемент 17 и блок 18 фиксированных делителей напряжения, последовательно соединенные инзертор 19, компаратор 20 и реверсивный счетчик 21, к светному входу которого подключен второй генератор 40

22 импульсов, а к входу сброса последовательно соединенные циф4еренципующий усилитель 23 и линия 24 задержки, при этом выход реверсивного счет,ика 21 через последовательно 45 соединенные регистр 25 памяти и дешифратор 26 подключен к второму входу второго сумматора 8, а первый и второй входы регистра ора 27 подключены соответственно к выходам генератора 1 синусоидального напряжения и инвертора 19.

Устройство работает следующим образом.

С генератора 1 периодических колебаний сигнал поступает на динамический объект 2, реакция которого с помощью датчика 3 команд преобразуется

f3 несинусоидал.,ное H: èðяжение,постуК i К 1

w (я) = 4 Я

) ") Кп (К K К . (+1) Если коэффициент первого делителя регулируется, как указано, пропорционально частоте Я, то можно обеспечить выполнение равенства

od

Т const (2) 1 и где T>) 1, Тогда с учетом (2) выражение (1) примет вид

M(jhow

Кп Т.) (3) Поскольку Т >7 1, то можно установить

r лП Т 9 (4) т.е. реализация данного значения К„ действительно может быть выполнена с помощью блока 18 постоянных делителей напряжения, Тогда с учетом (4) получаем пающее через первый сумматор 4 на блок 5 делителей, усилитель 6 и интегратор 7. Результат интегр рования через второй сумматор 8 поступает на вторые делитель 9, усилитель 10 и интегратор 11, Несинусоидальное напряжение с выхода объекта путем двойного интегрирования преобразуется в синусоидальный сигнал на выходе интегратора 11.

С помощью преобразователя на выходе его выделяется напряжение, пропорциональное частоте данного сннусоидального сигнала. Благодаря этому произведение коэффициентов первого Кч усилителя 6 на коэффициент К 1 блока 5 делителей оказывается пропорциональным частоте основной гармоники, поступающей с объекта. По аналогии, произведение коэффициентов второго

К ч усилителя 10 и К делителя 9 также пропорционально частоте 63

Одновременно через блок 18 делителей с коэффициентом К р напряжения с. выходов интеграторов 7 и ll поступают на сумматоры 4 и 8 соответственно. При наличии перечисленных обрат= ных связей передаточная функция

W((jQ) по Лапласу, например, первого интегратора 7 будет иметь вид

1626203

11 (jg)

1 (5) 5

1О

35 что соответствует умноженной на Я идеальной передаточной функции интеграторов. Следовательно, благодаря постоянному и переменному делителя » и связям интегратор 7 приобрел новые свойства: амплитуда сигнала, поступающего с датчика 3 команд, не изменяется на выходе интегратора

7, а фаза сдвигается на 90 ; постоянный сигнал сдвига или помехи в составе сигнала с датчика 3 не может неограниченно нарастать на выходе инте» ратора 11, Наряду с этим интегратор 7 сохраняет свои интегрирующис- свой»ства.

Аналогично приведенному интегратор 11 также имеет единичный коэффициент передачи, и амплитуда сигнала основной гармоники, поступающего с интегратора 7 на вход сумматора 8, не изменяется. Тем самь!м сигнал первой гармоники с датчика 3 команд несмотря на двойное интегрирование (интеграторы 7 и 11) проходит без изменения амплитуды, но со сдвигом о по фазе на 180, вплоть до выхода интегратора 11.

С выхода инвертора 19 получается синусоидальный сигнал, совпадаюший по фазе и амплитуде с осно вной (первой) гармоникой несинусоидальной реакции динамического объекта.

