RU2173873C1 - Device for checking parameters of control system sections - Google Patents

Device for checking parameters of control system sections

Info

Publication number
RU2173873C1
RU2173873C1 RU99127951A RU99127951A RU2173873C1 RU 2173873 C1 RU2173873 C1 RU 2173873C1 RU 99127951 A RU99127951 A RU 99127951A RU 99127951 A RU99127951 A RU 99127951A RU 2173873 C1 RU2173873 C1 RU 2173873C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
adder
amplifier
inverting input
Prior art date
Application number
RU99127951A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99127951A (en
Inventor
С.В. Шалобанов
Original Assignee
Хабаровский государственный технический университет
Filing date
Publication date
Application filed by Хабаровский государственный технический университет filed Critical Хабаровский государственный технический университет
Application granted granted Critical
Publication of RU2173873C1 publication Critical patent/RU2173873C1/en
Publication of RU99127951A publication Critical patent/RU99127951A/en

Links

Abstract

FIELD: monitoring and diagnosing automatic-control systems and their components. SUBSTANCE: device used for checking first-order and second-order aperiodic parameters and oscillation parameter of sections has trigger circuit, single stepwise test action source, first and second nonlinear-function shaping units, first and second multiplying units, first and second integrating units, first and second dividing units, first through seventh amplifiers, switch, first through seventh adders, first, second, and third tolerance-check circuits. EFFECT: enlarged functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. The invention relates to the field of monitoring and diagnosing automatic control systems and their elements.

Известен способ диагностирования апериодических звеньев (авт. св. СССР N 781768, М. кл. G 05 В 23/02, 1980), применение которого ограничено допущением, что отклониться может только один коэффициент. A known method for diagnosing aperiodic links (ed. St. USSR N 781768, M. CL G 05 In 23/02, 1980), the use of which is limited by the assumption that only one coefficient can deviate.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является способ диагностирования апериодических звеньев (Патент РФ N 2110828, МКИ6 G 05 B 23/02, 1998), основанный на интегрировании выходного сигнала звена с весом e-αt , где α- вещественная константа.Closest to the proposed invention, the technical solution is a method for diagnosing aperiodic links (RF Patent N 2110828, MKI 6 G 05 B 23/02, 1998), based on the integration of the output signal of the link with a weight e- αt , where α is a real constant.

Известно устройство диагностирования апериодических звеньев (авт. св. СССР N 781768, М. кл. G 05 B 23/02, 1980), применение которого ограничено апериодическими звеньями первого порядка. A device for diagnosing aperiodic links (ed. St. USSR N 781768, M. class G 05 B 23/02, 1980), the use of which is limited to aperiodic links of the first order.

Наиболее близким к предлагаемому устройству техническим решением является устройство диагностирования апериодических звеньев (Патент РФ N 2110828, МКИ6 G 05 B 23/02, 1998), содержащее схему запуска, источник тестового единичного ступенчатого воздействия, блок формирования нелинейной функции, блок перемножения, блок интегрирования, блок деления, три сумматора, две схемы допускового контроля, четыре усилителя.Closest to the proposed device, the technical solution is a device for diagnosing aperiodic links (RF Patent N 2110828, MKI 6 G 05 B 23/02, 1998), containing a start-up circuit, a source of a test unit step effect, a nonlinear function generation unit, a multiplication unit, an integration unit , division block, three adders, two access control circuits, four amplifiers.

Недостатком этого способа и устройства является то, что они применимы только для контроля параметров апериодического звена первого порядка. The disadvantage of this method and device is that they are applicable only to control the parameters of the aperiodic link of the first order.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа для контроля параметров апериодического первого порядка, апериодического второго порядка и колебательного звеньев. The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the method for controlling the parameters of aperiodic first order, aperiodic second order and vibrational links.

Указанная цель достигается тем, что согласно изобретению предлагается новая совокупность действий. This goal is achieved by the fact that according to the invention proposes a new set of actions.

1. В качестве моделей контролируемых звеньев принимаются следующие соотношения. 1. The following ratios are accepted as models of controlled links.

Для апериодического звена первого порядка:

Figure 00000002

для колебательного и апериодического второго порядка звеньев:
Figure 00000003

где Y - изображение выходного сигнала звена; K - коэффициент усиления звена;
Figure 00000004
изображение входного тестового единичного ступенчатого воздействия; Т, T1, T2 - постоянные времени.For an aperiodic link of the first order:
Figure 00000002

for oscillatory and aperiodic second order links:
Figure 00000003

where Y is the image of the output signal of the link; K is the link gain;
Figure 00000004
image of the input test unit step effect; T, T 1 , T 2 - time constants.

Модели (1), (2), записанные в изображениях по Лапласу для вещественного значения α1 переменной Лапласа p, при использовании единичного ступенчатого воздействия примут вид:

Figure 00000005

Figure 00000006

Выражение для постоянной времени, для апериодического звена первого порядка (формула 3 на стр. 7 патента РФ N 2110828):
Figure 00000007

Выражения для постоянных времени колебательного и апериодического второго порядка звеньев для изображений по Лапласу в области вещественных значений α1 переменной p при использовании того же входного воздействия получим из формулы (4):
Figure 00000008

При фиксированных значениях коэффициента усиления К, параметра α1 и оценки изображения выходного сигнала звена Y(α1) уравнению (6) удовлетворяют множество пар значений T1 и T2. Для устранения неоднозначности в определении постоянных времени запишем уравнение (6) для параметра α2(α2≠ α1):
Figure 00000009

Приравняв правые части равенств (6) и (7) и выразив Т2 2•, получим выражение для определения квадрата постоянной времени Т2 2•:
Figure 00000010

Таким образом, при контроле звена второго порядка для снятия неоднозначности необходимо определение оценок изображений сигналов для двух значений параметра α.Models (1), (2), recorded in Laplace images for the real value α 1 of the Laplace variable p, when using a single step effect take the form:
Figure 00000005

