<p></p>
<p>1</p>
<p>Предлагаемое устройство относится к области автоматики и измерительной техники и может быть использовано при идентификации линейных колебательных систем второго порядка или консервативных колебательных систем любого порядка, а также <sup>5 </sup>при измерении ряда физических величин с помощью резонансных параметрических первичных измерительных преобразователей</p>
<p>(датчиков). Ю</p>
<p>Известно устройство для измерения динамических параметров системы второго порядка (1), содержащее генератор пробных синусоидальных сигналов, соединенный со входами системы и модели системы, цепи самонастройки демпфирования и резонансной частоты модели, одни входы которых подключены к выходу системы, а пру- . гие — к выходу модели, а выходы соединены с интеграторами, выходы которых <sub>п</sub></p>
<p>подключены к соответствующим управляющим входам модели, на каждый из входов цепи самонастройки включена форсирующее звено, а на выход каждой цепи самонаст- .</p><p><a name="caption1"></a>2</p>
<p>ройки - фазовый детектор, причем входы первого фазового детектора подключены ко входам цепи самонастройки резонансной частоты, а входы второго фазового детектора - к выходам форсирующих звеньев.</p>
<p>Недостатком' устройства является низкая точность определения неизвестных характеристик объекта регулирования, так как оно содержит большое количество операционных усилителей, множительных устройств и два интегратора. Недостаточная точность контроля переходных процессов обусловлена нестабильностью пороговых схем, а также невозможностью определения характеристик при наличии постоянной составляющей на входе устройства.</p>
<p>Известен анализатор затуханий динамических систем , включающий анализатор затухания динамических систем, содержащий два интегратора, подключенных через соответствующие диоды ко входной клемме анализатора, два ЗУ нулевого порядка и элемент сравнения, две переключающие схемы, генератор импульсов регу754364 4</p>
<p>лируемой длительности, дополнительный ин— Устройство содержит генератор сину—</p>
<p>тегратор и ключевое устройство.</p>
<p>Недостатками устройства являются низкая точность измерения из-за наличия интеграторов и ЗУ. <sub>5</sub></p>
<p>Кроме того, устройство нельзя использовать при наличии постоянной составляющей на входе объекта.</p>
<p>Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство 10 для изменения динамических параметров колебательных систем И , содержащее управляемый генератор, выход которого связан с ключом интегратора, задающий блок и световое табло, соединенные после- 15 довательно усилитель и измеритель периода, вькод которого соединен со входами управляемого генератора и светового табло, два дополнительных ключа, измеритель амплитуды, реле времени и нуль-орган. 20</p>
<p>Недостатками устройства являются сложность устройства и низкая точность измерения периода резонансной частоты системы при наличии малой добротности системы и как следствие этого - низкая 25 точность измерений коэффициента затухания.</p>
<p>Целью изобретения является повышение точности измерения динамических парамет-ι ров колебательных систем, а также пара- <sup>30 </sup>метров контролируемого объекта при наличии постоянной составляющей на его выходе.</p>
<p>Поставленная цель достигается введением регулируемого фазовращателя, двух <sup>35 </sup>формирователей, измерителя интервала времени и измерителя постоянного напряжения. Вькод генератора соединен с од• ним формирователем непосредственно, а</p>
<p>с другим через регулируемый фазовраща- <sup>40 </sup>тель. Выходы формирователей соединены непосредственно с измерителем интервала времени, а также через ключи с суммирующим усилителем. Вькод суммирующего усилителя соединен.с измерителем посто- *<sup>5 </sup>янного напряжения и измеряемым объектом, выход которого соединен е нуль-органом, При таком построении устройства точность</p>
<p>* измерения в принципе зависит только от точности измерения постоянного напряже- <sup>50 </sup>ния и интервала времени. В настоящее время эти величины измеряются с очень высокой точностью.</p>
