SU1295371A1 - Устройство дл определени частотных характеристик систем автоматического управлени и регулировани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и предназначено дл  измерени  вещественной и мнимой частотных характеристик систем автоматического управлени  и регулировани . Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  малых значений частотных а СОЛ (лЬ 27 « Т Т а 6in (Л N

Description

характеристик в инфранизком диапазоне частот. Устройство дл  определени  частотных характеристик систем автоматического управлени  и ре- гулиров ани  содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 блоки умножени , первый 5, второй 6 и третий 7 интеграторы, первый 8 и второй 9 сумматоры, первый 10 и второй 11 аттенюаторы, первый 12, второй 13 и третий 14 фильтры, блок 15 зоны не- чувстви тельнссти, первый 16 и второй 17 блоки коррекции усилени , управл емый усилитель 18, датчик 19 частоты , первый 20 и второй 2 индикаторы , первый 22, второй 23, третий 24,

1

Изобретение относитс  к специализированным вычислительным устройствам дл  исследовани  и контрол  систем автоматического управлени  и регулировани , предназначено дл  определени  частотных характеристик как самих автоматических систем, так и их функциональных узлов и  вл етс  усовершенствованием устройства по авт,св, № 1191886,

Цель изобретени  - повышение точности работы устройства.

На чертеже приведена структурна  схема устройства.

Устройство содерл5ит первый 1 , второй 2, третий 3 и четвертый 4 блоки умножени , первьгй 5, второй 6 и третий 7 интеграторы, первый 8 и второй 9 сумматоры, первый 10 и второй 11 аттенюаторы, первый 12, второй 13 и третий 14 фильтры, блок 15 зоны нечувствительности , первый 16 и второй 17 блоки коррекции усилени , управл емый усилитель 18, датчик 19 частоты , пер вьй 20 и второй 21 индикаторы первый 22, второй 23, третий 24 и четвертый 25 управл ющие элементы, исследуемую систему 26 автоматического управлени  и генератор 27,

Принцип действи  устройства основан на автоматической компенсации сигнала Х , установившегос  под f eйcтвиeм входного сигнала Xj asincat

четвертый 25 управл ющие элементы и генератор 27, Цель изобретени  достигаетс  за счет введени  управл ющих элементов 24 и 25, предназначенных дл  одновременного переключени  коэффициентов на входах сумматоров 8 и 9, интеграторов 5 и 6 и индикаторов 20 и 21, Это позвол ет, с одной стороны , повысить точность перемножени  сигналов за счет повышени  уровн  сигналов на входах блоков 2 и 4 умножени  и, с другой стороны, сохранить неизменными динамические свойства устройства за счет коррекции коэффициентов в интеграторах 5 и 6 и индикаторах 20 и 21. 1 ил.

5

0

5

0

на выходе исследуемой системы автоматического управлени 

вых а-P(co)sincot+aQ(co)cosQt, где а и Q - амплитуда и частота воздействи  на входе системы;

P(to)Q(co) - соответственно вещественна  и мнима  частотные характеристики, подлежащие определению. Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода исследуемой системы 26 автоматического управлени  подаетс  на один из входов второго сумматора 9, на другой вход которого поступает компенсационньй сигнал Хц, получа емый на выходе первого сумматора 8 путем сложени  сигнала aPsincOt с выхода второго блока 2 умножени  и сигнала aQcoscot с выхода четвертого блока 4 умножени : X aPsintot+aQcos6)t,

При несовпадении оценок Р и Q с истинными измер емыми значени ми Р(()) и Q(w) на выходе второго сумматора 9 возникает ошибка компенсации вида

Хць, -X.(a))- sinQt+a Q({o)- - coscot,(1)

не равна  нулю. Проход  через первый фильтр 12, блок 15 зоны нечувствительности , первый блок 16 коррекции усилени  и управл емый усилитель 18,

, 31295371

ошибка компенсации б поступает на входы первого 1 и третьего 3 блоков умножени , В результате детектировани  ошибки S сигналами

от ро ка р 

аА (со) згпСсоС+Ц ф)

aA(o)cos(cot + -cp), где АдаСо) иЦ)ф(о) - амплитудна  и

фазова  частотные характеристики второго 13 и третьего 14 фильтров,

на выходах первого и третьего 3 блоков умножени  образуютс  сигналы, в среднем за период пропорциональные разностным ошибкам (Р(о)-Р (и))- -Qj Поступа  далее на входы первого 5 и второго 6 интеграторов, эти сигналы вызывают подстройку оценки Р (на выходе интегратора 5) и оцен- ки Q (на выходе интегратора 6). При этом компенсирующий сигнал X|j aFsincot+aQcosat

измен етс  таким образом, что ошибка компенсации 6 непрерывно уменьшаетс . Процессы измерени  заканчиваютс  при полном обнулении ошибки. При этом сигналы на входах интегра-, торов равны нулю и показани  первого 20 и второго 21 индикаторов фиксируют , как следует из значени  (1), равные измер емым частотным характеристикам исследуемой системы автоматического управлени :

(fo), (w).

