Способ измерения постоянной времени объекта,
ОПИСАНИЕ 1973СС, Союз Ссветсккк
Социалистических. Республик
ИЗОБРЕТЕНИЯ
8, АН ОРСКОМУ СЬйДЕИАЬСТВУ!
1
1 !
""ÆTEI(4
Зависимое от авт. свидетельства №
3 а я ьл ено 22. I11.1966 (¹ 1063454/26-24) Кл. 42(п, 36 с присоединением заявки ¹
Приоритет
МПК G 06f
Комитет по делам к иб зсбретений и открыт Опубликовано 31,VI,1967. Бюллетень № 12 при Совете Министров ! СССР
Дата опубликования описания 25Х1I.1967
УДК, 681.142-501.72:
:621.3.011.6 (088.8) Авторы изобретения В. П. Ьудянов, А. О. Егоршин, H. П. Филиппова и А. И, Шеломанов
Заявитель
Институт автоматики и электрометрии СО АН СССР
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ ОБЪЕКТА, ОПИСЫВАЕМОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ УРАВНЕНИЕМ
ПЕРВОГО ПОРЯДКА изменяют постоянную времени модели разрывному гиперболическому закону
Т„(1) =— ((o (уо
T=-t Jlp=1 (()
dt и модели
T„, + д„.ь.(-() 30
Известны способы измерения постоянной времени объекта, описываемого дифференциальным уравнением первого порядка. Они основаны на подаче испытательного сигнала на входы объекта и модели и на изменении постоянной времени модели по нелинейному закону.
Предлагаемый способ отличается от известных тем, что он ускоряет процесс измерения постоянной времени и, кроме того, расширяет пределы измерения ее благодаря изменению постоянной времени модели по разрывному гиперболическому закону линейно меняющимся испытательным сигналом. Результат сравнения сигналов с выходов модели и объекта интегрируют и в момент равенства этих сигналов измеряют напряжение на выходе интегратора. Напряжение обратно пропорционально постоянной времени объекта. В момент равенства нулю величины, обратной постоянной времени модели, изменяют структуру модели, инвертируя знак производной выходного сигнала с модели.
Блок-схема на фиг. 1 поясняет описываемый способ; фиг. 2 изображает кривые времени модели и объекта.
На входы исследуемого объекта 1 и модели
2 подают пилообразный входной сигнал
x(t) =et. Этот сигнал подают также на вход блока управления 8, при помощи которого
5 и интегрируют постоянное напряжение в блоке 4 измерительного интегратора. В момент и
Р = —, когда постоянная времени модели
b имеет разрыв, при помощи блока управления изменяют структуру модели так, чтобы изменить знак производной ее выходного сигнала, т. е. делают модель неустойчивой. Выходные сигналы ооъекта и модели сравчивают в блоке сравнения 5, при помощи которого фиксируют момент времени, когда сравнива(отся выходные сигналы объекта и модели, В этот мое(ент сигналом Олока управления I(ppKp2щают интегрирование постоянного напряжения В Олоке 4 ((Определяlот значение измеряемого параметра как величину, обратную выходному сигналу измерительного интегратора.
Выходные сигналы объекта
197308
60 с постоянной времени Т„®, изменяемой по разрывному гиперболическому закону (1), при пилообразном входном сигнале имеют соответственно вид
1 у,я = — kc (г — T I1 — e JJ; у„(г) =-!гс Iг — е j e
В переходных процессах объекта и модели можно отметить характерные момент -,: времени: 15
i1 — момент времени, когда постоянная времени модели равна постоянной времени обьскта, т. р. т= или tI ——, (3)
1 Т а — -1 а — bt bT
12 — момент времени, когда ошибка е® =
=go® — It2, (i) равна нулю, что с точностью до постоянного множителя кс означает. 25 о (4) Зо
Из выражения (3) следует, что измеряемое, значение Т легко определяется, если известна с2 величина tl. Величина О = — может быть
11 просто определена, если известно время t>, 35 которое легко определяется при помощи сравнивающего устройства.
Отношение моментов времени i2 и tl как функция параметров модели и объекта может быть вычислено для различных значе- 40 ний этих параметров из уравнения, которое получается путем замены переменных12= 04=
҄— 1
=0 " в уравнении (4). Заменив переменbT ные под интегралом, получим следующее 45 уравнение относительно интересующей нас функции:
"е 1 г1гу1е =-)+ so
7 — 2.-г (1 — 1) е, -у Ф (V=;(Π— 1J) J — г1 — е 1, г2) а2- Т где - = —;; =-7и=
2б Т„(0)
2 Г
Ф(У) = . ) е dx — интеграл вероятности.
У=- .)
Исследование зависимостей О (у) показывает, что кривые О(у) при любых значениях параметра в лежат ниже линии 0=1,5, начиная с некоторого значения у=у(в), кривая 65
O(y) может оыть аппроксимирована прямой, т. е. если у)у, О=О =О, с любой желае:г101ег точностью
Таким образом, в значительном диапазоне выполнено простое соотношение л
Если у=За, то это соотношение выполняется с точностью не хуже 1%. Отсюда ясно, что если в блоке измерительного интегратора выставить начальное условие, численно равное
1 в каком-либо масштабе величине а=
Т„(0) подать на вход его постоянное напряжение, нанримср, величины Е, установить коэффициент усиления интегратора, численно равб ный — —, то в момент t2 выходной сигЕд,, нал блока 4 будет численно равен
b М
Z () =-- а — Š— — - i, = а — — - = а — btl-- —, ЕЫ 0 Т (.Г3 (с) т. е. обратной величине измеряемого параметра. а
Изменяя структуру модели в моментР=—
b так, чтобы изменить знак производной ее выходного сигнала (при реализации модели на аналоговой машине и осуществлении закона
IM(i) == с помощью потенциометра это а — И изменение требует переключения схемы набора модели), можно полностью использовать диапазон измерения постоянной времени
1 модели от — до с, в результате чего предеа
3 лы измерения оказываются равньгми — —:с . а
Предмет изобретения
Способ измерения постоянной времени объекта, описываемого дифференциальным уравнением первого порядка, основанный на подаче испытательного сигнала на входы объекта и модели и на изменении постоянной времени модели по нелинейному закону, отличиющийся тем, что, с целью расширения пределов измерения постоянной времени объекта и повышения быстродействия процесса измерения, линейно меняющимся испытательным сигналом изменяют постоянную времени модели по разрывному гиперболическому закону, интегрируют результат сравнения сигналов с выходов модели и объекта и измеряют в момент равенства этих сигналов напряжение на выходе интегратора, обратно пропорциональное постоянной времени объекта, причем в момент равенства нулю величины, обратной постоянной времени модели, изменякзт структуру модели, инвертируя знак производной выходного сигнала с модели.
197308
Фиг. Г
Составитель И. Н, Шувалова
I:åäàêòîð Л. М. Жаворонкова Техред А. А. Камышникова Корректор В. В, Крылова ."-аказ 2181/18 Тираж 53 .: Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Мшшстров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
Типография, пр. Сапунова, 2
