Способ определения наличия успокоения механической системы

 

Использование: при взвешивании различных грузов в весоизмерительных устройствах и системах статического принципа действия использующих в своем составе цифровые измерительно-управляющие устройства и системы с интегрирующими аналого-цифровым преобразователями с одновременным интегрированием опорной и преобразуемой величин. Сущность изобретения: способ определения успокоения механической системы, заключается в том, что задают допуск на неуспокоение, затем формируют весовую функцию цикла преобразования в виде прямоугольного окна, разбивают цикл формования весовой функции на несколько микроциклов таким образом, чтобы начало следующего микроцикла совпало с окончанием предыдущего, формирует весовые функции микроциклов, имеющие вид прямоугольных окон с одинаковыми длительностями, определяют результат микроцикла преобразования, который потом запоминают, затем определяют результат цикла преобразования как сумму результата микроциклов преобразования, входящих в цикл, который запоминают, затем определяют разность между результатами текущего и предыдущего микроциклов преобразования, сравнивают модули разностей с допуском на неуспокоение и формируют сигналы наличия успокоения. 2 ил. (Л С

СОЮЗ. СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 G 23/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4869947/10 (22) 28.09.90 (46) 15,08.92. Бюл. ¹ 30 (71) Московское научно-производственное обьединение "Измеритель" (72) А. П. Ракаев и В, В. Дроздов (56) Авторское свидетельство СССР № 1679206, кл. G 01 G 23/36, 1990. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСПОКОЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (57) Использование: при взвешивании различных грузов в весоиэмерительных устройствах и системах статического принципа действия использующих в своем составе цифровые иэмерительнб-управляющие устройства и системы с интегрирующими аналого-цифровым преобразователями с одновременным интегрированием опорной и преобразуемой величин. Сущность изобретения; способ определения успокоения

Изобретение относится к весоизмерению и может быть использовано при взвешивании различных грузов в весоизмерительных устройствах и системах статического принципа действия, использующих в своем составе цифровые измерительно-управляющие устройства и системы с интегрирующими аналого-цифровыми преобразователями с одновременным интегрированием опорной и преобразуемой величин.

Известен способ определения успокоения механической системы, заключающийся в том, что задающий допуск на неуспокоение, затем фэрмируют весовую функцию цикла преобразования в виде пря«,. Ж„„1755059 А1

2 механической системы, заключается в том, что задают допуск на неуспокоение, затем формируют весовую функцию цикла преобразования в виде прямоугольного окна, разбивают цикл формования весовой функции на несколько микроциклов таким образом, чтобы начало следующего микроцикла совпало с окончанием предыдущего, формирует весовые функции микроциклов, имеющие . вид прямоугольных окон с одинаковыми длительностями, определяют результат микроцикла преобразования, который потом запоминают, затем определяют результат цикла преобразования как сумму результата микроциклов преобразования, входящих в цикл, который запоминают, затем определяют разность между результатами текущего и предыдущего микроциклов преобразования, сравнивают модули разностей с допуском на неуспокоение и формируют сигналы наличия успокоения. 2 ил. муогольного окна, одновременно определяют результат текущего цикла преобразования и запоминают его, а затем определяют разность между результатами текущего и предыдущего циклов преобразования, которую запоминают, после этого сравнивают эту разность и разность, определенную в предыдущем цикле преобразования допуском на неуспокоение, и в случае, если разность, определенная в текущем цикле преобразования, меньше или равна допуску на неуспокоение, а разность, определенная в предыдущем цикла преобразования, больше дойуска на неуспокоение, механическую систему считают успокоившейся и формируют сигнал наличия успокоения.