<p>На фиг. 1 представлена функциональная . схема устройства^, на фиг. 2 - временные <sup>55 </sup>диаграммы напряжений в различньк точках устройства; на фиг. 3 — вид реакции измеряемого объекта.</p>
<p>соицального сигнала 1, управляемый фазовращатель 2, формирователь импульсов 3,4, измеритель интервалов времени 5, который состоит из устройства, выделяющего интервал времени 6 и устройства, измеряющего этот интервал 7, два ключа 8,9 переменное сопротивление 10, постоянное сопротивление 11,12, суммирующий усилитель 13, измеритель постоянного напряжения 14 и индикатор 15.</p>
<p>Устройство работает следующим образом.</p>
<p>Синусоидальный сигнал поступает с выхода' генератора на формирователь 4 непосредственно, а на формирователь 3 через фазовращатель 2. После формирователей однополярные сигналы прямоугольной формы (второй начинается с задержкой относительно первого на аЕ (фиг. 2 а,б), попадают непосредственно на устройства 6 и 7, а также через ключи 8, 9, которые находятся в закрытом положении, на суммирующий усилитель 13, где усиливаются и суммируются. С выхода усилителя 13 сигналы ( см. фиг. 2 в) подаются на вход контролируемого объекта 16 и на измеритель постоянного напряжения. С выхода сигнал поступает на индикатор (в качестве нуль-органа может быть применен осциллограф) и имеет вид, показанный, на фиг. За. Регулированием сопротивления 10 Достигается минимум колебательности в выходной реакции объекта на подаваемый сигнал. Регулировкой фазовращателя 2 добиваются второго:линимума колебательности в выходной реакции объекта. Затем снова регулируют переменное сопротивление 10.</p>
<p>Регулировка производится по тех пор, пока на индикаторе (осциллографе) не будет получена характеристика (см. фиг. 3 6). После этого считывается с измерителя интервала времени 5 значение интервала времени йЛ , и при разомкнутом ключе 8 и замкнутом ключе 9 замеряется напряжение I) * . Затем при замкнутом ключе 8 и разомкнутом ключе 9 замеряется напряжение 1)<sub>г</sub> измерителем постоянногф напряжения 14.</p>
<p>Покажем, что при описанном выше функционировании устройства действительно измеряются динамические параметры колебательных систем с высокой точностью.</p>
<p>Синусоидальный сигнал, поданный на</p>
<p>формирователи 3,4, преобразуется посредством последних в однополярные прямоугольные импульсы, сдвинутые относительно друг друга на время д£ (см. фиг.</p>
<p>2 а,б).</p>
<p>Сформированные импульсы подаются на суммирующий усилитель, где усиливаются, . суммируются и представляются на выходе усилителя реальным' сигналом в виде суммы двух функций вида</p>
<p>где £ 2 текущее время;</p>
<p>постоянные напряжения;</p>
<p>- постоянная времени суммирующего усилителя, причем £^(£) сдви- <sup>,5 </sup>нута относительно (£) на время д£ .</p>
<p>Изображение сигнала на выходе усилите ля_ 13 по Лапласу имеет вид</p>
<p>754364 6</p>
<p>Тогда си определяется по формуле</p>
<p>ЗГ</p>
<p><sup>Ш =</sup> (2) Следовательно, меняя д£ и {υ-ι/υ^,</p>
<p>5 что и производится в устройстве с помощью переменного, сопротивления 10 и управляемого фазовращателя 2, всегда можно расположить нули в любой точке комплексной плоскости.</p>
<p>,0 Пусть пара полюсов объекта второго* порядка или доминирующая пара полюсов консервативной системы имеют координаты~/^^си^ и -4)-. Выходная · реакция объекта состоит из двух частей</p>
<p>ν(£μν„(£μ\(£) у</p>
<p>где</p>
<p>ИЛИ</p>
<p>£</p>
<p>К(р) ~екр1-рл£)</p>
<p>рф+рУ Р(£+Р)</p>
<p>и;</p>
<p>д (£) - колебательная составляющая;</p>
<p>апериодическая составляющая.</p>
<p>Тогда колебательная составляющая во вре менной реакции объекта на подобное воздействие (см. фиг. 2 в) будет равна.</p>
<p>У<sub>г</sub>(1) тогда</p>
<p>Рр(Р)?<sup>и</sup>л<sup>ех</sup>Р('Р^)^<</p>
<p>25</p>
<p>2ω</p>
<p>5,Г)</p>
<p>В уравнении</p>
<p>и<sub>д</sub>+ехр (~р д£) р в<sub>%</sub>=о</p>
<p>корни являются нулями изображения выходного сигнала.</p>
<p>Это уравнение можно записать как Ид+е^р^рй^и^ О</p>
<p>Но р»<У4 си <sub>ι </sub>тогда</p>
<p>- ξρ=ехр си>£] <sub>(</sub></p>
<p>где - действительная координата нуля в. комплексной области;</p>
