Устройство для построения корневых годографов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

275545

Goes Советскит

Социалистическив

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 42г1, 17/00

Заявлено 11.11.1969 (№ 1311104/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 03.VII.1970. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 13.Х.1970

Ковтитет по делаМ изобретений и отирыти1 ори Совете Министров

СССР

МПК G 06f 15/06

G 06f 15/20

УДК 621.317.078(088.8) БЕСОЮ:-НАЛ

А. В. Никитин

Уральский политехнический институт им. С. М. Кирова БАЬЛХО. ЕН

Автор изобретения

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ КОРНЕВЫХ ГОДОГРАФОВ

Устройство может быть использовано при проектировании и расчете систем автоматического управления, динамическое уравнение которых может быть представлено уравнением до 11-го порядка, Метод корневого годографа позволяет судить о свойствах системы как в частотной, так и во временной областях на основании картины распределения нулей и полюсов замкнутой системы на комплексной плоскости в зависимости от какого-либо параметра, например коэффициента усиления.

Метод корневого годографа является эффективным методом анализа и синтеза линеаризованных систем автоматического управления.

Однако трудности, связанные с построением траектории корневого годографа, препятствуют его распространению.

Известно устройство для построения корневых годографов, содержащее планшет с изображением комплексной плоскости с нулями и полюсами исследуемой разомкнутой САУ, фотодиоды, расположенные в точках нулей и полюсов, проецирующее устройство, счетно-решающий блок, в который входят фотореле, интегратор и источник эталонного напряжения.

Но это устройство не определяет коэффициента усиления.

Упрощает построение корневого годографа и нахождение коэффициента усиления и транспортир с логарифмической линейкой Ивенса («SpiruI). Однако он не дает возможности автоматизировать расчет кривой корневого годографа и коэффициента усиления, а при исследовании САУ выше 5-го порядка дает большую погрешность.

В предлагаемом устройстве проецирующая рамка выполнена в виде предметного столика с прозрачным изображением фигуры, ограни10 ченной спиралью и прямой, а под рамкой на комплексной плоскости планшета расположены фотодиоды, выходы которых через дополнительно установленные триггеры соединены с обмотками поляризованных реле.

15 Это позволяет ускорить расчет коэффициента усиления и сделать его более точным.

На фиг. 1 изображено оптико-механическое проецирующее устройство с планшетом; на

20 фиг. 2 — счетно-решающий блок; на фиг. 3— схема вращения освещенной фигуры. Устройство содержит планшет, на комплексную плоскость которого нанесены нули и плюсы разомкнутой системы; стол 2, фотодиоды 8, объектив

25 4 проецирующего устройства, предметный столик б, осветитель б, плоское прямоугольное зеркало 7, управляющий фотодиод 8, фотореле 9, источник стабилизированного напряжения 10, интегрирующий усилитель 11, индикаЗ0 тор 12 и управляющую схему И.

275545

К» 1. г1з г2 . ° ° y n с ll l2» lm

1,2,...,гг;

1,2,...,т.

4О

Работает устройство в двух режимах.

При вращении освещенной фигуры против часовой стрелки (фиг. 3) временной интервал между спадом тактирующего импульса с фотодиода 8 (горизонтальное положение ОМ вращающейся прямой) и фронтом импульса с фотодиода планшета, расположенного в точке

А (начало вектора ОА с длиной l и углом а) а пропорционален углу а; 1. = —, где г1 — ско q рость вращения фигуры.

Пауза между импульсами с фотодиода планшета равна

Так как угол ср определяется через длину р вектора ОВ по уравнению спирали в полярных координатах р = aexpwp (2) и длины векторов АО и ОВ равны (l=o), получаем

t„= — 1п —. (3) х а

Таким образом паузы между импульсами с фотодиода планшета пропорциональны логарифму длин векторов, проведенных из точки, где расположен фотодиод, в центр вращения фигуры.

Для суммирования временных интервалов и преобразования их в напряжения служит счетно-решающее устройство (фиг. 2).

Первый режим предназначен для поиска точек комплексной плоскости, соответствующих корневому годографу исследуемой системы.

Импульсы напряжения, длительность которых пропорциональна углам векторов, формируются с помощью фотореле 9, которые включаются от управляющего фотодиода 8 и отключаются при засвечивании соответствующих фотодиодов планшета.

Алгебраическое суммирование длительностей импульсов и интегрирование проводятся на типовом решающем усилителе. Для запоминания результатов интегрирования на один такт работы использованы два усилителя, которые попеременно находятся в режимах интегрирования и запоминания. К запоминающему усилителю подключен индикатор. Для повышения точности работы устройства на интегрирующий усилитель подается смещение, соответствующее величине (2Р+1). Равенство нулю напряжения на интеграторе в конце такта означает, что используемый фазовый критерий выполнен, и исследуемая точка принадлежит годогр а фу.

15 го

Во втором режиме определяется коэффициент усиления, соответствующий найденной точке корневого годографа на основании уравнения где К вЂ” коэффициент усиления;

l„1

o) — длины соответствующих векторов;

,) Длительности импульсов (3), пропорциональные логарифмам длин векторов, формируются также с помощью фотореле, которые включаются при затемнении фотодиодов планшета и выключаются при освещении. В этом режиме поляризованное реле работает только от триггера фотореле, соединенного с фотодиодами планшета. Для смены режимов служит переключатель, коммутирующий цепи реле.

Напряжение в конце такта пропорционально алгебраической сумме длин векторов, проведенных в исследуемую точку, а следовательно, пропорционально логарифму коэффициента усиления. При первом и втором режимах на реле, подключенные к фотодиодам, расположенным в полюсах разомкнутой системы, подается положительное напряжение, а на остальные реле — отрицательное.

Для повышения точности считывания результата на интегратор подается смещение, соответствующее 10, 30, 50, 70, 90, 110 дб. Шкала индикатора — линейная и имеет пределы

+.10 дб.

Предмет изобретения

Устройство для построения корневых годографов автоматических систем и расчета коэффициента усиления по данным точкам годографа, содержащее планшет, на котором изображается комплексная плоскость с нулями и полюсами исследуемой системы и расположены фотодиоды, проецирующее устройство, счетнорешающий олок, состоящий из фотореле, интегратора и запоминающего устройства, управляющую схему, индикатор и источник эталонного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности расчета коэффициента усиления, проецирующая рамка выполнена в виде предметного столика с прозрачным изображением фигуры, ограниченной спиралью и прямой, а под рамкой расположены фотодиоды, выходы которых через дополнительно установленные триггеры соединены с обмотками поляризованного реле,