PL151626B1

PL151626B1 - System for identificationof dynamic properties of inertial objects

Info

Publication number: PL151626B1
Application number: PL26277586A
Authority: PL
Priority date: 1986-12-02
Filing date: 1986-12-02
Publication date: 1990-09-28
Also published as: PL262775A1

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 151 626 POLSKARZECZPOSPOLITA PATENT DESCRIPTION 151 626 POLAND

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 86 12 02 (P. 262775)Additional patent to patent no. - Filed: 86 12 02 (P. 262775)

Int. Cl.⁵ G05B 23/02 G01R 31/28Int. Cl. ⁵ G05B 23/02 G01R 31/28

URZĄDOFFICE

PATENTOWYPATENT

RPRP

Pierwszeństwo--Zgłoszenie ogłoszono: 88 08 18Priority - Application announced: 88 08 18

Opis patentowy opublikowano: 1991 03 29Patent description published: 1991 03 29

Twórcy wynalazku: Stefan Krajewski, Andrzej MileckiCreators of the invention: Stefan Krajewski, Andrzej Milecki

Uprawniony z patentu: Politechnika Poznańska, Poznań (Polska)The holder of the patent: Poznań University of Technology, Poznań (Poland)

Układ do identyfikacji właściwości dynamicznych obiektów inercyjnychSystem for identifying dynamic properties of inertial objects

Przedmiotem wynalazku jest układ do identyfikacji właściwości dynamicznych obiektów inercyjnych, zwłaszcza z inercyjnością I rzędu, szczególnie przydatny w procesie doboru elementów automatyki.The subject of the invention is a system for identifying dynamic properties of inertial objects, especially with first-order inertia, especially useful in the process of selecting automation components.

Identyfikacja dynamiczna polega na określaniu zachowania się obiektu- urządzenia lub procesu w stanach nieustalonych, co jest podstawą skutecznej automatyzacji i warunkuje poprawność doboru pozostałych elementów toru sterowania lub też obwodu regulacji. W przypadku gdy obiektem jest element automatyki, to identyfikacja jego właściwości dynamicznych może stanowić podstawę klasyfikacji jakościowej testowanego elementu.Dynamic identification consists in determining the behavior of an object-device or process in transient states, which is the basis for effective automation and determines the correctness of the selection of other elements of the control path or the control circuit. If the object is an automation element, the identification of its dynamic properties may constitute the basis for the qualitative classification of the tested element.

Znane układy identyfikacyne realizują opisaną przez Philipe de Larminat i Yves Thomas /„Automatyka-układy liniowe, t. 2: „Identyfikacja, WNT, Warszawa, 1983/ metodę odpowiedzi skokowej, według której na wejście testowanego obiektu wprowadza się sygnał skokowy, po czym uzyskaną odpowiedź poddaje się analizie oscylograficznej, wyznaczając czas, w którym sygnał odpowiedzi obiektu zmienia swą wartość w ściśle określonym, dopuszczalnym zakresie.Known identification systems implement the described by Philipe de Larminat and Yves Thomas / "Automatyka-linear systems, vol. 2:" Identification, WNT, Warsaw, 1983 / step response method, according to which a step signal is introduced into the input of the tested object, and then the obtained response is subjected to oscillographic analysis, determining the time during which the object response signal changes its value within a strictly defined, allowable range.

Powyższe układy cechuje znaczna pracochłonność skalowania toru pomiarowego, a także pracochłonność analizy uzyskanego na taśmie oscylograficznej wykresu, zwanego charakterystyką skokową.The above systems are characterized by considerable labor-consumption of measuring the measurement path, as well as labor-consumption of the analysis of the graph obtained on the oscillographic tape, called the step characteristic.