Figure 00000006

The expression for the time constant for the aperiodic link of the first order (formula 3 on page 7 of RF patent N 2110828):
Figure 00000007

The expressions for the time constants of the vibrational and aperiodic second order links for Laplace images in the region of real values α 1 of the variable p when using the same input action are obtained from formula (4):
Figure 00000008

For fixed values of the gain K, the parameter α 1 and the image estimate of the output signal of the link Y (α 1 ), equation (6) is satisfied by many pairs of values of T 1 and T 2 . To eliminate the ambiguity in the determination of time constants, we write equation (6) for the parameter α 2 (α 2 ≠ α 1 ):
Figure 00000009

Equating the right sides of equalities (6) and (7) and expressing T 2 2 •, we obtain the expression for determining the square of the time constant T 2 2 •:
Figure 00000010

Thus, when controlling a second-order link to remove ambiguity, it is necessary to determine the estimates of the signal images for two values of the parameter α.

2. Предварительно определяют номинальные значения контролируемых параметров Кном и Тном апериодического звена первого порядка или Кном, T1ном и T2ном 2 колебательного и апериодического второго порядка звеньев, для чего на вход эталонного звена (звена с номинальными характеристиками) подают единичное ступенчатое воздействие X = 1(t).2. Pre-determine the nominal values of the monitored parameters K nom and T nom of the first-order aperiodic link or K nom , T 1nom and T 2nom 2 of the vibrational and aperiodic second-order links, for which a single step effect is applied to the input of the reference link (link with nominal characteristics) X = 1 (t).

3. Определяют время контроля звена Тk из соотношения Tk ≥ Tпп, где Тпп - время переходного процесса (для апериодического звена первого порядка Tпп ≈ (3 - 5)•T, для колебательного звена Тпп ≈ 6•T2 2/T1, для апериодического второго порядка Тпп ≈ (3 - 5)• Т1). Поэтому время контроля выбирается из следующих соотношений:
Тk ≥ 5T для апериодического звена первого порядка, Тk ≥ 5T1 для апериодического звена второго порядка, Тk ≥ 6• T2 2/T1 для колебательного звена, где в приведенных неравенствах используются априорные оценки номинальных значений постоянных времени. Время контроля должно быть выбрано с некоторым запасом в большую сторону, чтобы способ был работоспособен при контроле параметров, изменившихся в сторону увеличения длительности переходного процесса.3. The control time of the link T k is determined from the relation T k ≥ T pp , where T pp is the transition time (for the aperiodic first-order link T pp ≈ (3 - 5) • T, for the vibrational link T pp ≈ 6 • T 2 2 / T 1 , for aperiodic second order T pp ≈ (3 - 5) • T 1 ). Therefore, the control time is selected from the following ratios:
T k ≥ 5T for the aperiodic link of the first order, T k ≥ 5T 1 for the aperiodic link of the second order, T k ≥ 6 • T 2 2 / T 1 for the vibrational link, where the above inequalities use a priori estimates of the nominal values of time constants. The monitoring time should be selected with some margin in the larger direction, so that the method is operational when monitoring parameters that have changed in the direction of increasing the duration of the transition process.

4. Определяют номинальное значение коэффициента усиления звена как значение выходного сигнала звена на конце временного интервала контроля Kном = Yном (Tk) (поскольку на вход подается ступенчатый сигнал единичной амплитуды).4. The nominal value of the link gain is determined as the value of the output signal of the link at the end of the monitoring time interval K nom = Y nom (T k ) (since a step signal of unit amplitude is applied to the input).

5. Номинальные значения постоянных времени звеньев определяют с использованием соотношения (5) для апериодического звена первого порядка и соотношений (6) и (8) для колебательного или апериодического звена второго порядка. 5. The nominal values of the time constants of the links are determined using relation (5) for the first-order aperiodic link and relations (6) and (8) for the second-order vibrational or aperiodic link.

6. Для определения номинальных значений постоянных времени выходной сигнал звена интегрируют с весом

Figure 00000011
, где α1 = 5/Tk на интервале времени от 0 до Тk. Для этого выходной сигнал звена подают на первый вход первого блока перемножения, на второй вход которого подают экспоненциальный сигнал
Figure 00000012
. Выходной сигнал первого блока перемножения подают на вход первого блока интегрирования, на выходе которого по истечении времени контроля Tk снимают сигнал, численно равный оценке изображения по Лапласу Y(α1) выходного сигнала звена в области вещественных значений переменной p = α1.
7. В режиме контроля апериодического звена второго порядка или колебательного звена дополнительно выходной сигнал звена интегрируют с весом
Figure 00000013
, где α2 ≈ (1,5-2)•α1 на интервале времени от 0 до Тk. Для этого выходной сигнал звена подают на первый вход второго блока перемножения на второй вход которого подают экспоненциальный сигнал
Figure 00000014
. Выходной сигнал второго блока перемножения подают на вход второго блока интегрирования, на выходе которого по истечении времени контроля Тk снимают сигнал, численно равный оценке изображения по Лапласу Y(α2) выходного сигнала звена в области вещественных значений переменной p = α2. Выбор параметра α2 осуществляют из следующих соображений. Во-первых, α2 должен быть больше α1, иначе увеличится погрешность определения оценок изображений Y(α2) , связанная с заменой верхнего бесконечного предела интегрирования на конечный (α2 - параметр падающего экспоненциального сигнала, при малых значениях этого параметра экспоненциальный сигнал не успеет уменьшиться до малых значений за время контроля). Во-вторых, большие значения этого параметра приведут к интегрированию малых сигналов на всем интервале контроля и увеличат погрешности, связанные с дрейфом нуля интегратора.6. To determine the nominal values of the time constants, the output signal of the link is integrated with the weight
Figure 00000011
where α 1 = 5 / T k in the time interval from 0 to T k . For this, the output signal of the link is fed to the first input of the first multiplication unit, to the second input of which an exponential signal is supplied
Figure 00000012
. The output signal of the first multiplication unit is fed to the input of the first integration unit, at the output of which, after the monitoring time T k, a signal is numerically equal to the Laplace image estimate Y (α 1 ) of the output signal of the link in the real value region of the variable p = α 1 .
7. In the control mode of the second-order aperiodic link or oscillatory link, the output signal of the link is additionally integrated with the weight
Figure 00000013
, where α 2 ≈ (1.5-2) • α 1 in the time interval from 0 to T k . For this, the output signal of the link is fed to the first input of the second multiplication unit, to the second input of which an exponential signal is supplied
Figure 00000014
. The output signal of the second multiplication unit is fed to the input of the second integration unit, at the output of which, after the monitoring time T k, a signal is numerically equal to the Laplace image estimate Y (α 2 ) of the output signal of the link in the real value region of the variable p = α 2 . The choice of parameter α 2 is carried out from the following considerations. Firstly, α 2 must be greater than α 1 , otherwise the error in determining the estimates of the images Y (α 2 ) will increase, associated with replacing the upper infinite limit of integration with a finite one (α 2 is the parameter of the incident exponential signal, for small values of this parameter the exponential signal is not time to decrease to small values during the control). Secondly, large values of this parameter will lead to the integration of small signals over the entire monitoring interval and increase the errors associated with the zero drift of the integrator.