Практически в составе сигнала датчика 3 команд может быть постоянная составляющая, которая, пройдя через два интегратора 7 и 11,может привести к смещению выходного сигнала с интегратора 1!. Это существенно снижает точность сравнения амплитуд и фаз входного сигнала с генератора

1 и выходного с инвертора 19, На фиг.2 изображены выходной сигнал "1" и выходной сигнал ?, смещенный относительно нулевой линии благодаря сигналу "3", Из фиг,2 очевидно,что при одновременной записи на шлей»бовом осциллографе сигналов "1" и "3" определение фазового сдвига сигнала

"2" относительно сигнала "I" затруднено. С целью ликвидации сигнала

"3" в выходном сигнале "2", последний подается на компаратор 20,который формирует сигнал "4" (фиг.2). 1три этом разность длител:ностей положительного и следующего за ним по вре40

55 мени с трицательного импульссов называется пропорциональной веч»»чи»»е постоянного сигнала 3 . Сигнал» поступает на вхоцы реверсивного счет— чика 21 ° При этом положительный импульс открыв - ет вход счетчика для прохождения и»пульсоз геьер".ò ðà 22 в сторону заполнения, а отрицательный импульс открывает вход счетчика в сторону списывания. Тем самым посли прохождения положительного и отрицательного импульсов в сче чике окззывается число, пропорциональное разности их длительностей, т.е. пропорциональное величине посIоянной сос" тавляющей на выходе интегратора 11, Задний фронт отрицательного импульса дифференцируется на уси,ителе 23 и выдае T положит ельчый импульс 5" в линию 24 задержки и регистр 25 пал»яти. Положительный импульс ня регистр

25 памяти обеспечивает запоминание числа счетчика 2!. Задгржанны»» положитс тьньп» импульс обеспечивает обнуление реверсивного счетчика 21.Регистр 2 памяти через дешифратор

26 обеспечивает преобразование,»фрсвого сигнала в сигнал постоянного ток l> поступающий на второй вход суM матора 3. Благодаря этому уже при появлении небольшой разности длительности импульсов 4 (фиг. ") происходит обнуление постс янной составляющей "3" в сигнале "2".

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Устройство для определения частотных характеристик динамического объекта, содержащее генератор синусоидальных сигналов, выход которого подключен к клемме для подключения динамического объекта, а к выходной клемме для подключения динамического объекта подключен датчик ко. анд,последовательно соеди»»енные первый усилитель и первый интеграгор, последовательно соединенные второй усилитель и второй интегратор, а также преобразователь частоты в напряжение и регистратор, первый вход к,торого подключеч к выходу генератора синусоидальных сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные первый сумматор и блок делителей напряжения, последователь»»о соеди1626203

Составитель Н.Михалев

Техред A. Кравчук

Редактор О.Юрковецкая

Корректор А.Осауленко

Заказ 276 Тираж 412 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета оо изббретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ненные второй сумматор и делитель напряжения, последовательно соединенные третий сумматор, релейный элемент, поляризованный переключатель и дискретный исполнительный элемент, блок фик сиро в анных делит елей напряжения, последовательно соединенныее инв ер тор, комп ар ат ор, ди Ьференцирующий усилитель и линия задержки, последовательно соединенные реверсивный счетчик, регистр памяти и дешифратор, а также первый и второй генераторы импульсов, выходы которых подключены соответственно к второму входу поляризованного переключателя и счетному входу реверсивного счетчика, управляющий вход которого подключен к выходу компаратора, а вход сброса — к выходу линии задержки, выход первого интегратора подключен к первому входу второго сумматора и первому входу блока фиксированных делителей напряжения, первый выход которого подключен к второму входу второго сумматора третий вход которого подключен к выходу дешифратора, выход второго интегратора подключен к входу инвертора и второму в-:оду блока фиксированных делителей напряжения, второй выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу датчика команд, выход инвертора подключен к второму входу регистратора и через преобразователь частоты в напряжение к входу третьего сумматора,второй вход которого подключен к выходу блока делителей напряжения, второй выход которого подключен к входу первого усилителя, а второй вход соединен с выходом дискретного исполни20 тельного элемента и вторым входом . делителя напряжения, выход которого подключен к входу второго усилителя, причем выход диффервнцирующего усилителя подключен к управляющему входу

25 регистра памяти.