RU2069370C1 - Device for determination of transient response - Google Patents
Device for determination of transient response Download PDFInfo
- Publication number
- RU2069370C1 RU2069370C1 SU5040879A RU2069370C1 RU 2069370 C1 RU2069370 C1 RU 2069370C1 SU 5040879 A SU5040879 A SU 5040879A RU 2069370 C1 RU2069370 C1 RU 2069370C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- information input
- integrator
- analog memory
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области автоматики и предназначено для определения переходных характеристик систем с сосредоточенными параметрами. The invention relates to the field of automation and is intended to determine the transient characteristics of systems with lumped parameters.
Известно [1, стр. 467 478] устройство, предназначенное для определения переходной характеристики. Устройство состоит из модели вычислителя требуемой выходной величины, линейного предикатора, вычислителя управляющей функции, генератора ступенчатой функции, вычислителя составляющей, обусловленной запасом энергии, блоком деления, спектральным анализатором, вычислителем реакции на скачок. It is known [1, p. 467 478] a device designed to determine the transient response. The device consists of a model of a calculator of the required output quantity, a linear predictor, a calculator of the control function, a step function generator, a component calculator, determined by the energy reserve, a division unit, a spectral analyzer, and a jump reaction calculator.
Недостатком этого устройства является необходимость включения в него генератора ступенчатой функции, сложность технической реализации и невысокая точность. Невысокая точность обусловлена большой погрешностью, возникающей из-за погрешности при реализации ступенчатой функции. The disadvantage of this device is the need to include a step function generator in it, the complexity of the technical implementation and low accuracy. The low accuracy is due to the large error arising from the error in the implementation of the step function.
Наиболее близким к предлагаемому (прототипом) является предложенное в [2] устройство, предназначенное для коррекции входных сигналов, которое допускает (благодаря теореме о свертке) непосредственное применение к определению импульсной переходной и переходной характеристик линейных объектов. Устройство состоит из трех переключателей, четырех блоков памяти, четырех сумматоров, четырех блоков умножения. Closest to the proposed (prototype) is the device proposed in [2], intended for the correction of input signals, which allows (thanks to the convolution theorem) direct application to the determination of the pulse transition and transition characteristics of linear objects. The device consists of three switches, four memory blocks, four adders, four multiplication blocks.
Недостатком этого устройства является: 1) ограниченная область применения, обусловленная тем, что определение динамических характеристик возможно только в случае, если значения функции X(ω), являющейся преобразованием Фурье входного сигнала x(t), расположены внутри угла с центром в начале координат плоскости комплексной переменной и с раствором, меньшим π; 2) большая длительность вычислений, зависящая от числа итераций; 3) зависимость точности вычислений от вида функции X(ω). The disadvantage of this device is: 1) a limited scope, due to the fact that the determination of dynamic characteristics is possible only if the values of the function X (ω), which is the Fourier transform of the input signal x (t), are located inside the corner with the center at the origin of the plane complex variable and with a solution less than π; 2) a large computational time, depending on the number of iterations; 3) the dependence of the accuracy of the calculations on the form of the function X (ω).
Целью предлагаемого устройства является повышение точности определения переходной функции в сегменте [0, T] произвольной длительности, уменьшение аппаратурных затрат и возможность использования в качестве тестового любого сигнала x(t), удовлетворяющего условиям: x(t) ≡ 0 при t≅0 и t≥ Т; .The purpose of the proposed device is to increase the accuracy of determining the transition function in the segment [0, T] of arbitrary duration, reduce hardware costs and the ability to use as a test any signal x (t) that satisfies the conditions: x (t) ≡ 0 at t≅0 and t ≥ T; .
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее три переключателя, четыре блока памяти, четыре блока умножения на константу, четыре сумматора, дополнительно вводятся генератор тактовых импульсов (ГТИ), два интегратора, блок деления, а также образуется полностью новая система связей между элементами. При этом из состава известного устройства выводятся четыре блока умножения на константу, два сумматора, один блок памяти и один переключатель. This goal is achieved by the fact that in a known device containing three switches, four memory blocks, four blocks of multiplication by a constant, four adders, an additional clock pulse generator (GTI), two integrators, a division block are introduced, and a completely new system of connections between elements. At the same time, four blocks of multiplication by a constant, two adders, one memory block and one switch are derived from the composition of the known device.