8. Выходной сигнал контролируемого звена, снятый в момент времени Тk, подают на первый вход первого делительного устройства, на второй вход которого подают выходной сигнал первого интегратора Y(α1). В режиме контроля апериодического звена второго порядка или колебательного звена дополнительно выходной сигнал контролируемого звена, снятый в момент времени Тk, подают на первый вход второго делительного устройства, на второй вход которого подают выходной сигнал второго интегратора Y(α2).8. The output signal of the controlled link, taken at time T k , is fed to the first input of the first dividing device, the second input of which serves the output signal of the first integrator Y (α 1 ). In the control mode of the second-order aperiodic link or oscillatory link, the output of the controlled link, taken at time moment t k , is additionally fed to the first input of the second dividing device, to the second input of which the output signal of the second integrator Y (α 2 ) is supplied.

9. Выходной сигнал первого делительного устройства подают на вход первого усилителя с коэффициентом усиления 1/α 2 1 , выходной сигнал первого усилителя подают на неинвертирующий вход первого сумматора, на инвертирующий вход которого подают положительное напряжение, численно равное величине 1/α1. В режиме контроля апериодического звена второго порядка или колебательного звена дополнительно выходной сигнал второго делительного устройства подают на вход второго усилителя с коэффициентом усиления 1/α 2 2 , выходной сигнал второго усилителя подают на неинвертирующий вход третьего сумматора, на инвертирующий вход которого подают положительное напряжение, численно равное величине 1/α2 .9. The output signal of the first dividing device is fed to the input of the first amplifier with a gain of 1 / α 2 1 , the output signal of the first amplifier is fed to the non-inverting input of the first adder, to the inverting input of which a positive voltage is applied, numerically equal to 1 / α 1 . In the control mode of the second-order aperiodic link or oscillatory link, the output signal of the second dividing device is additionally fed to the input of the second amplifier with a gain of 1 / α 2 2 , the output signal of the second amplifier is fed to the non-inverting input of the third adder, to the inverting input of which a positive voltage is applied, numerically equal to 1 / α 2 .

10. В режиме контроля апериодического звена второго порядка или колебательного звена выходной сигнал третьего сумматора подают на неинвертирующий вход четвертого сумматора, а на его инвертирующий вход - выходной сигнал первого сумматора. Выходной сигнал четвертого сумматора подают на вход третьего усилителя с коэффициентом усиления

Figure 00000015
, на выходе которого по истечении времени контроля Тk получают сигнал, численно равный номинальному значению квадрата постоянной времени T2 2. Выходной сигнал третьего усилителя подают на вход четвертого усилителя с коэффициентом усиления α1.10. In the control mode of the second-order aperiodic link or oscillatory link, the output signal of the third adder is fed to the non-inverting input of the fourth adder, and to its inverting input is the output signal of the first adder. The output signal of the fourth adder is fed to the input of the third amplifier with a gain
Figure 00000015
the output of which, after the monitoring time T k, receives a signal numerically equal to the nominal value of the square of the time constant T 2 2 . The output signal of the third amplifier is fed to the input of the fourth amplifier with a gain of α 1 .

11. Выходной сигнал первого сумматора подают на неинвертирующий вход второго сумматора. В режиме контроля апериодического звена первого порядка на второй (инвертирующий) вход второго сумматора подают нулевой потенциал. В режиме контроля апериодического звена второго порядка или колебательного звена на инвертирующий вход второго сумматора подают выходной сигнал четвертого усилителя. На выходе второго сумматора по истечении времени контроля Тk получают сигнал, численно равный номинальному значению постоянной времени Т - в режиме контроля апериодического звена первого порядка, номинальному значению T1 - в режиме контроля апериодического звена второго порядка или колебательного звена.11. The output signal of the first adder is fed to the non-inverting input of the second adder. In the control mode of the aperiodic link of the first order to the second (inverting) input of the second adder serves zero potential. In the control mode of the second-order aperiodic link or oscillatory link, the output signal of the fourth amplifier is supplied to the inverting input of the second adder. At the output of the second adder after the monitoring time T k , a signal is obtained that is numerically equal to the nominal value of the time constant T - in the control mode of the aperiodic first-order link, to the nominal value of T 1 - in the control mode of the aperiodic second-order link or oscillatory link.