1755059

Недостатком известного способа является низкое быстродействие.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения успокоения механической системы, заключающийся в том, что задают допуск на неуспокоение, затем формируют весовую функцию цикла преобразования в виде прямоугольного окна, при этом разбивают цикл формирования весовой функции на несколько микроциклов таким образом, чтобы начало следующего микроцикла совпадало с окончанием предыдущего, в течение которых формируют весовые функции микроциклов, имеющие вид прямоугольных окон с одинаковыми длительностями, одновременно с формированием весовой функции микроцикла определяют результат микроцикла преобразования, который запоминают, после чего определяют результат цикла преобразования как сумму результатов микроциклов преобразования, входящих в цикл, который запоминают, а затем определяют разность между результатами текущего и предыдущего микроциклов преобразования, которую запоминают, сравнивают разности четырех микроциклов, предшествовавших началу формируемого цикла с нулевым уровнем и допуском на неуспокоения, и в случае если разности, определенные в наиболее близком и наиболее удаленном по времени от начала текущего цикла преобразования микроциклах преобразования больше нуля, а две другие разности меньше нуля, и при этом две разности, определенные в наиболее близких по времени от начала текущего цикла преобразования,. микроциклах преобразования, по модулю, меньше или равны допуску на неуспокоение, механическую систему считают успокоившейся и формируют сигнал наличия успокоения.

Однако этот способ не обеспечивает большой точности определения наличия успокоения механической системы при отклонении вида входного воздействия от единичного скачка массы, а также при отклонении характера переходного процесса от колебательного или критического.

Целью изобретения является повышение точности определения наличия успокоения механической системы путем уменьшения зависимости результата определения успокоения от вида входного воздействия и характера переходного про цесса.

Цель достигается тем, что сравнивают модули разностей между результатами текущего и предыдущего микроциклов преоб- разования, определенных в течение

65 микроциклов с допуском на неуспокоение, и формируют сигнал наличия успокоения при условии, если все модули сравниваемых разностей меньше или равны допуску на неуспокоение;

На фиг. 1 представлено устройство для реализации способа; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройства состоит из механической Системы 1 весоизмерителя, интегрирующего аналого-цифрового преобразователя (ИАЦП) 2, формирователя 3 весовой функции микроцикла преобразования и формирователя 4 сигнала наличия успокоения.

Вход устройства является входом механической системы 1 весоизмерителя, выход которого соединен с первым входом ИАЦП

2, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя 3 весовой функции микроцикла преобразования, второй выход. которого соединен с третьим входом ИАЦП

2, а его третий выход соединен с первым входом формирователя 4 сигнала наличия успокоения, первый выход которого является первым выходом устройства, второй выход — вторым выходом устройства, а второй вход соединен с выходом ИАЦП 2.

Способ осуществляется следующим образом.

Взвешиваемая масса воздействует на вход механической системы 1 весоизмерителя, в результате этого воздействия на выходе механической системы 1 весоиэмерителя возникает переходной процесс, определяемый видом входного воздействия, а также состоянием и параметрами механической системы весоизмерителя.

Допустим, что входное воздействие имеет вид единичного скачка массы, (фиг.

2,2, вх. 1) в момент его появления механическая система весоизмерителя находилась в состоянии успокоения, а параметры механической системы весоизмерителя таковы, что вид переходного процесса носит апериодический характер (см. фиг. 2, вых. 1).

Сигнал с выхода механической системы l весоизмерителя поступает на первый вход

ИАЦП-2, в котором и ро исходит и реобраэование этого сигнала в цифровую форму.

Устройство работает циклически, формируя согласно способу весовую функцию цикла преобразования в виде прямоугольного окна (см. фиг. 2.2 (g<(t; Щ описываемую следующим соотношением: и ри м(сi (I) - ™, tg (I) + -ф

Ях(т;!) =, наче 0 (1) 1755059

35

50 где gx(t; 1) — формируемая в 1-м цикле преобразования весовая функция цикла преобразования;

Тц (i) — длительность формируемой в i-м цикле преобразования весовой функции цикла преобразования;

t1(l) — момент времени, соответствующий середине интервала времени (t) (1)—

T.й

; tI (1) + j, на котором в!-м цикле преобразования определена весовая функция дх(i, i).

До начала формирования весовой функции цикла преобразования, в формирователе и сигнала наличия успокоения задают допуск на неуспокоение (см, фиг. 2, + hg).

Затем разбивают цикл формирования весовой функции на несколько микроциклов таким образом, чтобы начало следующего микроцикла совпадало с окончанием предыдущего, в течение которых формируют весовые функции микроциклов, имеющие вид прямоугольных окон с одинаковыми длительностями (см. фиг, 2.2, дхмц(!)), описываемые слудующим соотношение:

1 при 16(тнмц{1): ткмц(1) ) дхмц(1) = иначе 0 (2) где дхмц(!) — формируемая весовая функция

1-ro микроцикла преобразования;

tMMA(I) — момент времени, соответствуЮщий началу 1-го микрьцикла преобразования; тмхц{!) — момент времени, соответствующий окончанию I-го микроцикла преобразования;

Тимц(1) — длительность формируемой в

1-м микроцикле преобразования весовой фУнкции дхмц(!), Тимц{1) = ткмц{1) тнмц{1) = - -(- °, (3)

Ти (!)