Дл  обеспечени  возможности измерени  в широком диапазоне изменени  оценок Р и Q (при кратности изме нени  в дес тки раз) в схему устройства введены управл кщие элементы 2А (в канале подстройки Р) и 25 (в канале подстройки Q), позвол ющие варьировать коэффициенты усилени  на входах первого сумматора 8 и измен т тем самым, масштабы оценок Р и Q, Если необходимо увеличить масштаб оценки Р, то с помощью третьего упрал ющего элемента 24 уменьшаетс  в k аз коэффициент на том входе первого сумматора 8, на который поступает составл юща  компенсирующего сигнала aPsinfOt b выхода второго блока 2 умножени . При этом нев зка 6 принимает вид

Хвь,х - ka|sinut+aQcos(jt aCP(w)-kP sinUt -a Q(o)- -Q cosut,

o

5

0

5

0

5

откуда следует, что процесс интегрировани  продолжаетс  до тех пор. пока не устанавливаютс  значени  Р и , Q, обнул ющие нев зку и удовлетво- paBBHj TBaM

(w), (co),

т,е масштаб представлени  оценки Р измен етс  в k раз:

„рм .

Таким образом, если измер емое значение P(ui)) мало (сопоставимо с уровнем статических погрешностей второго блока 2 умножени ), то, умень-- |Ша  с помощью третьего управл ю- щего элемента 24 коэффициент k (), можно увеличить значение напр жени  на выходе первого интегратора 5, соответствующее измер емому значению Р(о), Это позвол ет обеспечить работу второго блока 2 умножени  при больших значени х входного напр жени . Тем самым снижаетс  относительна  погрешность измерени  и становитс  возможным измерение малых значений Р(со), соизмеримых с уровнем статических погрешностей работы реального множительного блока. Аналогично, переключа  с помощью четвертого управл ющего элемента 25 коэффициент на том- входе первого сумматора 8, на который поступает сигнал aQcosat с выхода четвертого блока 4 умножени , получают, что при равенстве ошибки Е нулю справедливо

(0), Q

-9М k

Тем самым, при увеличиваетс  масштаб представлени  оценки Q,

Это позвол ет обеспечить при малых зн ачени х Q(GL)) более высокий уровень напр жени  на выходе второго интегратора 6 и, тем самым, снизить уровень относительных погрешностей измерени  Q(a). Введение регулировки коэффициентов на входах . первого сумматора 8 позвол ет разделить требуемый диапазон измерени  вещественной Р и мнимой Q частотных характеристик на необходимое число поддиапазонов (отдельно дл  Р(со) и Q(CO))I каждому из которых соот- ветсвует коэффициент k на входе первого сумматора 8, При этом внутри каждого поддиапазона пределы изменени  напр жени  на выходах интегратоов наход тс  в зоне, где обеспечиваетс  высока  точность работы блока 2 или 4 соответственно дл  каналов подстройки оценок Р или Q. Вместе с тем, изменение коэффициентов на входах.сумматора, а следовательно.

Л А

и масштаба оценок Р и Q на выходах интеграторов 5 и 6 приводит к изменению показаний индикаторов 20 и 21. При сн тии показаний в этом случае приходитс  учитывать масштабный коэффициент k, что усложн ет работу оператора с устройством, в конечном счете, увеличива  врем , необходимое дл  фиксировани  результатов измерени . Поэтому одновременно: с Переключением коэффициента в первом сумматоре 8 вводитс  переключение масштаба в первом индикаторе 20 дл  Р и во втором индикаторе 21 дл  Q. Р этом случае показани  индикаторов РН и Q j составл ют

К (co)

Q,(co).

т.е. при переключении масштаба k показани  индикаторов не измен ютс  и соответствуют измер емым величинам Р(СО) и Q(tO). Кроме того, переключение коэффициентов на входах первогосумматора 8 приводит к изменению общего коэффициента усилени  в контурах подстройки оценок Р и Q в k раз, что снижает быстродействие процесса измерени , ухудша  динамические свойства -устройства . Дл  сохранени  быстродействи  процессов измерени  целесообразно одновременно , с переключением коэффициента на одном из входов первого сумматора 8 производить обратное по величине изменение коэффициента на входе соответствующего интегратора (на входе первого интегратора 5 при изменении масштаба по Р или на входе второго интегратора 6 при переключении масштаба по Q). При этом общий коэффициент усилени  в контурах подстройки Р и Q остаетс  неизменным и равным

ВНИИПИ Заказ 617/54

Произв.-похмгр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

k(4-) A.

Р Ч k В результате обеспечени  посто нства общего коэсЪфициента усилени 

динамического свойства контур ов подстройки оценок Р и Q при переключении масштабов не измен ютс . Третий управл ющий элемент 24 в канале подстройки Р и четвертый управл ющий

элемент 25 в канапе подстройки Q могут , быть реализованы, например в виде многопозиционных трехсекционных переключателей, позвол юш;их одновременно в трех блоках устройства (в

первом сумматоре 8, в первом интеграторе 5 и в первом индикаторе 20 дл  Р либо в первом сумматоре 8, во втором интеграторе 6 и во втором индикаторе 21 дл  Q) производить изменение

коэффициентов усилени ,

Таким образом, введение управл ющих элементов 24 и 25 в схему известного устройства позвол ет при малых значени х измер емых частотных характеристик Р(со) и Q({i)) повысить уровень рабочих, сигналов на входах второго 2 и четвертого 4 блоков умножени  до значений, когда статические погрешности преобразовани  сигналов

в этих блоках станов тс  незначительными . За счет этого повьшгаетс  точность измерени  частотных характеристик при малых значени х Р(со) и Q(co),

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  определени  частотных характеристик систем автоматического улравлени  и регулировани 

   по авт.ев, № 1191886, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности работы устройства, в него введены третий и четвертый управл ющие элементы, выход третьего

   управл ющего элемента соединен с

   управл ющими входами первого индикатора , первого интегратора и с первым управл ющим входом первого сумматора , а выход четвертого управл ющего элемента соединен с управл ющими входами второго индикатора, второго интегратора и с вторым управл ющим входом первого сумматора.

   Тираж 864

   Подписное