12. Выходной сигнал звена подают на неинвертирующий вход пятого сумматора и, изменяя напряжение на его инвертирующем входе, добиваются минимального по модулю значения напряжения на его выходе. Полученное напряжение на инвертирующем входе пятого сумматора принимают за номинальное значение коэффициента усиления Кном и используют в качестве напряжения уставки при контроле звена.12. The output signal of the link is fed to the non-inverting input of the fifth adder and, by changing the voltage at its inverting input, they achieve the minimum absolute value of the voltage at its output. The resulting voltage at the inverting input of the fifth adder is taken as the nominal value of the gain K nom and is used as the setpoint voltage for link monitoring.

13. Выходной сигнал второго сумматора подают на неинвертирующий вход шестого сумматора и, изменяя напряжение на его инвертирующем входе, добиваются минимального по модулю значения напряжения на его выходе. Полученное напряжение на инвертирующем входе шестого сумматора принимают за номинальное значение постоянной времени Тном при контроле апериодического звена первого порядка либо постоянной времени Т1ном при контроле апериодического звена второго порядка или колебательного звена и используют в качестве напряжения уставки при контроле звена.13. The output signal of the second adder is fed to the non-inverting input of the sixth adder and, by changing the voltage at its inverting input, achieve the minimum modulus of the voltage at its output. The resulting voltage at the inverting input of the sixth adder is taken as the nominal value of the time constant T nom when controlling the first-order aperiodic link or the time constant T 1nom when controlling the second-order aperiodic link or oscillatory link and is used as the set voltage for link control.

14. Выходной сигнал третьего усилителя подают на неинвертирующий вход седьмого сумматора и, изменяя напряжение на его инвертирующем входе, добиваются минимального по модулю значения напряжения на его выходе. Полученное напряжение на инвертирующем входе седьмого сумматора принимают за номинальное значение квадрата постоянной времени T2 2ном и используют в качестве напряжения уставки при контроле апериодического звена второго порядка или колебательного звена.14. The output signal of the third amplifier is fed to the non-inverting input of the seventh adder and, by changing the voltage at its inverting input, they achieve the minimum absolute value of the voltage at its output. The resulting voltage at the inverting input of the seventh adder is taken as the nominal value of the square of the time constant T 2 2nom and is used as the set voltage when controlling the second-order aperiodic link or oscillatory link.

15. Затем переходят к контролю звена, для чего замещают звено с номинальными характеристиками контролируемым и выполняют пункты 4-11 применительно к определению реальных значений К, Т, T1, T2 2.15. Then go to the control of the link, for which they replace the link with the nominal characteristics of the controlled and perform paragraphs 4-11 in relation to the determination of real values of K, T, T 1 , T 2 2 .

16. Выходной сигнал контролируемого звена подают на неинвертирующий вход пятого сумматора, на инвертирующий вход которого подают определенное ранее напряжение уставки Кном. Разность двух сигналов ΔK с выхода пятого сумматора подают на первую схему допускового контроля, на выходе которой при отклонении коэффициента усиления от номинального значения больше допустимого (|ΔΚ|>ΔK) появляется сигнал единичной амплитуды, являющийся признаком ухода контролируемого параметра за пределы допуска.16. The output signal of the monitored link is fed to the non-inverting input of the fifth adder, to the inverting input of which the previously determined set voltage K nom . The difference of the two signals ΔK from the output of the fifth adder is fed to the first tolerance control circuit, at the output of which, when the gain deviates from the nominal value more than the allowable (| ΔΚ |> Δ K ), a signal of unit amplitude appears, which indicates a departure of the controlled parameter outside the tolerance.

17. Выходной сигнал второго сумматора подают на неинвертирующий вход шестого сумматора, на инвертирующий вход которого подают определенное ранее напряжение уставки Тном при контроле апериодического звена первого порядка или Т1ном при контроле апериодического звена второго порядка или колебательного звена. Разность двух сигналов ΔT с выхода шестого сумматора подают на вторую схему допускового контроля, на выходе которой при отклонении постоянной времени от номинального значения больше допустимого

Figure 00000016
появляется сигнал единичной амплитуды, являющийся признаком ухода контролируемого параметра за пределы допуска.17. The output signal of the second adder is fed to the non-inverting input of the sixth adder, to the inverting input of which the previously determined setpoint voltage T nom is applied when controlling the first-order aperiodic link or T 1nom when controlling the second-order aperiodic link or oscillatory link. The difference of the two signals ΔT from the output of the sixth adder is fed to the second tolerance control circuit, the output of which, when the time constant deviates from the nominal value, is greater than the permissible
Figure 00000016
a signal of unit amplitude appears, which is a sign of the departure of the controlled parameter beyond the tolerance.

18. Выходной сигнал третьего усилителя подают на неинвертирующий вход седьмого сумматора, на инвертирующий вход которого подают определенное ранее напряжение уставки Т2 2ном. Разность двух сигналов ΔT 2 2 с выхода седьмого сумматора подают на третью схему допускового контроля, на выходе которой при отклонении квадрата постоянной времени от номинального значения больше допустимого

Figure 00000017
появляется сигнал единичной амплитуды, являющийся признаком ухода контролируемого параметра за пределы допуска.18. The output signal of the third amplifier is fed to the non-inverting input of the seventh adder, to the inverting input of which the previously set voltage T 2 2nom is supplied . The difference of the two signals ΔT 2 2 from the output of the seventh adder is fed to the third tolerance control circuit, the output of which, when the square of the time constant deviates from the nominal value, is greater than the permissible
Figure 00000017
a signal of unit amplitude appears, which is a sign of the departure of the controlled parameter beyond the tolerance.

