Анализатор для контроля характеристик динамических систем

 

ОП ИСАНИ

300875

Союз Советских

Сопиалистическмх

Республик

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ

Зависимое от авт. свидетельства Мо—

МПК G 05b 23/02

G 061 11/00

Заявлено 17.Vl.1969 (М 1338020/18-24) с присоединением заявки Ме—

Приоритет—

Опубликовано 07, IV.1971. Бюллетень М 13

Дата опубликования описания 28.V.1971

Комитет по делам изобретений и Открмтий

Apll Совете, хйиниотрое

СССР

УДК 658,562:533(088.8) Авторы изобретения

В. К. Миртов, Ю. С. Пономарев и В. Н. Соболев

Заявитель

АНАЛИЗАТОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ХАРАКТЕРИСТИК

ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Предлагаемый анализатор относится к устройствам динамического контроля.

Известные устройства для динамического контроля содержат устройство управления, блок ортогональных фильтров, преобразователь и цифровую вычислительную машину.

Однако эти устройства не,позволяют определять характеристики динамических нелинейных систем управления.

Отличием предложенного устройства является то, что в нем дополнительно установлен формирователь, выход которого через цифровую вычислительную машину соединен с одним из входов устройства управления, один из выходов которого соединен с первым входом формирователя, причем другой выход управляющего устройства через преобразователь соединен со вторым входом формирователя.

Предлагаемый анализатор может быть использован для динамического контроля как линейных, так и нелинейных САУ. В нем использовано разложение реакции САУ на тестовый сигнал на ортогональных фильтрах с последующим восстановлением параметров

САУ на основе их множественных регрессий по коэффициентам разложения. Определение параметров САУ производится за время, соизмеримое с эффективной длительностью импульсной функции САУ.

На фиг. 1 показана блок-схема анализатора характеристик динамических систем; на фиг. 2 — блок-схема устройства управления; на фиг. 3 — блок-схема программного устройства; на фиг. 4 — блок-схема устройства уг;равления блоком ортогональных фильтров; на фиг. 5 — блок-схема коммутатора; на фиг. 6— функциональная схема блока ортогональных фильтров; на фиг. 7 — блок-схема формиро1С вателя.

Анализатор содержит устройство управления 1, блок 2 ортогональных фильтров, преобразователь 3, формирователь 4 и цифровую вычислительную маошину (ЦМВ) 5.

Два входа устройства управления подключены к блоку ортогональных фильтров и к цифровой вычислительной машине, а его выходы соединены с входом исследуемой системы, преобразователем, формирователем и блоком ортогональных фильтров, второй вход которого подключен к выходу контролируемой

САУ. Выход преобразователя соединен со вторым входом формирователя, выход которого соединен с ЦВМ.

Устройство управления (см. фиг. 2) состоит из коммутатора 6, программного устройства 7 и устройства управления 8 блоком ортогональных фильтров.

Программное устройство содержит генеразс тор 9 тактовых импульсов, ключ 10, четыр300875 надцатиразрядный счетчик 11, генератор 12 одиночных импульсов, логические ячейки «И»

18 — 15 и логическую ячейку «НЕ» (6.

Устройство управления блоком ортогональных фильтров содержит триггеры 17, 18, эмиттерные повторители 19, 20, герконы 21, 22 и дифференцирующую цепочку 28.

Коммутатор включает логическую ячейку

«ИЛИ» 24, эмиттерные повторители 25 — 81, триггеры 82 — 84, кипп-реле 85, логические ячейки «И» 86 — 40, герконы 41 45 и аттенюаторы 46 — 50 буферного усилителя 51.

Блок ортогональных фильтров содержит ячейки 52, 58 и 54 нулевого коэффициента разложения, первого коэффициента разложения, четвертного коэффициента разложения соответственно.

Формирователь состоит из ключей 55 — 58, триггеров 59 — 68 сдвигающего регистра, киппреле 69 и линии задержки 70.

При подаче на устройство управления команды о начале проверки системы автоматического управления устройство управления

1 формирует и подает тестовый сигнал на вход САУ. Одновременно блок ортогональных фильтров 2 подключается к выходу проверяемой системы и переводится из исходного режима в рабочий. По истечении установленного интервала разложения реакции САУ на тестовый сигнал устройство управления переводит блок ортогональных фильтров в режим запоминания и отключает его от выхода САУ.

