Устройство для построения корневых годографов систем регулирования

 

209084

О П И С Л Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советских

Социалистических

Респуйлии

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 12.VI.1965 (№ 1012496/26-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 17Л.1968. Бюллетень № 4

Дата опубликования описания 15.Ш.1968

Кл. 42m, 36

МПК G 06f

УДК 621.317.757.078 (088.8) Комитет по делам иаооретвний и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

А. В. Никитин

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ КОРНЕВЫХ ГОДОГРАФОВ

СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Известны устройства для построения корневых годографов систем регулирования, основанные на различном получении фазового критерия Эванса для одноконтурных систем. Это производится путем суммирования на комплексной плоскости углов векторов, проведенных из нулей и полюсов передаточной функции разомкнутой системы в исследуемую точку комплексной плоскости.

Предлагаемое устройство, основанное на фазовом критерии Эванса, отличается тем, что позволяет суммировать углы векторов и осуществлять построение годографа. При этом время определения принадлежности исследуемой точки комплексной плоскости годографу равно 4 сек, независимо от числа нулей и полюсов исследуемой системы.

Устройство состоит из двух основных частей: проекционного устройства и счетно-решающего блока.

Оптико-механическое устройство предназначено непосредственно для построения корневых годографов замкнутой системы по полюсам и нулям разомкнутой (фиг. 1). Исходные данные наносятся на миллиметровую бумагу планшета 1. В точке, где расположены полюса и нули исследуемой системы, устанавливаются фотодиоды 2. Планшет вместе с наколотой бумагой и фотодиодами может двигаться по столу 8 с помощью устройства, подобного чертежному кульману, чтобы сохранить параллельность осей при перемещении. Вверху на планшет проектируется тонкий световой луч4, который вращается с постоянной скоростью вокруг одного своего конца (точка О). Для формирования такого луча предназначена проекционная головка 5, неподвижно укрепленная на кронштейне над планшетом.

Внутри головки помещен полый цилиндр 6, 10 имеющий вырез 7 в боковой стенке и узкую щель в дне, которая начинается в его центре.

Через боковой вырез виден осветитель 8, находящийся напротив щели.

Цилиндр вместе с осветителем вращается с

15 постоянной скоростью на валу 9, который приводится во вращение двигателем и редуктором 10. На этом же валу имеются кольца 11 для подвода тока к осветителю.

Описанная система вместе с объективом 12

20 позволяет спроектировать на планшет узкий вращающийся световой луч. Фотодиод 18, укрепленный в стенке кожуха проекционной головки, служит для формирования импульса начала отсчета углов при вращении луча.

25 Электронный блок прибора предназначен для преобразования импульсов, поступающих с фотодиодов, суммирования их и запоминания результата на один такт работы.

В состав блока входят следующие узлы

30 (фиг. 2); четыре фотореле 14, работающих от

209084 фотодиодов 2, расположенных на планшете; тактирующее фотореле 15, фотодиод И которого расположен на боковой стенке кожуха проекционной головки; управляющая схема

16; интегратор 17 для суммирования импульсов; запоминающее устройство 18 и индикатор 19, Эталонное напряжение, необходимое для работы интегратора, поступает с узла 20.

Работает описанный прибор следующим оор азом.

Световой луч 4 равномерно вращается вокруг точки О и пробегает последовательно через все фотодиоды 2, расположенные на планшете 1 (см. фиг. 1, 3).

На фиг. 3 показан планшет с полюсами, обозначенными крестиками, и нулем, обозначенным кружочком, в которых расположены фотодиоды 2. Фотодиод 18, находящийся на стенке проекционной головки, выдает на входное реле управляющей схемы (см. фиг. 2) прямоугольный импульс тока при каждом обороте луча. Фотодиод И расположен таким ооразом, что задний фронт импульса совпадает с моментом прохождения светового луча через горизонтальное положение, показанное штриховой линией.

В этот момент управляющая схема 1б вырабатывает короткий импульс сброса фотореле 14, в .котором использованы реле ти па РП-4 с безразличным состоянием якоря при отсутствии тока. Импульс сброса перебрасывает все реле 14 в исходное состояние, и через их контакты на входы интегратора 17 подключаются эталонные напряжения с узла 20. По мере вращения луча соответствующие фотореле 14 срабатывают от фотодиодов 2 и отключают напряжение с интегратора.

Таким образом длительность импульса, подаваемого на вход интегратора с фотореле, пропорциональна углу между штриховой линией и вектором, проведенным из соответствующего полюса или нуля, где расположен фотодиод (см. фиг. 3). Но этот угол равен углу самого вектора, так как штриховая линия всегда параллельна горизонтали. Например, для вектора А углы а и rp равны. Следовательно, длительности импульсов эталонного напряжения на входах интегратора 17 пропорциональны углам векторов, проведенных из полюсов и нулей системы в точку О.

Эталонное напряжение, равное 100 в, подается с блока 20, причем положительное напряжение подается на фотореле, фотодиоды которых расположены в полюсах системы, а отрицательное — на реле, соответствующие нулям системы.

Это позволяет получить в конце каждого такта на выходе интегратора 17 напряжение, пропорциональное алгебраической сумме углов векторов, проведенных из полюсов и ну. лей системы в данную точку О, т. е.

U=rc u u— вр„), где а — углы векторов, проведенных из по5 люсов системы в точку О;

P„— углы векторов, проведенных из нулей системы в точку О; к — некоторый постоянный коэффициент пропорциональности, определяемый скоростью

10 вращения луча, усилением интегратора и величиной эталонного напряжения.

Фазовый критерий для системы, записанный через углы составляющих векторов, гласит, что если

15 ви — в „= 180 + 360 i, то данная точка 0 принадлежит годографу.

Поэтому, зная коэффициент к по напряжению на выходе интегратора 17, можно определить, принадлежит ли данная точка годографу.

20 Перемещая планшет с фотодиодами, можно проверить таким образом любую точку комплексной плоскости, вокруг которой вращается световой луч. Точки, в которых выполняется данный критерий, будут принадлежать корне25 вому годографу исследуемой замкнутой системы. lix необходимо отметить на планшете и соединить плавной кривой, Предмет изобретения

30 1. Устройство для построения корневых годографов систем регулирования, содержащее планшет, на котором изображается комплексная плоскость с нулями и полюсами исследуемой системы, фотодиоды, проекционное устS5 ройство, управляющую:релейную схему, счетно-решающий блок, включающий в себя фотореле и схему запоминания на операционных усилителях с емкостной обратной связью, индикатор и источник эталонного напряжения, 40 отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия и точности корневого годографа, фотодиоды, расположенные на планшете в точках, соответствующих нулям и полюсам и периодически освещаемые вращающимся лучом из проекционного устройства, ось которого расположена в исследуемой точке, соединены с фотореле счетно-решающего блока, подключающими источник эталонного напряжения ко входу интегратора, выход ко50 торого подсоединен к схеме запоминания с индикатором.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью создания импульса управления и сброса всех фотореле в начале такта работы

55 устройства, соответствующего одному обороту луча, тактирующий фотодиод, расположенный на боковой стенке кожуха проекционного устройства, подключен к управляющей схеме, контакты реле которой соединены с запоми60 нающим устройством и индикатором, 209084 !

/

/

/ 7Ьг Г ЪГ.!

Составитель И. Н. Шувалова

Редактор Ю, H. Петров Текред А. А. Камышиикова Корректоры: Л. М. Прохооова и С. П. Усова

Заказ 332/17 Тираж 530 Подписное

ЦЕИИПИ Комитета ио делам изобретений н открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2