W układzie według wynalazku, do wejścia układu wyprowadzającego sygnał skokowy są równocześnie przyłączone następujące trzy wejścia: testowanego obiektu, członu „start, inicjującego rozpczęcie pomiaru czasu, oraz jedno z dwu wejść bloku pamięci, analogowej albo cyfrowej, do którego drugiego wejścia jest przyłączone wyjście testowanego obiektu, połączone równocześnie z jednym z dwu wejść przełącznika granicznego, zaś pomiędzy pozostałe wejście tego przełącznika a wyjście bloku pamięci jest włączony proporcjonalny człon zmniejszający. Ponadto wyjścia członu „start oraz przełącznika granicznego są przyłączone odpowiednio do wejścia ustawiającego „S“ oraz do wejścia kasującego „R“ przerzutnika RS. Z kolei dwa wyjścia „Q“ i „Q“ tego przerzutnika są przyłączone odpowiednio do wejścia członu zerującego, którego wyjście jest przyłączone do jednego z dwu wejść bloku liczników, oraz do jednego z wejść dwuwejściowej bramki, do której pozostałego wejścia jest przyłączony generator impulsów zegarowych, natomiastIn the system according to the invention, the following three inputs are simultaneously connected to the input of the step signal outputting circuit: the tested object, the "start element, which initiates the start of the time measurement, and one of the two inputs of the analog or digital memory block, to the second input of which the output of the tested device is connected. connected simultaneously to one of the two inputs of the limit switch, and a proportional decrement is connected between the remaining input of that switch and the output of the memory block. In addition, the outputs of the start element and the limit switch are connected to the setting input "S" and to the reset input "R" of the RS flip-flop, respectively. In turn, the two outputs "Q" and "Q" of this flip-flop are connected to the input of the reset unit, the output of which is connected to one of the two inputs of the counter block, and to one of the inputs of the two-input gate, to the other input of which is connected the clock pulse generator , while

151 626 wyjście tej bramki jest przyłączone do drugiego wejścia bloku liczników. Korzystnym jest także, gdy blok liczników jest wyposażony w wyświetlacz cyfrowy.151 626 the output of this gate is connected to the second input of the block of counters. It is also advantageous if the block of meters is equipped with a digital display.

Powyższy układ pozwala na identyfikację właściwości dynamicznych obiektów inercyjnych metodą odpowiedzi skokowej bez konieczności skalowania toru pomiarowego, przy czym wynik pomiaru otrzymuje się w postaci cyfrowej.The above system allows for the identification of dynamic properties of inertial objects by the step response method without the need to scale the measurement path, and the measurement result is obtained in a digital form.

Wynalazek jest bliżej objaśniony na podstawie przykładowego wykonania układu pokazanego na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu do identyfikacji, a fig. 2 typowe przebiegi odpowiedzi „Y“ badanego obiektu /linia ciągła/ oraz „k · Y“ /linia przerywana/ w różnych warunkach pomiaru.The invention is explained in more detail on the basis of an exemplary embodiment of the circuit shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of the identification system, and Fig. 2 typical response waveforms "Y" of the tested object / solid line / and "k · Y" / dashed line / under different measurement conditions.

Testowany obiekt 1 jest włączony pomiędzy dwie gałęzie układu identyfikującego, zawierającego w pierwszej gałęzi-blok cyfrowej pamięci 3, proporcjonalny człon zmniejszający 4 i przełącznik graniczny 5, który stanowi komparator o dużej czułości, oraz w drugiej gałęzi, człon „start 2, inicjujący rozpoczęcie pomiaru czasu. Wyjścia członu „start 2 i przełącznika granicznego 5 są przyłączone odpowiednio do wejścia ustawiającego „S“ oraz wejścia kasującego „R“ przerzutnika RS 6. Z kolei dwa wyjścia „Q“ i „Q“ tego przerzutnika są przyłączone odpowiednio do wejścia członu zerującego 7 oraz do jednego z wejść dwuwejściowej bramki 8, do której pozostałego wejścia jest przyłączony generator impulsów zegarowych 9. Wyjście tego generatora oraz wyjście członu zerującego 7 są przyłączone do dwu wejść bloku liczników 10, który jest wyposażony w wyświetlacz cyfrowy 11.The tested object 1 is connected between two branches of the identifying circuit, including in the first branch - a digital memory block 3, a proportional reducing element 4 and a limit switch 5, which constitutes a high sensitivity comparator, and in the second branch, a "start 2 element, initiating the start of the measurement. time. The outputs of the "start 2" element and the limit switch 5 are connected to the setting input "S" and the reset input "R" of the RS flip-flop, respectively. The two outputs "Q" and "Q" of this flip-flop are connected to the input of the reset element 7 and to one of the inputs of the two-input gate 8, to the remaining input of which the clock pulse generator 9 is connected. The output of this generator and the output of the reset element 7 are connected to two inputs of the block of counters 10, which is equipped with a digital display 11.