Причем выход интегратора 2 соединен с информационным входом аналогового блока памяти 3 и информационным входом аналогового блока памяти 4, выход аналогового блока памяти 4 соединен с сумматором 5, второй вход которого соединен с выходом аналогового блока памяти 3, а выход соединен с информационным входом переключателя 6, второй информационный вход которого соединен с общей шиной, а третий информационный вход которого соединен с входной шиной, а выход переключателя 6 соединен со входом исследуемого объекта 7, выход исследуемого объекта 7 соединен с информационным входом переключателя 8, выход которого соединен с входом интегратора 9 и входом сумматора 1, выход интегратора 9 соединен с информационным входом аналогового блока памяти 10, вход которого соединен со входом сумматора 11, выход сумматора 11 соединен с входом блока деления 12, второй вход которого соединен с аналоговым блоком памяти 3, выход блока деления 12 соединен с выходной шиной устройства, а выход ГТИ-1 соединен с тактовыми входами аналоговых блоков памяти 3, 4, 10 и переключателей 6, 8. Moreover, the output of the
Повышение точности коррекции выходного сигнала достигается за счет выведения из состава устройства ряда элементов, введения в его состав ряда новых элементов и связей между ними. Improving the accuracy of correction of the output signal is achieved by removing a number of elements from the device, introducing a number of new elements and the relationships between them.
Условием правильной работы прототипа является требование существования такой константы γ, что , где X(ω) преобразование Фурье входного сигнала x(t). Это условие означает, что значения X(ω) лежат внутри угла раствора, меньшего π, с вершиной в начале координат плоскости комплексной переменной. Указанное ограничение является достаточно существенным.The condition for the correct operation of the prototype is the requirement for the existence of a constant γ such that , where X (ω) is the Fourier transform of the input signal x (t). This condition means that the values of X (ω) lie inside the angle of the solution, less than π, with a vertex at the origin of the plane of the complex variable. The specified limitation is quite significant.
Точность вычисления динамических характеристик в прототипе равна qn/(1-q), где n число итераций. Следовательно, точность зависит от вида входного сигнала и в ряде случаев требуется большое число итераций n для достижения нужной точности.The accuracy of the calculation of the dynamic characteristics in the prototype is q n / (1-q), where n is the number of iterations. Therefore, the accuracy depends on the type of input signal, and in some cases a large number of iterations n are required to achieve the desired accuracy.
В предлагаемом устройстве этот источник погрешности упразднен за счет того, что в качестве тестового может быть использован любой сигнал, удовлетворяющий условиям: x(t) ≡ 0 при t < 0 и t > Т, .In the proposed device, this error source is eliminated due to the fact that any signal satisfying the conditions can be used as a test signal: x (t) ≡ 0 for t <0 and t> T, .
На сегменте [0, T] сигнал x(t) может быть произвольным. On the segment [0, T], the signal x (t) can be arbitrary.
На фиг. 1 изображена блок-схема устройства определения переходной функции, на фиг. 2 временная диаграмма работы устройства. In FIG. 1 shows a block diagram of a device for determining a transition function, FIG. 2 timing diagram of the device.
Устройство для определения переходной характеристики содержит:
генератор тактовых импульсов (ГТИ) с периодом Т-1,
интеграторы 2, 9, аналоговые блоки памяти 3,4,10,
сумматоры 5, 11,
переключатели 6, 8,
блок деления 12.A device for determining the transient response contains:
a clock pulse generator (GTI) with a period of T-1,
switches 6, 8,
division block 12.
При этом выход интегратора 2 соединен с информационным входом аналогового блока памяти 3 и информационным входом аналогового блока памяти 4, выход аналогового блока памяти 4 соединен с сумматором 5, второй вход которого соединен с выходом аналогового блока памяти 3, выход соединен с информационным входом переключателя 6, второй информационный вход которого соединен с общей шиной, третий информационный вход которого соединен с входной шиной, а выход переключателя соединен со входом исследуемого объекта 7, выход объекта 7 соединен с информационным входом переключателя 8, выход которого соединен с входом интегратора 9 и сумматора 11, выход интегратора 9 соединен с информационным входом аналогового блока памяти 10, выход которого соединен со входом сумматора 11, выход сумматора 11 соединен со входом блока деления 12, второй вход которого соединен с информационным входом аналогового блока памяти 3, выход блока деления 12 соединен с выходной шиной устройства. The output of the
В заявляемом устройстве используются аналоговые блоки памяти (АБП), использующие заряд конденсатора и осуществляющие фиксацию входного напряжения в определенные моменты времени. Соответствующие аналоговые запоминающие блоки описаны в монографиях [3, с. 67 68] и [4, с. 163 170]
Указанные аналоговые блоки памяти работают следующим образом.In the inventive device uses analog memory units (ABP), using a capacitor charge and fixing the input voltage at certain points in time. The corresponding analog storage blocks are described in monographs [3, p. 67 68] and [4, p. 163,170]
These analog memory blocks work as follows.
Интервалы записи и воспроизведения равны Т, где Т временной интервал (0≅t≅Т), на котором определяется характеристика h(t). Время хранения информации в АБП не меньше 2 Т. The recording and playback intervals are equal to T, where T is the time interval (0≅t≅T), on which the characteristic h (t) is determined. The information storage time in the UPS is not less than 2 T.