Напряжения, пропорциональные коэффициентам разложения, с выходов блока ортогональных фильтров через коммутатор 6 устройства управления последовательно подаются на преобразователь 8, который преобразует аналоговую величину в параллельный двоичный код. С выхода преобразователя параллельный двоичный код подается на формирователь 4.

Последний по команде устройства управления начинает формировать адрес и записывает исходные данные для интерполяции в ЦВМ 5.

По окончании записи исходных данных для интерполяции ЦВМ подает сигнал на коммутатор устройства управления для опроса следующей ячейки фильтра. По окончании опроса ячеек фильтров в ЦВМ заносится адрес опорной точки на множественной регрессии и подается команда на начало вычисления параметров контролируемой САУ.

Исходными данными для вычисления параметров контролируемой системы служат множественные регрессии параметров системы на коэффициенты разложения, представленные в виде узловых точек и предварительно введенные в:запоминающее устройство ЦВМ, адрес искомой узловой точки многомерной регрессии и отклонения от узловой точки, необходимые для интерполяции.

Многомерная матрица множественной регрессии для занесения в запоминающее устройство ЦВМ в соответствии с известными методами преобразуется в плоскую матрицу, узлы которой записываются в ЦВМ.

Для вычисления параметра контролируемой САУ из запоминающего устройства извлекается опорная точка множественной регрессии, соответствующая полученному в фор5 мирователе на основе измерения коэффициентов разложения адресу, и все примыкающие к ней точки, старшие по адресу. В дальнейшем ЦВМ в соответствии с принятым алгоритмом и полученными исходными даннымп

10 для интерполяции производит интерполирование и выдает в регистратор ЦВМ значение искомого параметра.

Определение остальных контролируем ых параметров САУ производится аналогично.

Команда о начале проверки САУ поступает на генератор 12 одиночных импульсов программного устройства 7 и запускает его.

Сигнал генератора 1 устанавливает в «О» счет20 чик 11, собранный на стандартных триггерных ячейках и поступает на нулевой вход триггера 17 устройства управления блоком ортогональных фильтров 8. Сигнал на единичном выходе триггера 17 исчезает, и через эмиттер25 ный повторитель 19 обеспечивает отпускание ,гериона 21, тем самым подготавливая блок ортогональных фильтров к работе. После установки в «О» счетчика 11 сигнал на выходах ячеек «И» 18 — 15 снимается, и схема «H.E»

16 подает сигнал разрешения на ключ 10.

З0 Триггер 18 при сигнале этой полярности не срабатывает. Импульсы с генератора 9 тактовых импульсов через ключ 10 поступают на счетный вход первого разряда счетчика 11.

С выхода второго разряда счетчика подается сигнал на единичный вход триггера 18, устанавливающий его в «1» после прихода второго импульса с генератора 9 тактовых импульсов. Трипгер 18 через эмиттерный пснвторитель 20 вызывает срабатывание геркона 22, 40 которыи обеспечивает подачу тестового сигнала на систему, подключение блока ортогональных фильтров к системе и его запуск.

Появляющийся при этом сигнал на выходе

45 дифференцирующей цепочки 28 не вызывает запуска коммутатора.

В соответствии с выбранным интервалом разложения пумблерным набором BI — Вд (см. фиг. 3) устанавливают код на входах ячеек «И» 18 — 15. При совпадении установленного кода с числом в счетчике 11 на выходах ячеек «И» 18 — 15 появляется сигнал. В результате сигнал на выходе ячейки «НЕ» 16 исчезает, и ключ 10 закрывается. При исчезновении сигнала на выходе ячейки «НЕ» 16 триггер 18 устанавливается в «О», что вызывает отпускание геркона 22 и перевод блока ортогональных фильтров в режим запоминания. Кроме того, обеспечивается запуск коммутатора 6 через дифференцирующую цепочку 28.

Импульс с дифференцирующей цепочки 28 через ячейку «ИЛИ» 24 и эмиттерный повторитель 25 поступает на формирователь 4 и на триггеры 82 — 84 триггерного счетчика комму55 татора. При установке триггера 82 в «1» сиг300875

55 бО нал через эмиттерные повторители 27 и 80 вызывает срабатывание геркона 41, который своим контактом подключает выход ячейки нулевого коэффициента разложения через аттенюатор 46 и буферный усилитель 51 к преобразователю 8. Преобразователь выдает десятиразрядный параллельный двоичный код, соответствующий нулевому коэффициенту разложения, в формирователь 4. После записи из формирователя в ЦВМ из ЦВМ лоступает импульс на вход ячейки «ИЛИ» 24, который обеспечивает добавление «1» в триггерный счетчик (82 — 84). В результате срабатывает ячейка «И» 87 через геркон 42, аттенюатор 47, буферный усилитель 51 сигнал с выхода ячейки первого коэффициента разложения поступает на преобразователь.