<p>СО - мнимая координата нуля,</p>
<p><sup>ИЛИи<sub></sup>7</sub> /</p>
<p>'(соаидй£+^тсид£)ехр^л£').</p>
<p>Но поскольку Όχ/ΐ^ известно, то</p>
<p>а гак как · ехр(<к о <sub>(</sub> то βίη ю д£= О и поэтому Си определяется как · .</p>
<p>с^^У^ЗГпри и<sub>2</sub>>0Л=(О,1,2...).</p>
<p>При этом СО5Ш =1, значит</p>
<p>30</p>
<p>35</p>
<p>40</p>
<p>45</p>
<p>50</p>
<p>Л'</p>
<p>,·ι<sup>κ</sup>»Μ,</p>
<p>'еслисЛ=^ и ω^-со^ , то У<sub>4</sub> => 0 > т.е. на выходе объекта колебательность в выходной реакции объекта отсутствует и на осциллографе имеем .характеристику, показанную на фиг. 3,6.</p>
<p>Итак, при достижении хаиактеристики вида (фиг. 3,6) определяют 'вышеуказанным образом д£, £) 4 , Π ι и по формулам (1) и (2) - координаты полюсов объекта.</p>
<p>Предлагаемое устройство было практически опробовано.</p>
<p>Определялись координаты полюсов колебательных систем второго порядка и консер(вативных систем.</p>
<p>При этом оказалось, что погрешность определения координат полюсов не превышала 0,5%, за счет того, чго при измерениях используется компенсационный метод, а измерения параметров сводятся к измерению постоянного напряжения и интервала времени, которые в настоящее время измеряются с большой точностью.</p>
<p>Данное устройство внедряется на предприятии для контроля параметров фильтров 2-го порядка.</p>
<p>Предлагаемый экономический эффект от</p>
<p>внедрения составит 80 тыс. руб. в год за ,</p>
<p>счет увеличения точности контроля, уменьшения времени измерения параметров фильтров, а также замены дорогостоящих при(1)</p>
<p>55</p>
<p>Устройство' измеряет параметры системы при К <sup>=</sup>О и I) г > 0 ,</p>
<p>7 7</p>
<p>боров более простым и надежным устройством.</p><p> </ p>
<p> 1 </ p>
<p> The proposed device relates to the field of automation and measuring equipment and can be used to identify linear oscillatory systems of the second order or conservative oscillatory systems of any order, as well as <sup> 5 </ sup> when measuring a number of physical quantities using resonant parametric primary measuring transducers </ p>
<p> (sensors). U </ p>
<p> A device for measuring dynamic parameters of a second-order system (1) is known, which contains a generator of test sinusoidal signals connected to system inputs and system models, self-tuning circuits for damping and resonant frequency of the model, one inputs of which are connected to the system output and spring. gie - to the output of the model, and the outputs are connected to the integrators, the outputs of which are <sub> n </ sub> </ p>
<p> are connected to the corresponding control inputs of the model, a boosting link is connected to each of the inputs of the self-tuning circuit, and the output of each circuit is self-tuning. </ p> <p> <a name="caption1"> </a> 2 </ p>
<p> The switches are a phase detector, with the inputs of the first phase detector connected to the inputs of the self-tuning circuit of the resonance frequency, and the inputs of the second phase detector to the outputs of the forcing links. </ p>
<p> The disadvantage of the device is the low accuracy in determining the unknown characteristics of the control object, since it contains a large number of operational amplifiers, multipliers, and two integrators. Insufficient accuracy of transient control due to the instability of the threshold schemes, as well as the inability to determine the characteristics in the presence of a constant component at the input of the device. </ P>
<p> A dynamic system damping analyzer is known, which includes a dynamic system damping analyzer containing two integrators connected via appropriate diodes to the analyzer's input terminal, two zero-order memories and a reference element, two switching circuits, a regulator of control pulses 754364 4 </ p>
<p> duration, optional IP— The device contains a blue generator - </ p>
<p> a tegrator and a key device. </ p>
<p> The drawbacks of the device are low measurement accuracy due to the presence of integrators and memory. <sub> 5 </ sub> </ p>