На чертеже представлена функциональная схема устройства,
Устройство содержит:
1 - схему запуска;
2 - источник тестового единичного ступенчатого воздействия;
3 - контролируемое звено;
4 - первый блок формирования нелинейной функции;
5 - первый блок перемножения;
6 - первый блок интегрирования;
7 - первый блок деления;
8 - первый усилитель;
9 - первый сумматор;
10 - второй сумматор;
11 - выключатель;
12 - второй блок формирования нелинейной функции;
13 - второй блок перемножения;
14 - второй блок интегрирования;
15 - второй блок деления;
16 - второй усилитель;
17 - третий сумматор;
18 - четвертый сумматор;
19 - третий усилитель;
20 - четвертый усилитель;
21 - пятый сумматор;
22 - первая схема допускового контроля;
23 - пятый усилитель;
24 - шестой сумматор;
25 - вторая схема допускового контроля;
26 - шестой усилитель;
27 - седьмой сумматор;
28 - третья схема допускового контроля;
29 - седьмой усилитель.The drawing shows a functional diagram of a device
The device contains:
1 - startup diagram;
2 - source of the test unit step effect;
3 - controlled link;
4 - the first block forming a nonlinear function;
5 - the first block multiplication;
6 - the first integration unit;
7 - the first block division;
8 - the first amplifier;
9 - the first adder;
10 - second adder;
11 - switch;
12 - the second block of formation of a nonlinear function;
13 - the second block of multiplication;
14 - second integration unit;
15 - the second block division;
16 - second amplifier;
17 - the third adder;
18 - fourth adder;
19 - the third amplifier;
20 - the fourth amplifier;
21 - fifth adder;
22 - the first scheme of tolerance control;
23 - the fifth amplifier;
24 - sixth adder;
25 - the second scheme of tolerance control;
26 - the sixth amplifier;
27 - seventh adder;
28 - the third scheme of access control;
29 - the seventh amplifier.

Выход схемы запуска 1 соединен с управляющим входом источника тестового единичного ступенчатого воздействия 2, выход которого соединен со входом контролируемого звена 3, выход схемы запуска 1 соединен с управляющим входом первого блока формирования нелинейной функции 4, выход которой подключен ко второму входу первого блока перемножения 5, первый вход которого соединен с выходом контролируемого звена 3, выход первого блока перемножения 5 соединен с сигнальным входом первого блока интегрирования 6, управляющий вход которого соединен с выходом схемы запуска 1, выход первого блока интегрирования 6 соединен со вторым входом первого блока деления 7, первый вход которого соединен с выходом контролируемого звена 3, выход первого блока деления 7 соединен со входом первого усилителя 8, выход первого усилителя 8 соединен с неинвертирующим входом первого сумматора 9, инвертирующий вход которого предназначен для подачи положительного напряжения, численно равного величине 1/α1, выход первого сумматора 9 соединен с неинвертирующим входом второго сумматора 10, инвертирующий вход которого соединен с выключателем 11, выход схемы запуска 1 соединен с управляющим входом второго блока формирования нелинейной функции 12, выход которой соединен со вторым входом второго блока перемножения 13, первый вход которого подключен к выходу контролируемого звена 3, выход второго блока перемножения 13 соединен с сигнальным входом второго блока интегрирования 14, управляющий вход которого подключен к выходу схемы запуска 1, выход второго блока интегрирования 14 соединен со вторым входом второго блока деления 15, первый вход которого соединен с выходом контролируемого звена 3, выход второго блока деления 15 соединен со входом второго усилителя 16, выход которого подключен к неинвертирующему входу третьего сумматора 17, инвертирующий вход третьего сумматора 17 предназначен для подачи положительного напряжения, численно равного величине 1/α2, выход третьего сумматора 17 соединен с неинвертирующим входом четвертого сумматора 18, инвертирующий вход которого соединен с выходом первого сумматора 9, выход четвертого сумматора 18 соединен со входом третьего усилителя 19, выход которого соединен со входом четвертого усилителя 20, выход четвертого усилителя 20 через выключатель 11 подключен к инвертирующему входу второго сумматора 10, выход контролируемого звена 3 соединен с неинвертирующим входом пятого сумматора 21, выход которого подключен к сигнальному входу первой схемы допускового контроля 22, управляющий вход первой схемы допускового контроля 22 соединен с выходом пятого усилителя 23, вход которого и инвертирующий вход пятого сумматора 21 предназначены для подачи напряжения уставки Кном, выход второго сумматора 10 соединен с неинвертирующим входом шестого сумматора 24, выход которого подключен к сигнальному входу второй схемы допускового контроля 25, управляющий вход второй схемы допускового контроля 25 соединен с выходом шестого усилителя 26, вход которого и инвертирующий вход шестого сумматора 24 предназначены для подачи напряжения уставки Тном или Т1ном, выход третьего усилителя 19 соединен с неинвертирующим входом седьмого сумматора 27, выход которого подключен к сигнальному входу третьей схемы допускового контроля 28, управляющий вход третьей схемы допускового контроля 28 соединен с выходом седьмого усилителя 29, вход которого и инвертирующий вход седьмого сумматоры 27 предназначены для подачи напряжения уставки Т2 2ном.The output of the trigger circuit 1 is connected to the control input of the source of the test unit step effect 2, the output of which is connected to the input of the controlled link 3, the output of the trigger circuit 1 is connected to the control input of the first block of nonlinear function formation 4, the output of which is connected to the second input of the first multiplication block 5, the first input of which is connected to the output of the monitored link 3, the output of the first multiplication unit 5 is connected to the signal input of the first integration unit 6, the control input of which is connected to the output launch circuit house 1, the output of the first integration unit 6 is connected to the second input of the first division unit 7, the first input of which is connected to the output of the controlled link 3, the output of the first division unit 7 is connected to the input of the first amplifier 8, the output of the first amplifier 8 is connected to the non-inverting input of the first the adder 9, the inverting input of which is designed to supply a positive voltage numerically equal to 1 / α 1 , the output of the first adder 9 is connected to the non-inverting input of the second adder 10, the inverting input of which connected to the switch 11, the output of the triggering circuit 1 is connected to the control input of the second block of nonlinear function formation 12, the output of which is connected to the second input of the second block of multiplication 13, the first input of which is connected to the output of the controlled link 3, the output of the second block of multiplication 13 is connected to the signal input the second integration unit 14, the control input of which is connected to the output of the start-up circuit 1, the output of the second integration unit 14 is connected to the second input of the second division unit 15, the first input of which is connected to the output house controlled member 3, the second output of block division 15 is connected to the input of the second amplifier 16, whose output is connected to the noninverting input of the third adder 17, an inverting input of the third adder 17 for applying a positive voltage is numerically equal to the value 1 / α 2, the output of the third adder 17 connected to the non-inverting input of the fourth adder 18, the inverting input of which is connected to the output of the first adder 9, the output of the fourth adder 18 is connected to the input of the third amplifier 19, the output of which is connected with the input of the fourth amplifier 20, the output of the fourth amplifier 20 through the switch 11 is connected to the inverting input of the second adder 10, the output of the monitored link 3 is connected to the non-inverting input of the fifth adder 21, the output of which is connected to the signal input of the first tolerance control circuit 22, the control input of the first tolerance circuit control 22 is connected to the output of the fifth amplifier 23, the input of which and the inverting input of the fifth adder 21 are designed to supply the setpoint voltage K nom , the output of the second adder 10 is connected to it the inverting input of the sixth adder 24, the output of which is connected to the signal input of the second tolerance control circuit 25, the control input of the second tolerance control circuit 25 is connected to the output of the sixth amplifier 26, the input of which and the inverting input of the sixth adder 24 are used to supply the setpoint voltage T nom or T 1nom , the output of the third amplifier 19 is connected to the non-inverting input of the seventh adder 27, the output of which is connected to the signal input of the third access control circuit 28, the control input of the third circuit is tolerable a control 28 connected to the output 29 of the seventh amplifier having an input and an inverting input of the seventh adders 27 are used to supply voltage setpoint T 2 2nom.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При контроле апериодического звена первого порядка (реализуется соотношение (5)) контакты выключателя 11 устанавливают в разомкнутое состояние, а при контроле колебательного или апериодического второго порядка (реализуются соотношения (6), (8)) - в замкнутое. Схема запуска 1 запускает одновременно источник тестового единичного ступенчатого воздействия 2, первый и второй блоки формирования нелинейных функций 4 и 12, первый и второй блоки интегрирования 6 и 14. Тестовое единичное ступенчатое воздействие подается на вход контролируемого звена 3, выходной сигнал которого одновременно подается на первые входы первого и второго блоков перемножения 5 и 13, первые входы (делимое) первого и второго блоков деления 7 и 15 и неинвертирующий вход пятого сумматора 21. По истечении времени контроля Тk схема запуска останавливает интегрирование в блоках 6 и 14. При этом на выходе звена 3 будет сигнал, равный оценке коэффициента усиления К, на выходе блока 6 - оценка изображения Y(α1), на выходе блока 14 - оценка изображения Y(α2), на выходе второго сумматора 10 - напряжение, равное оценке постоянной времени Т при контроле звена первого порядка или Т1 при контроле звена второго порядка, на выходе третьего усилителя 19 - напряжение, численно равное Т2 2. Если оценки К, Т (или Т1, T2 2) получены для заведомо исправного звена, то производится их компенсация изменением уставок Kном, Tном (или Т1ном, T2 2ном) путем минимизации сигналов на выходах блоков 21, 24 и 27 соответственно. Полученные уставки принимаются в качестве номинальных параметров и остаются неизменными при контроле соответствующих звеньев, когда вместо эталонного звена к устройству подключается контролируемое звено. Усилители 23, 26, 29 имеют коэффициенты усиления

