Устройство для измерения и наблюдения частотных

 

OllMCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

287l60

Союз Соеетскиз

Социалистическиз

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 21с, 46/50

42d, 10

Заявлено 11.V1.1969 (№ 1338728/18-.24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 19.Х1.1970. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 21.1.1971

Комитет ло делатз изобретений и открытий ори Соеете Мииистрое

СССР

МПК G 05b 23/02

G 06f 15/ 46

УДК 621.317.757 (088.8) Автор изобретения

В. А. Дятлов

Рязанский радиотехнический институт

Заявитель

УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И НАБЛЮДЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК. Изобретение относится,к области а втоматического управления и;регулирования и предназначено для экспериментального исследования динамических характеристик систем автоматического управления (САУ).

Контроль .работоспособности систем в целом ряде случаев целесообразно проводить по частотным характеристикам, однако известные анализаторы .динамических характеристик САУ, основанные на методе искусствен- 10 ных гармонических возмущений, обеспечивая необходимую точность экопериментального определения частотных характеристик, не удовлетворяют требованиям быстродействия и совершенства ооработки результатов, »ro 15 тормозит распространение подобных систем контроля на практике.

Предложенное устройство, кросие генератора входных сигналов, дифференцирующей цепи с диодами, ключей, активных фильтров 20 и сумматоров, содержит коммутатор на и каналов. При этом первый канал .подключен к сумматору формирования вещественной частотной характеристики, а остальные через ключи, связаннь1е также с выходом объекта, 25 подключены к coo Tâåòñòâóþùèì активным фильтрам, пер выe выходы которых через свои ключи соединены с упомянутым сумматором, а вторые выходы через те же ключи соединены с сумматором фарми рования мпи- „".,0 мой частотной характеристики. Кроме этого, вход объекта через свой ключ связан с генератором входных .сигналов, другой вход которого через дифференцирующую цепь с,диодом и через ключ подключен к управляю1цем входу коммутатора.

Предлагаемое изобретение позволяет полуи;ть на осциллографе либо ве цественную частотную, либо мнимую частотную, либо амплитудно-фазовую частотную характеристику исследуемой системы, причем время измерения и воспроизведения характеристики составляет порядка 1,2 времени переходного процесса в системе.

На фиг. 1 .представлена форма входного и вылходного сигналов системы прп снятии ха.ракTepHcTHI ; на фиг. 2 — принципиальная схемa устройства.

Если на вход замкнутой системы автоматического угравления подать треугольный IDIгульс Г,,- (см. фиг. 1), а выходной сигнал системы представить в виде суммы треугольных импульсов, т. е. воспользоваться методом к 1 co I110-липе11ной аппроксимации, то э:тспериментальная амплитудно-фазовая частотная характс ристика Ф, (/о) замкнутой системы определится как сумма ф (/,, ) < +П р — J T +И а — 2j, Т 1 11 P — (n — 11/мТ, 287160

60 где а — амплитуда, а — частота, 2Т вЂ” период треугольных им пульсов.

Откуда, вещеcTBeHHBH частотная характерИстика САУ:

Р, (а) = а1+ aq cos аТ+ a cos 2 аТ +

+,..., + a„cos (n — 1) аТ, мнимая частотная характеристика САУ:

Q, (а) = — (а sin аТ+, аз sin 2аТ +

+,..., + a„sin(n — 1) аТ).

Так как в данном случае ставится задача получения этих характеристик как непрерывных функций а во врехмени, то полагая а = а 1, получи vl

Р, (а) = aI + az cos IB>t+ а cos 2а t +

+,, + a„cos(n — 1) а11 (1)

8, (а) = — (az sin aI>t + a> sin 2coIt +

+,..., + a„sin (п — 1) а1t) (2) где а — — а Т.

Таким образом, запоминая значения ординат выходного си пиала в моменты времени

iT(= 1 — n), формируя напряжение в соответствии с выражением (1) и,пода вая его на вертикальные пластины осциллографа,:получим изображение вещественной частоTHQH характеристики (метки времени осциллог|рафа используются для градуи ровки характеристики ino частоте а = а1, что позволяет производить измерения визуально).