Рассмотрим процесс записи в АБП в интервале времени [a, b] b a + Т. Интервал [a, b] разбивается на N равных частей точками tk a + kT/N, k 0, 1, N. В процессе записи в АБП запоминаются значения f(tk, k 0, 1, N-1, входной функции f(t) (a≅t≅b).Consider the recording process in the UPS in the time interval [a, b] ba + T. The interval [a, b] is divided into N equal parts by the points t k a + kT / N,
Рассмотрим процесс считывания из АБП, начиная с момента времени t с. Считывание происходит также в течение интервала времени, равного Т: (с≅t≅c + T d). Сегмент [c, d] делится на N равных частей точками , k 0, 1, N и в каждом интервале времени [τк, τк+1] выход АБП равен f(τк), k = 0,1,..., N-1. Таким образом на выходе АБП моделируется, начиная с момента с, кусочно-постоянная аппроксимация функции f(t), c≅t ≅d.Consider the process of reading from the UPS, starting at time t s. Reading also occurs during a time interval equal to T: (с≅t≅c + T d). The segment [c, d] is divided into N equal parts by points ,
Опишем принцип работы устройства, предполагая, что определяется переходная функция линейного устройства, описываемого уравнением
(1)
где g(t) импульсная переходная функция, x(t) и f(t) входной и выходной сигналы.We describe the principle of operation of the device, assuming that the transition function of the linear device described by the equation
(one)
where g (t) is the pulse transition function, x (t) and f (t) are the input and output signals.
Так как x(t) финитная функция с носителем [0, T] то уравнение (1) можно представить в виде
где h(t) переходная функция.Since x (t) is a compactly supported function with support [0, T], equation (1) can be represented as
where h (t) is a transition function.
Введем, следуя [5] операторы
где f произвольный элемент пространства L2 [0, T] функций, суммируемых с квадратом.We introduce, following [5], the operators
where f is an arbitrary element of the space L 2 [0, T] of functions summable with a square.
В работе [5] показано, что для любого ограниченного оператора
с разностным ядром, имеет место равенство
где M(t) ≡ S(t), N(t) -S(-t), 0≅t≅Т,
Φ(t))) произвольная функция из пространства L2 [0, T]
Применим тождество (2) к оператору kх, определяющему, согласно (1), исследуемый объект.It was shown in [5] that for any bounded operator
with a difference kernel, equality holds
where M (t) ≡ S (t), N (t) -S (-t), 0≅t≅T,
Φ (t))) an arbitrary function from the space L 2 [0, T]
We apply identity (2) to the operator kx, which determines, according to (1), the object under investigation.
Нетрудно видеть, что
Так как h(-τ)=0 при τ≥ 0,
Учитывая, что kx f и предполагая, что , имеем
(3)
где f1(t) выходной сигнал объекта при подаче на его вход сигнала .It is easy to see that
Since h (-τ) = 0 for τ≥ 0,
Given that kx f and assuming that , we have
(3)
where f 1 (t) is the output signal of the object when a signal is applied to its input .
Предлагаемое устройство реализует формулу (3). The proposed device implements the formula (3).
Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии ГТИ-1 не работает, блоки памяти обнулены. The device operates as follows. In the initial state, the GTI-1 does not work, the memory blocks are reset.
Первым тактовым импульсом с ГТИ-1 переключатели 6 и 8 переводятся в положение 3. Входной сигнал x(t) через переключатель 6 подается на вход объекта 7; с выхода объекта 7 выходной сигнал f(t) через переключатель 8 подается на интегратор 9. Функция 0≅t ≅T, с выхода интегратора 9 подается на информационный вход аналогового блока памяти 10, где она запоминается. Одновременно входной сигнал x(t) подается на интегратор 2, где производится интегрирование . Результат интегрирования поступает на информационные входы аналоговых блоков памяти 3, 4. В аналоговых блоках памяти 3, 4 запоминается функция .The first clock pulse from the GTI-1 switches 6 and 8 are transferred to position 3. The input signal x (t) through the switch 6 is fed to the input of the object 7; from the output of the object 7, the output signal f (t) through the switch 8 is fed to the
(Напомним, что запоминаются значения y(tk), где tk kT/N, k 0, 1, 2, N-1, N число регистров в АБП. При этом при считывании из АБП 4 воспроизводится кусочно-постоянная функция yN(t), где yN(t) y(tk) при tk≅t <tk+1, а при считывании из АБП 3 воспроизводится постоянная функция, которую будем обозначать yN(T) и которая равна напряжению, запомненному в N регистре АБП 3. Второй тактовый импульс с ГТИ-1 прекращает запоминание функций и в аналоговых блоках памяти 3, 4 и 10, переключатель 6 переводится в положение 2 и на вход объекта подается нуль. Третий тактовый импульс с ГТИ-1 переводит переключатели 6 и 8 в положение 1.(Recall that the values y (t k ) are stored, where t k kT / N,
Функции yN(T) и yN(t) с выходов АБП 3 и 4 соответственно подаются на входы сумматора 5.The functions y N (T) and y N (t) from the outputs of the
Функция с выхода сумматора 5 поступает через переключатель 6 на вход объекта 7. Выходной сигнал объекта 7 через переключатель 8 поступает на первый вход сумматора 11, на второй вход которого подается кусочно-постоянная функция ΦN(t), равная Φ(tк) при tk ≅t<tk+1. Результат сложения делится в блоке деления 12 на значение yN (T), поступающее с выхода АБП 3.Function from the output of the
С выхода блока деления 12 снимается переходная характеристика h(t) при 0≅t≅T. После подачи четвертого тактового импульса с ГТИ 1 обнуляются все устройства памяти. The output characteristic h (t) at 0≅t≅T is taken from the output of division block 12. After applying the fourth clock pulse from the GTI 1, all memory devices are reset.