Figure 00000018
и служат для получения опорных напряжений, определяющих максимально допустимые отклонения контролируемых параметров
Figure 00000019
, схем допускового контроля 22, 25 и 28 соответственно. Схемы допускового контроля представляют собой нелинейные блоки с релейной статической характеристикой и зоной нечувствительности. Выходные сигналы S1, S2, S3 блоков 22, 25, 28 принимают значение 0 при нахождении контролируемого параметра в зоне допуска (-Δ, +Δ) и значение l - при выходе параметра за пределы указанного интервала. Абсолютные значения границ зоны допустимых отклонений контролируемого параметра изменяются при изменении уставок. Допустимые относительные отклонения параметров К, Т (или T1, T2 2) задаются коэффициентами усиления блоков 23, 26 и 29:
Figure 00000020

Figure 00000021

Figure 00000022

Устройство позволяет контролировать апериодические звенья как первого, так и второго порядка. При контроле конкретного объекта такое расширение функциональных возможностей позволяет повысить адекватность модели объекту.When controlling the first-order aperiodic link (relation (5) is implemented), the contacts of the circuit breaker 11 are set to open state, and when monitoring the second-order oscillatory or aperiodic link (relations (6), (8) are implemented) to closed. The start circuit 1 starts simultaneously the source of the test unit step effect 2, the first and second blocks of nonlinear function formation 4 and 12, the first and second integration blocks 6 and 14. The test unit step effect is fed to the input of the monitored link 3, the output signal of which is simultaneously fed to the first the inputs of the first and second blocks of multiplication 5 and 13, the first inputs (dividend) of the first and second blocks of division 7 and 15 and the non-inverting input of the fifth adder 21. After the monitoring time T k , the trigger circuit stops integration in blocks 6 and 14. At the same time, at the output of link 3 there will be a signal equal to the estimate of the gain K, at the output of block 6, an estimate of the image Y (α 1 ), at the output of block 14, an estimate of the image Y (α 2 ) the output of the second adder 10 is the voltage equal to the estimate of the time constant T when controlling the first order link or T 1 when controlling the second order link, the output of the third amplifier 19 is the voltage numerically equal to T 2 2 . If the estimates of K, T (or T 1 , T 2 2 ) are obtained for a known good link, then they are compensated by changing the settings K nom , T nom (or T 1nom , T 2 2nom ) by minimizing the signals at the outputs of blocks 21, 24 and 27 respectively. The received settings are accepted as nominal parameters and remain unchanged when monitoring the corresponding links, when instead of the reference link the controlled link is connected to the device. Amplifiers 23, 26, 29 have gains
Figure 00000018
and serve to obtain reference voltages that determine the maximum permissible deviations of the controlled parameters
Figure 00000019
, tolerance control schemes 22, 25 and 28, respectively. Tolerance control schemes are non-linear blocks with a static relay characteristic and a dead zone. The output signals S 1 , S 2 , S 3 of blocks 22, 25, 28 take the value 0 when the controlled parameter is in the tolerance zone (-Δ, + Δ) and the value l is when the parameter leaves the specified interval. The absolute values of the boundaries of the zone of permissible deviations of the monitored parameter change when the settings are changed. Permissible relative deviations of the parameters K, T (or T 1 , T 2 2 ) are set by the gain of blocks 23, 26 and 29:
Figure 00000020