<p> In addition, the device can not be used when there is a constant component at the input of the object. </ p>
<p> The closest in technical essence to the invention is a device 10 for changing the dynamic parameters of oscillating systems AND, containing a controlled oscillator, the output of which is connected to the integrator key, the driver unit and the light board connected in series to an amplifier and period meter, which code connected to the inputs of a controlled generator and a light board, two additional keys, an amplitude meter, a time relay and a null organ. 20 </ p>
<p> The drawbacks of the device are the complexity of the device and the low accuracy of the measurement of the period of the resonant frequency of the system in the presence of a low Q of the system and, as a result, the low 25 accuracy of the measurements of the attenuation coefficient. </ p>
<p> The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring dynamic parameters of oscillatory systems, as well as a pair of <sup> 30 </ sup> meters of a controlled object with a constant component at its output. </ p>
<p> This goal is achieved by introducing an adjustable phase shifter, two <sup> 35 </ sup> formers, a time interval meter and a constant voltage meter. The generator's code is connected directly to the driver • and </ p>
<p> with another through an adjustable phase rotation - <sup> 40 </ sup> body. The outputs of the drivers are connected directly to the time interval meter, as well as through keys with a summing amplifier. The code of the summing amplifier is connected to a constant-voltage meter <<sup> 5 </ sup> voltage and the object to be measured, the output of which is connected by a null organ. In such a construction of the device, the accuracy is </ p>
The <p> * measurement in principle depends only on the accuracy of the measurement of constant voltage and the interval of time. Currently, these values are measured with very high accuracy. </ P>
<p> In FIG. 1 shows the functional. device diagram ^, in FIG. 2 - time <sup> 55 </ sup> voltage diagrams at different points of the device; in fig. 3 - view of the reaction of the measured object. </ P>
<p> social signal 1, controlled phase shifter 2, pulse shaper 3,4, time interval meter 5, which consists of a device that allocates time interval 6 and a device measuring this interval 7, two keys 8.9 variable resistance 10, constant resistance 11.12, a summing amplifier 13, a DC voltage meter 14 and an indicator 15. </ P>
<p> The device works as follows. </ p>
<p> A sinusoidal signal from the generator output to the driver 4 directly, and to the driver 3 through the phase shifter 2. After the drivers, the unipolar signals of the rectangular shape (the second starts with a delay relative to the first on aE (Fig. 2 a, b), fall directly on the devices 6 and 7, as well as through the keys 8, 9, which are in the closed position, to the summing amplifier 13, where they are amplified and added together.From the output of the amplifier 13, signals (see FIG. 2 c) are fed to the input of the object to be monitored 16 and constant meter voltage. The output of the signal goes to the indicator (an oscilloscope can be used as a zero-body) and has the form shown in Fig. In. Resistance regulation 10 A minimum of oscillation in the output response of the object to the signal is achieved. : linearity of oscillation in the output response of the object. Then again regulate the variable resistance 10. </ p>
<p> The adjustment is made as long as the indicator (oscilloscope) does not receive the characteristic (see Fig. 3 6). After that, the time interval value ΔL is read from the time interval meter 5, and with open key 8 and closed key 9, voltage I) * is measured. Then, with the key 8 closed and the key 9 open, the voltage is measured 1) <sub> r </ sub> with a constant-voltage meter 14. </ P>
<p> We show that with the operation described above, the device actually measures the dynamic parameters of oscillatory systems with high accuracy. </ p>