Wejściowy sygnał „X o przebiegu skokowym jest wyprowadzany na wejście testowanego obiektu 1 i jednocześnie na wejście członu „start 2 oraz wejście bloku pamięci 3. Wyjściowy sygnał odpowiedzi „Y“ testowanego obiektu 1 narasta wykładniczo. W tej fazie cyklu pomiarowego pamięć jest w stanie pasywnym, a na wyjściu bloku pamięci 3 pojawia się sygnał o wartości chwilowej „Y“, który przechodząc przez proporcjonalny człon zmniejszający 4 ulega k-krotnemu zmniejszeniu i jest wprowadzony na jedno z wejść przełącznika granicznego 5. Na drugie wejście przełącznika granicznego 5 jest wprowadzony sygnał odpowiedzi „Y“ z testowanego obiektu 1 i efektem tego niezrównoważenia sygnałów „k*Y“ i „Y“ jest napięcie na wyjściu przełącznika granicznego 5 odpowiadające logicznej wartości „1“, zaś na wyjściu „Q“ przerzutnika RS 6 utrzymuje się stan „O. Efektem powyższego jest blokada impulsów zegarowych z generatora 9 przez bramkę 8.The input signal "X" with a step waveform is sent to the input of test object 1 and simultaneously to the input of the element "start 2 and the input of memory block 3. The response signal" Y "of test object 1 increases exponentially. In this phase of the measuring cycle, the memory is passive, and the output of the memory block 3 shows a signal with the instantaneous value "Y", which, passing through the proportional reducing element 4, is reduced k-fold and is introduced to one of the inputs of the limit switch 5. The response signal "Y" from the tested object 1 is fed to the second input of limit switch 5 and the effect of this imbalance of signals "k * Y" and "Y" is a voltage at the output of limit switch 5 corresponding to the logical value "1", and at the output "Q" ”Of the RS 6 flip-flop, the state“ O. The effect of the above is the blocking of the clock pulses from the generator 9 through the gate 8.

W chwili wyłączania sygnału „X, pojawiające się na wyjściu członu „start 2 napięcie, odpowiadające logicznej wartości „O, zmienia stan przerzutnika RS 6, natomiast blok pamięci cyfrowej 3 zostaje przełączony ze stanu pasywnego w stan aktywny, zachowując aktualną wartość sygnału „Y“. Człon zerujący 7 krótkim impulsem zeruje rejestry bloku liczników 10-na wyświetlaczu cyfrowym 11 pojawiają się zera. Tę fazę pracy układu oznaczono na fig. 2 słowem START. Od tego też momentu zaczyna się zliczanie czasu, który jest wskaźnikiem jakości dynamicznej testowanego obiektu 1.At the moment of switching off the signal "X", the voltage appearing on the output of the "start 2" element, corresponding to the logical value "O, changes the state of the RS 6 trigger, while the digital memory block 3 is switched from the passive state to the active state, keeping the current value of the signal" Y " . The reset element 7 clears the registers of the counter block 10 with a short pulse - zeros appear on the digital display 11. This phase of the system operation is indicated in FIG. 2 by the word START. The time counting begins from that moment, which is an indicator of the dynamic quality of the tested object 1.