Figure 00000021

Figure 00000022

The device allows you to control aperiodic links of both first and second order. When controlling a specific object, such an extension of functionality allows to increase the adequacy of the model to the object.

Использование одних и тех же электронных блоков устройства как на этапе получения номинальных контролируемых параметров, так и на этапе их контроля позволяет устранить ошибки контроля, связанные с применением неадекватной номинальной модели, погрешностями операционных блоков и блоков формирования сигналов. Контроль сигналов на выходах блоков 21, 24 и 27 позволяет выявить тренд параметров еще до того, как они выйдут за пределы допуска, что позволяет осуществлять раннее обнаружение постепенных отказов. The use of the same electronic components of the device both at the stage of obtaining nominal controlled parameters and at the stage of their control eliminates control errors associated with the use of an inadequate nominal model, errors of operating units and signal generating units. Monitoring the signals at the outputs of blocks 21, 24 and 27 allows you to identify the trend of the parameters even before they go beyond the tolerance, which allows early detection of gradual failures.

Claims (1)

Устройство для контроля параметров звеньев систем управления, содержащее схему запуска, источник тестового единичного ступенчатого воздействия, контролируемое звено, первый блок формирования нелинейной функции, первый блок перемножения, первый блок интегрирования, первый блок деления, первый усилитель, первый сумматор, пятый сумматор, первую схему допускового контроля, пятый усилитель, шестой сумматор, вторую схему допускового контроля, шестой усилитель, причем выход схемы запуска соединен с управляющим входом источника тестового единичного ступенчатого воздействия, выход которого соединен со входом контролируемого звена, выход схемы запуска соединен с управляющим входом первого блока формирования нелинейной функции, выход которого подключен ко второму входу первого блока перемножения, первый вход которого соединен с выходом контролируемого звена, выход первого блока перемножения соединен с сигнальным входом первого блока интегрирования, управляющий вход которого соединен с выходом схемы запуска, выход первого блока интегрирования соединен со вторым входом первого блока деления, первый вход которого соединен с выходом контролируемого звена, выход первого блока деления соединен со входом первого усилителя, выход которого соединен с неинвертирующим входом первого сумматора, инвертирующий вход которого предназначен для подачи постоянного положительного напряжения, выход контролируемого звена соединен с неинвертирующим входом пятого сумматора, выход которого подключен к сигнальному входу первой схемы допускового контроля, управляющий вход первой схемы допускового контроля соединен с выходом пятого усилителя, вход которого и инвертирующий вход пятого сумматора предназначены для подачи соответствующего напряжения уставки, выход шестого сумматора подключен к сигнальному входу второй схемы допускового контроля, управляющий вход второй схемы допускового контроля соединен с выходом шестого усилителя, вход которого и инвертирующий вход шестого сумматора предназначены для подачи соответствующего напряжения уставки, отличающееся тем, что в него дополнительно введены второй сумматор, выключатель, второй блок формирования нелинейной функции, второй блок перемножения, второй блок интегрирования, второй блок деления, второй усилитель, третий сумматор, четвертый сумматор, третий усилитель, четвертый усилитель, седьмой сумматор, третья схема допускового контроля, седьмой усилитель, причем выход первого сумматора соединен с неинвертирующим входом второго сумматора, инвертирующий вход которого соединен с выключателем, выход схемы запуска соединен с управляющим входом второго блока формирования нелинейной функции, выход которого соединен со вторым входом второго блока перемножения, первый вход которого подключен к выходу контролируемого звена, выход второго блока перемножения соединен с сигнальным входом второго блока интегрирования, управляющий вход которого подключен к выходу схемы запуска, выход второго блока интегрирования соединен со вторым входом второго блока деления, первый вход которого соединен с выходом контролируемого звена, выход второго блока деления соединен со входом второго усилителя, выход которого подключен к неинвертирующему входу третьего сумматора, инвертирующий вход третьего сумматора предназначен для подачи соответствующего положительного напряжения уставки, выход третьего сумматора соединен с неинвертирующим входом четвертого сумматора, инвертирующий вход которого соединен с выходом первого сумматора, выход четвертого сумматора соединен со входом третьего усилителя, выход которого соединен со входом четвертого усилителя, выход четвертого усилителя через выключатель подключен к инвертирующему входу второго сумматора, выход второго сумматора соединен с неинвертирующим входом шестого сумматора, вход шестого усилителя и инвертирующий вход шестого сумматора предназначены для подачи соответствующего положительного напряжения уставки, выход третьего усилителя соединен с неинвертирующим входом седьмого сумматора, выход которого подключен к сигнальному входу третьей схемы допускового контроля, управляющий вход третьей схемы допускового контроля соединен с выходом седьмого усилителя, вход которого и инвертирующий вход седьмого сумматора предназначены для подачи соответствующего положительного напряжения уставки, инвертирующий вход первого сумматора предназначен для подачи соответствующего положительного напряжения уставки. A device for monitoring the parameters of links of control systems, containing a start-up circuit, a source of a test unit step effect, a controlled link, a first block for generating a nonlinear function, a first multiplication block, a first integration block, a first division block, a first amplifier, a first adder, a fifth adder, a first circuit tolerance control, fifth amplifier, sixth adder, second tolerance control circuit, sixth amplifier, wherein the output of the trigger circuit is connected to the control input of the test unit source stepwise output, the output of which is connected to the input of the controlled link, the output of the trigger circuit is connected to the control input of the first block of nonlinear function formation, the output of which is connected to the second input of the first multiplication block, the first input of which is connected to the output of the controlled link, the output of the first multiplication block is connected to the signal input of the first integration unit, the control input of which is connected to the output of the trigger circuit, the output of the first integration unit is connected to the second input the first division unit, the first input of which is connected to the output of the monitored link, the output of the first division unit is connected to the input of the first amplifier, the output of which is connected to the non-inverting input of the first adder, the inverting input of which is designed to supply a constant positive voltage, the output of the controlled link is connected to the non-inverting input of the fifth the adder, the output of which is connected to the signal input of the first tolerance control circuit, the control input of the first tolerance control circuit is connected to the output ohm of the fifth amplifier, the input of which and the inverting input of the fifth adder are designed to supply the appropriate setpoint voltage, the output of the sixth adder is connected to the signal input of the second tolerance circuit, the control input of the second tolerance circuit is connected to the output of the sixth amplifier, whose input and the inverting input of the sixth adder are for supplying the appropriate voltage settings, characterized in that it additionally introduced a second adder, switch, the second block forming n linear function, the second multiplication unit, the second integration unit, the second division unit, the second amplifier, the third adder, the fourth adder, the third amplifier, the fourth amplifier, the seventh adder, the third tolerance control circuit, the seventh amplifier, the output of the first adder connected to the non-inverting input of the second the adder, the inverting input of which is connected to the switch, the output of the triggering circuit is connected to the control input of the second block of nonlinear function formation, the output of which is connected to the second input of the second of the first multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the monitored link, the output of the second multiplication unit is connected to the signal input of the second integration unit, the control input of which is connected to the output of the triggering circuit, the output of the second integration unit is connected to the second input of the second division unit, the first input of which is connected with the output of the controlled link, the output of the second division unit is connected to the input of the second amplifier, the output of which is connected to the non-inverting input of the third adder, inverting input One of the third adder is designed to supply the corresponding positive setpoint voltage, the output of the third adder is connected to the non-inverting input of the fourth adder, the inverting input of which is connected to the output of the first adder, the output of the fourth adder is connected to the input of the third amplifier, the output of which is connected to the input of the fourth amplifier, the output of the fourth amplifier through the switch is connected to the inverting input of the second adder, the output of the second adder is connected to the non-inverting input of the sixth sum the ator, the input of the sixth amplifier and the inverting input of the sixth adder are used to supply the corresponding positive setpoint voltage, the output of the third amplifier is connected to the non-inverting input of the seventh adder, the output of which is connected to the signal input of the third tolerance control circuit, the control input of the third tolerance control circuit is connected to the output of the seventh amplifier the input of which and the inverting input of the seventh adder are designed to supply the corresponding positive voltage settings, inv tiruyuschy input of the first adder is arranged to supply the corresponding positive setpoint voltage.
RU99127951A 1999-12-31 Device for checking parameters of control system sections RU2173873C1 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2173873C1 true RU2173873C1 (en) 2001-09-20
RU99127951A RU99127951A (en) 2001-09-27

