Устройство для контроля динамических систем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБР ЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

769497

i(61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.01.79 (21) 2716948/18-24 (51) М.Кл.з G 05 В 23/02 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государственный кемитет (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.396 (088.8) (45) Дата опубл|икования описания 28.10.80 (72) Автор изобретения

В. И. Раменский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Изобретение относится к технике контроля динамичесюих систем,и может найти пр именение пр|и контроле оистем автоматического управления.

Известно устройство .контроля динамических систем, основанное на определении отклонения временной xBp3IKTBpIHIcTHKH о бъекта от эталонной (1). Оно содержит гевар атар стимулирующих воздействий, опектраль ный а нализатор и суммирующий блок.

Однако с помощью этого устройства весьма сложно определить отклонение |временной характеристики объекта от эталонной.

Наиболее близким техническим реше.нием,к изобретеаию является устройство для контроля систем, содержащее генератор стимулирующих воздействий и спектральный анализатор, соединенные с динамической системой,,суммирующий блок, связанный с бло)ками сравнения .и оценки результата, блок вычитающих устройств, соединенный со спектральHbllM анализатором, IH блок .ювадраторов, соединенный сумморующ им блока,м (2).

Недостатками этого устройства являются невозможяость .производить .контроль динамических сНсТВМ в процеосе функционироваяия в,рабочем |режиме IH недостаточная помехоз а,щищенность:контроля.

Целью изобретения является получение возможноспи производить контроль динамических систем в процессе функционирован ия,в рабочем режиме и повышение поиехозащищенности устройства.

Эта цель достигается тем, что в устройство для контроля ди нам ичееких GHlcTQM, содержащее генератор стимулирующих воздействий, подключенный первым выходом

lO .к выходу устройства, .и блок алгебраического .суммирования, связанный выходом через последовательно еоеди ненные блок квадр ато ров, суммирующий блок и блок сравнения со входом блока оценки результата, введены . последовательно соединенные масштабирующий блок, блок апериодических звеньев, коммутатор,,масштабирующий суммирующий блок, блок, ключей и блок интегратора в, выход которого подключен ко входу блока алгебраического сумм ирования. Второй вход блока ключей соединен:со вторым выхОдом генератора стимулирующих,воздействий, B Bхoд масштабирующего блока — ico входом устройства.

2s На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Оно содержит генератор стимулирующих воздействий 1, объект контроля (д кнамическую систему) 2,:масштабирующий

ЗО блок 8, блок а периодических звеньев 4, 769497 -4 у,(t)(= 1, 2, ..., т). т.

I2j(t) = e . (6) 30

z(t) = c(t) +.>:(1). (2) 50

60 коммутатор 5, масшта(би)рующий суммирующий бло)к,б, блок )ключей 7, блок (и(нтеграторов 8, блок алгебраического суммирования 9, блок квадраторов 10, сум)мирующий блок 11, блок арав(венчая 12 и блэк оценки

;результата 13.

На чертеже обозначены Ul, U;, U„— эталон)ные,налряжени)я, IlpolIIolðll}H>otíàëüíûå

IIo .величине Ho)MIHIHBJIbHbIM значеггия>м оо>ответственно первого, 1-.го (и и-Io )коэффициентов разложения (Фурье) cl, c;, с„им>лульсной ((весовой) х)а(ра>ктеристики объекта,контроля (дина(мичеокой системы) 2

k(t), имеющие знаки, обратные знакам указанных )кафф)ициентэв; AU — эталон>НО:Нианряжен)И, >Прал>ЭрцИОНаЛЬНОЕ ПО ВЕличине квадрату допустимого значения среднекв>ад)ратичн>ого отклонения весовой х ар а>кто)исти>ки,контрол)ируе мой системы

k(t) от номинальной характеристики k(t).

У>стройст о работает следующим образом.

На )вход фу(нкционирующей в рабочем

>режиме,контроли)руемой динам}ичеокой системы объекта 2 поступает с пр>едыдущего объекта рабочий сигнал x(t). Дополнитель,но с первого выхода генератора 1 (на тот же вход системы 2 подается не кэррелирова>нное с сипнало)м x(t) и)спытательное (стимулирукмцее) кусочно-постоянное воздействие типа псевдослучайной, двоичной последовательнэсти (натг(р)имер, М-последовательности) с® с нулевым математически)м ажихан(ием и периодам, соответствующим (времени )кор>реляции Т взаимно-корреляционной фун(кци)и R,,„(t j пробного воздействия и реа)кщии объекта 2y(t) на суммарное воздействие

При этом на выходе блока 8 вози)икает с)игнал, пропорциональный по )велич(ине где Sp — спектр>альная .плотность мощности периодического .двоичного шума с(/);

«p — врем>ен>ной (масштаб.