В качестве сумматоров, интеграторов и блока деления используются стандартные блоки аналоговой техники [3] В частности, используемые сумматоры описаны в [3, стр. 79 85] интеграторы в [3, стр. 99 100] и блок деления в [3, стр. 197 214]
По сравнению с прототипом применение данного устройства позволяет расширить область применения, повысить точность вычисления переходной функции и уменьшить время определения переходной функции и аппаратные затраты.As adders, integrators, and a division block, standard blocks of analog technology are used [3] In particular, the used adders are described in [3, p. 79 85]; integrators in [3, p. 99 100] and a division block in [3, p. 197 214]
Compared with the prototype, the use of this device allows you to expand the scope, increase the accuracy of the calculation of the transition function and reduce the time of determination of the transition function and hardware costs.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5040879 RU2069370C1 (en) | 1992-05-05 | 1992-05-05 | Device for determination of transient response |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5040879 RU2069370C1 (en) | 1992-05-05 | 1992-05-05 | Device for determination of transient response |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2069370C1 true RU2069370C1 (en) | 1996-11-20 |
Family
ID=21603586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5040879 RU2069370C1 (en) | 1992-05-05 | 1992-05-05 | Device for determination of transient response |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2069370C1 (en) |
-
1992
- 1992-05-05 RU SU5040879 patent/RU2069370C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Приспосабливающие автоматические системы. / Под ред. Мишкина Э., Брауна Л.-М., ИЛ, 1963, с. 772. 2. Патент Российской Федерации N 1705768, кл. G 01R 29/02, 1989. 3. Аналоговые и гибридные ЭВМ. / Под ред. Лебедев А.Н., Смолов В.Б. - М.: Высшая школа, 2984, с. 20. 4. Алексеенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. - М.: Радио и связь, 1985, с. 256. 5. Сахнович Л.А. Уравнения с разностным ядром на конечном отрезке. - Успехи математических наук, 1980, т. 35, N 4, с. 69 - 129. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3633017A (en) | Digital waveform generator | |
US3973112A (en) | System for determining transfer function | |
RU2069370C1 (en) | Device for determination of transient response | |
JPH0724365B2 (en) | Digital sine wave generator | |
SU1335994A1 (en) | Integrator with reproduction of internal variations | |
US3610896A (en) | System for computing in the hybrid domain | |
JPH0275966A (en) | Electronic watthour meter | |
JP2529229B2 (en) | Cosine converter | |
SU962863A1 (en) | Identifier of parameters and state of control system | |
US3390258A (en) | Simplified analog computer and simulator having synchronously switched input and output to effect time-sharing | |
SU780175A1 (en) | Pulse frequency multiplier | |
SU949789A1 (en) | Pulse repetition frequency multiplier | |
SU1215118A1 (en) | Interpolation device | |
SU1265806A1 (en) | Function generator | |
RU2060536C1 (en) | Universal oscillator of signals having arbitrary shape | |
SU690495A1 (en) | Stochastic function generator | |
SU384108A1 (en) | DEVICE FOR MODELING LINEAR SYSTEMS | |
JPS5840421Y2 (en) | Digital differential analyzer | |
SU758080A1 (en) | Frequency characteristic analyzer | |
JP2960595B2 (en) | Digital signal processor | |
SU1108441A1 (en) | Digital function generator | |
SU1596323A1 (en) | Device for computing logarithmic function | |
SU1108470A1 (en) | Integrating device | |
SU1124322A1 (en) | Device for solving linear integral volterra equations | |
RU2052835C1 (en) | Linear adaptive data processing device |