<p> A sinusoidal signal applied to </ p>
<p> shapers 3,4, is converted by the latter into unipolar rectangular pulses shifted relative to each other by time d £ (see fig. </ p>
<p> 2 a, b). </ p>
<p> The generated pulses are fed to a summing amplifier, where they are amplified,. are summed up and represented at the amplifier output by a real 'signal as the sum of two functions of the form </ p>
<p> where £ 2 is the current time; </ p>
<p> constant voltage; </ p>
<p> is the time constant of the summing amplifier, moreover, £ ^ (£) shifts the <sup>, 5 </ sup> chickpea with respect to (£) by the time d £. </ p>
<p> The image of the signal at the output amplitude la_ 13 according to Laplace is </ p>
<p> 754364 6 </ p>
<p> Then si is determined by the formula </ p>
<p> ZG </ p>
<p> <sup> Ш = </ sup> (2) Therefore, by changing the q £ and {υ-ι / υ ^, </ p>
<p> 5 that is done in the device using a variable, resistance 10 and controlled phase shifter 2, you can always arrange the zeros at any point of the complex plane. </ p>
<p>, 0 Let a pair of poles of an object of the second * order or the dominant pair of poles of a conservative system have coordinates ~ / ^^ and ^ -4) -. The output reaction of the object consists of two parts </ p>
<p> ν (£ μν „(£ μ \ (£) y </ p>
<p> where </ p>
<p> OR </ p>
<p> £ </ p>
<p> K (p) ~ ec1-pl £) </ p>
<p> RF + RUU P (£ + P) </ p>
<p> and; </ p>
<p> d (£) - oscillatory component; </ p>
<p> aperiodic component. </ p>
<p> Then the vibrational component in the object's time response to a similar effect (see Fig. 2c) will be equal. </ p>
<p> Y <sub> g </ sub> (1) then </ p>
<p> Pp (P)? <sup> and </ sup> l <sup> Ex </ sup> P ('P ^) ^ < </ p>
<p> 25 </ p>
<p> 2ω </ p>
<p> 5, D) </ p>
<p> In the equation </ p>
<p> and <sub> d </ sub> + exp (~ p d £) p in <sub>% </ sub> = o </ p>
<p> roots are the zeros of the output image. </ p>
<p> This equation can be written as id + e ^ p ^ p ^ and ^ o </ p>
<p> But p "< Y4 si <sub> ι </ sub> then </ p>
<p> - ξρ = exp si > £] <sub> (</ sub> </ p>
<p> where is the real zero coordinate in. complex area; </ p>
<p> CO - imaginary zero coordinate, </ p>
<p> <sup> ori <sub> </ sup> 7 </ sub> / </ p>
<p> '(soaid £ + ^ tsid £) exp ^ l £'). </ p>
<p> But since Όχ / ΐ ^ is known, </ p>
<p> akak as · exp (< k o <sub> (</ sub> then βίη y d £ = O and therefore C is defined as ·. </ p>
<p> p ^^ y ^ pgp and <sub> 2 </ sub> > 0L = (O, 1.2 ...). </ p>
<p> At the same time, SO5Ш = 1, it means
<p> 30 </ p>
<p> 35 </ p>
<p> 40 </ p>
<p> 45 </ p>
<p> 50 </ p>
<p> L '</ p>
<p>, · ι <sup> κ </ sup> Μ, </ p>
<p> 'if Spl = ^ and ω ^ -co ^, then Y <sub> 4 </ sub> = > 0 > those. At the output of the object, the oscillation in the output reaction of the object is absent and on the oscilloscope we have the characteristic shown in FIG. 3.6. </ P>
<p> So, when the haiakteristics of the species is reached (Fig. 3.6), they determine the coordinates of the object poles in the above-mentioned way d £, £) 4, Π ι and by formulas (1) and (2). </ p>
<p> The proposed device has been practically tested. </ p>
<p> The coordinates of the poles of oscillatory systems of the second order and conserved (vative systems. </ p>
<p> At the same time, it turned out that the error in determining the pole coordinates did not exceed 0.5%, due to the fact that the compensation method is used in measurements, and the parameter measurements are reduced to measuring the DC voltage and time interval, which are currently being measured with great accuracy . </ p>
<p> This device is implemented in the enterprise to control the parameters of the filters of the 2nd order. </ p>
<p> Proposed economic effect of </ p>
<p> implementation will be 80 thousand rubles. per year for, </ p>
<p> by increasing the accuracy of control, reducing the measurement time of filter parameters, as well as replacing costly with (1) </ p>
<p> 55 </ p>
<p> The device 'measures the parameters of the system with K <sup> = </ sup> O and I) g > 0, </ p>
<p> 7 7 </ p>
<p> Hog is a simpler and more reliable device. </ p>