% где k

Рассматриваемый микроцикл формирования весовой функции. начинается в момент времени, который соответствует началу 1-го микроцикла формирования весовой функции и окончанию (i — 1) микроцикла формирования, тнмц{!) = ткмц{! 1) . (4)

Из выражения (4) следует, что цикл формирования весовой функции разбит на несколько микроциклов таким образом, чтобы начало следующего совпадало с окончанием предыдущего. Этот момент времени характеризуется тем, что на первом выходе формирователя 3 весовой функции микроцикла преобразования устанавливается низкий потенциал, одновременно на его третьем выходе начинает вырабатываться короткий положительный импульс (см, фиг.

2,3, вых. 3), который поступает на первый вход формирователя сигнала наличия успокоения 4, Б результате формирователь 4 сигнала наличия успокоения, запоминает результат (I — 1)-ro микроцикла преобразования, который поступает не его второй вход с выхода

ИАЦП 2, после чего он определяет результат (1 — 1)-ro цикла преобразования как сумму результатов микроциклов преобразования, входящих в него. В рассматриваемом устройстве это результаты (l — 1)-го, (i — 2)-го, {i — 3)ro, (i — 4)-го, (l — 5)-го микроциклов преобразования.

После этого результат(1-1)-го цикла и реобразования появляется на первом выходе формирователя наличия успокоения 4, являющимся первым выхОдом устройства в целом.

Затем формирователь 4 сигнала наличия успокоения определяет разность Лхмц (i-1) между результатами текущего (I — 1)-го (йхмц{! 1) и предыдущего (1-2)-го (йхмц (! 2) микроциклов преобразования, которая равна:

Л хмц (l — 1) = Нхмц (1 — 1) — Йхмц (I — 2). (5)

После этого формирователь 4 сигнала наличия успокоения запоминает разность

Лхмц(! — 1), полученную в (1 — 1)-м микроцикле преобразования, и сравнивает модуль разностей, определенных в течение микроциклов преобразования,. вошедших в цикл преобразования с допуском на неуспокоение Лц и в случае, если все модули сравниваемых разностей меньше или равны допуску на неуспокоение, механическую систему считают успокоившейся и формирователь 4 сигнала наличия успокоения формирует сигнал наличия успокоения на своем втором выходе (см. фиг, 2.2, вых. 2), являющимся выходом устройства в целом.

Этот сигнал будет находиться на этом выходе до момента определения наличияуспокоения в следующем цикле преобразования.

Условие успокоения в (1-1)-м цикле преобразования в рассматриваемом устройстве может быть записано в виде следующих соотношений (см. фиг. 2):

/Лхмц(1 1)/. » Ьц, /Лхмц (1-2)1» Лц, (6)

УЛхмц (! 3)/»à,;

Ихмц (1-4)/» Zhg;

/Лхмц (I 5)! -! я, 1755059

Из фиг. 2 (вых, 2 и l Лхмц (с))) видно, что в (! — 1)-м цикле формирования нет успокоения из-эа тото, что система модуль разности, определенный в самом первом (1 — 4) микроцикле больше допуска на неуспокоение Л, поэтому на вторОм выходе формирователя и сигнала наличия успокоения, являющемся вторым выходом устройства в целом, после обработки (i — 1) цикла, сигнал наличия успокоения отсутствует.

Когда завершается короткий положительный импульс на 3-м выходе формирователя 3 весовой функции микроцикла преобразования, синхронно с его отрицательным фронтом (см, фиг. 2.1, вых. 3) на первом выходе формирователя весовой функции микроцила 3 начнется формирование весовой функции i ãо микроцикла 9хмц(1) в соответствии с соотношением (2), имеющей вид прямоугольного окна.