Мнимая частотная характеристика форми,руется со вершен но аналогично в соответствии с вы,ражением (2).

В том случае, если на вертикальные пластины осциллографа inogaeI cH на пряжение, сформированное в соответствии с выражением (2), а на горизонтальные — в,соответствии с выражением (1), получаем изображение амплитудно-фазо|вой частотной характеристики системы.

Период Т inри заданном числе ап проксимирующих участков и+ 1 определяется через вовремя пе реходното процесса САУ tn,р как

tnnp + 2 tnep

Т— или Т = — "" . Диапазон нал+1 " n — 1 к блюдаемых частот (QT О,до — ) всегда будет т) являться основным частотным диапазоном системы, поскольку период Т определяется iB зависимости от времени переходного процесса при постоянном п.

Выр ажения (1) и (2) представляют собой ортогональные расположения в ряд характеристик Р, ((0) и Q, (а) . Поскольку a, = О, а пе рпод Т выби|рается из условия окончания переходного процесса, то,среднеквадратичная ошибка в приближения функции Р,(а) и

Я,(а) будет: B = ., аЧ = О, и отличие

А= характеристики эксаериментальной от теоретической в диапазо|не от О до — опредеТ ляется только величиной пагрец1ности кусочно-линейной аппроксимации. ,П|редлагаемое успройство содержит генератор треугольных импульсов 1, дифференцирующую цепь 2, коммутатор 3, исследуемую

САУ 4, сумматор фо рмиро вания вещественной частотной характеристики, сумматор 6 формирования мнимой частотной характеристики, активные .фильтры Ф1 — Ф9 и ключи

К1 — К2о.

Устройство р а ботает следующим обр а зом.

С генератора треугольных импульсов 1, inoспроенного по принци|ну интегрирования разнаполя рного напряжения прямоугольной формы с регулируемым периодом, снимаются две серии им пульсов а и б. На выходе дифференцирующей цепи 2 с диодами получаются исмпульсы, «привязанные» к основаниям импульсов напряжения прямоугольной формы, кото,рые осуществляют у1п равление коммутатором

8, BbIlnoлняющим olnepaцию подачи одного цреупольного импульса через ключ К1 на

САУ 4 и задания п = 10 начальных условий на и нтепраторы фильтров (значений орди нат

:выходного сигнала) путем воздействия на ключи К1 и Ка» Одиннадцатый потенциальный им пульс с коммутатора 8 закрывает ключ К2 и отиры вает ключи К1 — К2О. С фильтров Ф р, имеющих импульсную переходную функцию, по одному из выходов снимаются величины ar+I cos Йо 1, à lno другому— а i sin i t.

Предмет изобретения

Устройство для измерения и наблюдения частотных характеристик, содержащее генератор входных сигналов, дифференцирующую цепь с диодами, ключи, активные фильтры и сумматоры, отличающееся тем, что, с целью сокращения .времени измерения, в нем установлен коммутатор на п каналов, .причем первый ка нал подключен к сумматору формирования,вещественной частотной характеристики, а остальные через ключи, связанные также с выходом объекта, подключены к соответст|вующим активным фильтрам, lnepBbIe выходы которых через свои ключи соединены с упомя|нутым сумматором, а вторые выходы через те же ключи соединены с сумматором формирования мнимой частотной характеристики, при этом вход объекта через свой ключ связан с генератором входных сигналов, другой вход которого через дифференцирующую Ilelnb с диодом и через ключ подключен к управляющему, входу коммутатора.

Фиг 1

Фие2 у

Составитель 3. В. Маркова

Редактор Е. В. Семанова Текред Т. П. Курилко Корректор Н. Л. Бронская

Заказ 3909)17 Тираж 480 Подписное

Ц11Р111ПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4,5

Типография, пр. Сапунова, 2