Przez otwartą bramkę 8 wchodzą impulsy zegarowe z generatora 9 do bloku liczników 10, zaś wyświetlacz cyfrowy 11 pokazuje aktualny stan zapełnienia rejestrów bloku liczników 10. Po wyłączeniu sygnału „X, chwilowa wartość wyjściowego sygnału „Y“ i testowanego obiektu 1 maleje wykładniczo do zera, zaś na wyjściu granicznego przełącznika 5 utrzymuje się wartość „1“ do momentu zrównania chwilowej wartości „Y“ ze stałą wartością zachowaną w bloku cyfrowej pamięci 3 i zmniejszoną „k“-krotnie przez proporcjonalny człon 4. Sygnał zrównania się wartości wejściowych przełącznika granicznego 5 /logiczne „O/ zmienia stan wyjść przerzutnika RS 6 i zamykając bramkę 8 przerywa proces pomiaru czasu.Through the open gate 8, clock pulses from the generator 9 enter the block of counters 10, and the digital display 11 shows the current state of filling the registers of the counter block 10. After switching off the signal "X", the instantaneous value of the output signal "Y" and the tested object 1 decreases exponentially to zero, and at the output of limit switch 5, the value "1" is maintained until the instantaneous value "Y" is equated with the constant value stored in the digital memory block 3 and reduced "k" -fold by the proportional term 4. Signal for leveling the input values of the limit switch 5 / logical "O / changes the state of RS 6 trigger outputs and by closing gate 8 it stops the time measurement process.

Wyświetlacz cyfrowy 11 pokazuje w postaci cyfrowej liczbę impulsów zapisaną w rejestrach bloku liczników 10, która jest proporcjonalna do zmierzonego czasu „T“. Na fig. 2 uwzględniono różne warunki pomiaru czasu „T“, jako wskaźnika właściwości dynamicznych tego samego obiektu, a więc dla różnych wartości sygnału wejściowego „Xi“ i ,,Χζ, oznaczając sygnały wyjściowe przez „Yi i „Y2“, oraz dla różnych czasów trwania wymuszania „Xi“ oznaczonych symbolami ti i t2. Z załączonych wykresów wynika, że opisana metoda pomiaru uniezależnia wynik pomiarów /czas „T“/ od warunków pomiaru. Dla nastawionej wartości „k“ wynik pomiaru „T“ zależy wyłącznie od właściwości dynamicznych obiektu. Każdy następny pomiar poprzedzony jest automatycznym zerowaniem bloku liczników i wyświetlacza.The digital display 11 shows in digital form the number of pulses stored in the registers of the counter block 10 which is proportional to the measured time "T". Fig. 2 takes into account the different time measurement conditions "T" as an indicator of the dynamic properties of the same object, i.e. for different values of the input signal "Xi" and ", denoting the outputs with" Yi and "Y2", and for different times of forcing "Xi" marked with symbols ti and t2. The attached diagrams show that the described measurement method makes the measurement result / time "T" independent of the measurement conditions. For the set value "k", the measurement result "T" depends solely on the dynamic properties of the object. Each next measurement is preceded by an automatic reset of the counter block and the display.

151 626151 626

Claims

Patent claims

A system for identifying dynamic properties of inertial objects, in which a step signal is introduced to the input of the tested object, characterized in that the input of the test object (1), the input of the element "start (2), initiating the step signal, is simultaneously connected to the input of the step signal output system). starting time measurement, and one of the two inputs of the memory block (3), analog or digital, to the second input of which is connected the output of the tested object (1), connected simultaneously to one of the two inputs of the limit switch (5), and between the other inputs of this switch and the output of the memory block (3) is proportional decrement (4) ON, in addition, the outputs of the start (2) and limit switch (5) are connected to the setting input "S" and to the reset input "R" of the RS flip-flop, respectively ( 6), in turn, the two outputs "Q" and "Q" of this flip-flop are connected to the input of the reset unit (7), respectively, whose output is connected to one of the two inputs of the counter block (10), and to one of the inputs of the two-input gate (8), to which the other input is connected the clock pulse generator (9), while the output of this gate is connected to the second input of the block of counters (10) .

2. The system according to claim A device according to claim 1, characterized in that the block of counters (10) is provided with a digital display (11).

Fig. 1 fig. 2

Department of Publishing of the UP RP. Circulation 100 copies

Price: PLN 3,000