Family

ID=

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2450309C1 (en) * 2010-11-26 2012-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of searching for faults in dynamic unit in continuous system
RU2473105C1 (en) * 2011-12-14 2013-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of detecting faults in units in continuous dynamic system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2450309C1 (en) * 2010-11-26 2012-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of searching for faults in dynamic unit in continuous system
RU2473105C1 (en) * 2011-12-14 2013-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of detecting faults in units in continuous dynamic system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8254420B2 (en) Advanced laser wavelength control
KR100756201B1 (en) Method and device for compensating phase delays
RU2173873C1 (en) Device for checking parameters of control system sections
JP2002533706A (en) Sensor signal conditioner with calibration
RU2156494C1 (en) Method and device for checking parameters of control system sections
JP7407617B2 (en) Acceleration measurement device and acceleration measurement method
RU2133975C1 (en) Method and apparatus for controlling parameters of units of control systems
RU2110828C1 (en) Method for diagnostics of aperiodic circuits and device which implements said method
RU2136033C1 (en) Method testing dynamic unit in structure of control system and device for its realization
SU378802A1 (en) • COMMUNITY
RU2159458C1 (en) Method and apparatus for monitoring dynamic unit of control system
KR100257299B1 (en) Position control apparatus of piezoelectric ceramic type actuator
RU2295151C2 (en) Device for modeling control system
JPH04200005A (en) Power amplifier
JPH01170396A (en) Speed controller of motor
RU2138072C1 (en) Method and device for diagnosing dynamic feedback entity
SU412568A1 (en) DEVICE OF AUTOMATIC POWER SUPPORT CONTROL OF PARAMETER COMPLEX RESISTANCES
JP2995131B2 (en) Highly stable resonance frequency control device for cavity resonator
SU1203479A1 (en) Control system for inertial object
SU641463A1 (en) Arrangement for evaluating correlation interval of non-centered random process
SU321821A1 (en) METHOD OF CONTROL ANALOG COMPUTING MACHINES
JPH03222508A (en) Amplifier circuit
SU879736A1 (en) Frequency-modulated signal shaper
RU2125287C1 (en) Method for calculation of transfer function weights for non-linear dynamic objects
RU2003165C1 (en) System for control of non-stationary object with restorable status vector