В результате воздействия сигнала (2) на вход блока 4 с >постоянньгми времени где h 1 jэп)ределяется видом используемого для ап)проксимаци)и сигнала R, (t) базиса ортонормированных на интервале (О, ) функций

Ч(— ji>I;(t) ((,.(t) y r;;e (i=1,2, ..., и, r;j, й,—

j=l — константы) (4)

5 на выходах блока 4 образуются реакп)ии

l0 По(следи(ие связаны с входным воздействием у (t) вы)р;аж>ен,ием т. у>(t) = — ) у "(t — -.)е й, j=-1,2, ..., пх, (5) о

15 описывающим процессы на выходах линейных звеньев с импульсными переходными функциями

Сигналы y;(t) >с помощью ком(мутатора 5 >и блока б преобразуются согла>ано выражению

U (t) = P гjj у,(/)„ i = — ), 2, ... и. (7) Напряжения, ани(маемые с выходов блока б, црохэдя через блок 7, модулируются кусэчво-постоян)н)ым сигналом c(t), поступающим оо )вторэго выхода генератора 1 . (с первого и второго:выходов генератэра 1 подаются одина)ковые аипналы), q";(t) = U;!t) signсЯ,i = 1,2,, и, (8}

+1 при c(t)>0 где sign с(/) = 1 (1) 0 «9) — 1 при с(1 < О.

Полученяые таии()м образом сигналы íà >вы45 ходах блока 7.посту)пают;на входы блока 8, где преобразуются в соответствии с выражен)ием с(t) =-(q":;(tldt, i = 1,2, ..., а. (I()) о

Уч)итывая аказанное, можно записать

55 соопношение, связьгвающее (выходные аиг,налы блока 8 с входными сигналами блока

8, в аиде

При эписжнн>эм выше пробном воздейст65 вви c(t) и времени анализа сигнала y(t) 769497

k = 1,2,...l; и 7..

Ь1 = ) У:()e,d, 1 = 1,2, ..., m (13)

25,50

55

b g (c — с)"(15) (соответствует яремеяи корреляции функvHHR, 511;

Т, < (Т, — дисиретность пробного воздействия c(t); т — постояяные времени звеньев конпроли руемой динамической системы;

l —:количество звеньев, когда обеспечивается в полосе частот ионтролируемого объекта р анно мерность ,спектральной плотности мощности SII, и при таких IIocTQH(HHbIx времени апериодических звеньев блока 8 Т;, что с допуспимой погрешностью можно лренеб речь величинами в момент времени 1=Т напряжения на выходах блока 8 будут |с достаточной точностью отображать величины коэффициентов разложения С; взаимно-иорреляцион:ной функции R„(t) (и мпульсной переход ной функции объекта 2 k(t) по базису (cp;(t)J). При это м

ci — c;(T), i = 1,2,, а. (14) Количество составляющих базиса 1 q>;(t), выбирается, исходя из необходимой точности аппроксимации импульсной характеристики объекта 2k(t) . Вид базисной системы (оп ределяется необходимой точностью представления Й® при малом n) и величины постоя нных яремеяи Т;,меняются с помощью перестройки блоков 4 — б.

За фиксированные в момент времени

t = Т,напряжения (14) далее суммируются в блоке 9 с напряжением UI,..., U;,, U„.

Полученные сигналы возводятся в квадраты блоком 10, выходные сигналы которого суммируются блоком 1I1. Вычисленный интегральный параметр контроля (квадрат среднеквадратическото отклонения импульсной хар а ктеристики контролируемой си стем ь объекта 2k(t) от номинальной k(t)) 5

15

Зо

45 сравнивается:в блоке 12 с допустимым значением, .и по величине отклонения блок 18 выдает одинак из сигналов «Годен» или «Не годен».

При,контроле состояяия динамической аистемы используются оиределенные цри синтезе ее номинальные значения коэффициентов Фурье с„ с,, ..., с„, однозначно отражающие (поведеяие номинальной импульсной характеристики системы Й® и допустимое значение интегрального параиет ра конпроля:

Введение в устройство масштабирующего блока, блока . апериодичесиих .звеньев, коммутатора, масштабирующего суммирующего блока, блока ключей .и:блока интеграторов позволяет расширить функцио,нальные возможности устройства и повысить помехозащищенность контроля, что в итоге приводит к увеличению эффекпивности использования устройства для .контIpo JIIH динамичесиой системы.

Ф о р м у л а,и з о б р е т е н,и я

Устройство для,контроля динамических аистем, .содержащее генератор стимулируюш их воздействий, подключенный перовым выходом к выходу устройства, и блок алгебраического суямировакия, связанный выходом через последовательно соединенные блок квадраторов, су1ммирующий блок и блок сравнения со входом блока оценки результата; о тл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности усгройства,,в него введены последовательно соединенные м асшта1бирующий блок,,блок апериодических звеньев, .ком мутатор, масштабируюший суммирующий блок, блок ключей и блок интеграторов, выход. которюго подключен ко входу блока алгебраического суммирования, втерюй вход блока ключей соединен со вторым выходом генератора стимулирующих воздействий, а вход масштабирующего блока — со входом успройства.

Источниии и нфoplMBHHH, принятые во внимание при экспертизе:

1. П рвспосабливающиеся автоматичесиие системы. М., «Иностранная литература», 1963, с. 408 — 410.

2. Авторское свидетельство № 489086, кл. G .05 В 23/02, G 06 F 15/46, 1973 (прототип) .

769497 пу : л

Составитель В. Дианов

Техред О. Павлова

Корректор И. Осиповская

Редактор Л. Утехина

Заказ 1300/1291 Изд. Хз 479 Тираж 956 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»