Формируемая весовая функция микроцикла с первого выхода формирователя весовой функции микроцикла преобразования 3 поступает на второй вход

ИАЦП 2, Помимо этого, синхронно с отрицательным фронтом короткого положительного импульса на третьем выходе формирователя 3 весовой функции микроцикла преобраэовайия, на его втором выходе вырабатывается короткий положительный импульс, поступающий на третий вход

ИАЦП 2.

В результате воздействия этого импульса ИАЦП 2 подготавливается к 1-му микроциклу преобразования, . Затем ИАЦП (2) одновременно с формированием.весовой функции микроцикла определяет результат 1-ro микроцикла преобразования.

Таким образом, устройство работает до момента времени сх ц (1), в который заканчивается формирование весовой функции I-ro микроцикла преобразования. При этом в соответствии с предложенным способом начаIlo следующего (1+1)-гo микроцикла совпадает с окончанием I-го предыдущего: 1кмц (1) = 1кмц (1 + 1), (7)

8 этот момент времени на первом выходе формирователя 3 весовой функции микроцикла преобразования устанавливается низкий потенциал. Одновременно на его третьем выходе начинает вырабатываться короткйй положительный импульс, поступающий на первый вход формирователя и сигнала наличия успокоения.

В результате воздействия этого импульса формирователь 4 сигнала наличия успокоения запоминает результат I-го микроцикла преобразования, который поступает на второй вход с выхода ИАЦП 2, после чего он определяет результат I-ro цикла преобразования как сумму результатов

5 микроциклов преобразования входящих в

55 состав i-го цикла, а именно I-ro, (1 — 1)-го,(1-2)го, (i — 3)-ro, (I — 4)-го микроциклов преобразования и запоминает его.

После этого результат 1-ro цикла преобразования появляется на первом выходе формирователя 4 сигнала наличия успокоения, являющемся первым выходом устройства в целом. Затем формирователь 4 сигнала наличия успокоения определяет разность между результатами текущего i-ro микроциклав преобразования, В соответствии со следующим выражением, аналогичным выражению (5):

Л хмц (1) = 4хмц (1) — 1 1хмц (1 — ") (8)

После этого формирователь 4 сигнала . наличия успокоения запоминает разность

Лх ц (I), а также сравнивает модули разнастей, определенных в течение микроциклав преобразования, вошедших в состав I-го цикла преобразования с допуском на неуспокоение, и в случае, если все модули сравниваемых разностей меньше или равны допуску на неуспокаение, механическую систему считаютуспокаившейся и формирователь 4 сигнала наличия успокоения формирует на своем втором выходе, являющемся вторым выходом устройства в целом, сигнал наличия успокоения, который будет находиться там да момента определения наличия успокоения в следующем цикле преобразования.

На фиг. 2 (Лх ц(1)) видно, чта в 1-м цикле формирования успокоение имеется, поэтому на втором выходе формирователя 4 наличия успокоения, являющемся вторым выходом устройства в целом, после обработки информации, полученной в i-м цикле, появляется сигнал наличия успокоения (см. фиг. 2.2, вых. 2).

Формула изобретения

Способ определения наличия успокоения механической системы, заключающийся в том, что задают допуск на неуспокоение, затем формируют весовую функцию цикла преобразования в виде прямоугальнага окна, при этом разбивают цикл формирования весовой функции на несколько микроциклав таким образом, чтобы начала следующего микроцикла совпадала с окончанием предыдущего, в течение микроциклав формируют весовые функции микроциклов, имеющие вид прямоугольных окон с одинаковыми длительностями, определяют результат микрацикла преобразования, 1755059

Вх/ l

-Е

/хИ; с -ф

Р.ЗыкФ

ger Д

Фиъ Л который потом запоминают, затем определяют результат цикла преобразования как сумму результатов микроциклов преобразования, входящих в цикл, который запоминают, затем определяют разность между 5 результатами текущего и предыдущего микроциклов преобразования, которую также запоминают, отличающийся тем, что; с целью повышения точности определения наличия успокоения механической системы 10 путем уменьшения зависимости результата определения успокоения от вида входного воздействия и характера переходного процесса, сравнивают модули разностей, определенных в течение микроциклов преобразования с допуском на неуспокоение, и формируют сигнал наличия успокоения при условии, если все модули сравниваемых разностей меньше или равны допуску на неуспокоение.