Таким образом |коммутатор обеспечивает поочередное под|ключение выходов всех ячеек блока ортогональных фильтров к преобразователю. При подключении выхода последней ячейки блока ортогональных фильтров к преобразователю сигнал с выхода ячейки «И» 40 запускает кипп-реле 85, и через эмиттерный повторитель 26 обеспечивает установку в «О» триггеров 82 — 84 и в «1» триггера 17. Триггер

17 через эмиттерный повторитель 19 вызывает срабатывание геркона 21, который обеспечивает установку блока ортогональных фильтров в исходное состояние.

В анализаторе может быть использована любая система ортогональных функций или полиномов. В качестве примера приводится блок ортогональных фильтров, реализующий расположение реакций системы по функциям

Лагерра, построенный на типовых операционных усилителях в соответствии с известной методикой.

Блок ортогональных фильтров работает следующим образом. При отпускании геркона 2/ его контакты размыкают цепи установки в

«О» интеграторов. При срабатывании геркона

22 его контакты подключают входные цепи интеграторов и соединяют вход блока ортогональных фильтров с выходом контролируемой

САУ. Реакция САУ на тестовый сигнал подается на блок ортогональных фильтров. По истечении установленного времени разложения контакты геркона 22 размыкаются и переводят фильтр в режим заполнения. На выходе каждой ячейки блока ортогональных фильтров фиксируется напряжение, пропорциональное соответствующему коэффициенту разложения реакции САУ по ортогональным функциям. Коммутатор 6 осуществляет последовательное считывание коэффициентов разложения. По окончании считывания контакты геркона 21 замыкаются и включают цепи установки нуля интеграторов, подготавливая тем самым блок ортогональных фильтров к следующему циклу контроля.

5 !

О

С выхода буферного усилителя 51 коммутатора напряжение, пропорциональное коэффициенту разложения, подается на преобразователь 8, который преобразует его в параллельный десятиразрядный двоичный код. В качестве аналого-цифрового преобразователя может быть использован, например, один из каналов серийного преобразователя типа VII.

Сигнал с выхода преобразователя подается на формирователь 4.

При подаче управляющего импульса с эмиттерного повторителя 25 срабатывает кипп-реле 69, обеспечивающее задержку на время преобразования преобразователя. Импульс с кипп-реле подается на линию задержки 70 и на ключи 55 — 57. Знаковый разряд через ключ 56 записывается в первый разряд сдвигающего регистра (триггер 59), а в шестой разряд (триггер 64), сдвигающего регистра через ключ 57 заносится старший разряд кода числа. Остальные разряды через ключи 55 заносятся в ЦВМ в качестве исходных данных для интерполяции. С линии задержки 70 импульс поступает на сдвигающий регистр и обеспечивает сдвиг информации па один разряд. По окончании работы коммутатора все разряды сдвигающего регистра заполнены сформированным адресом узловой точки, Импульс с эмиттерного повторителя 26 открывает ключ 58 и обеспечивает тем самым запись адреса в ЦВМ. При каждом открытии ключей 55 и 58 происходит добавление «1» в адресный регистр ЦВМ.

Таким образом, по окончании цикла работы устройства управления в ЦВМ оказываются записанными последовательно пять десятиразрядных чисел, являющихся исходными данными для интерполяции, и адрес узловой точки. Этих данных достаточно для того, чтобы ЦВМ осуществила в соответствии с описанным выше алгоритмом определение параметров контролируемой САУ.

Предмет изобретения

Анализатор для контроля характеристик динамических систем автоматического управления, содержащий устройство управления, соединенное с блоком ортогональных фильтров, преобразователь и цифровую вычислительную машину, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в нем дополнительно установлен формирователь, выход которого через цифровую вычислительную машину соединен с одним из входов устройства управления, один из выходов которого соединен с первым входом формирователя, причем другой выход управляюгцего устройства через преобразователь соединен со вторым входом формирователя.

5 коЭффициенто6

Фиг. 6

Фиг. 7

Составитель А. Я. Лащев

Редактор Л. А. Утехина Техред Т, H. Курилко Корректор E. Н. Миронова

Изд. Л% 506 Заказ 162/656 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»