SU892419A2 - Device for determining frequency characteristics of automatic control systems - Google Patents

Device for determining frequency characteristics of automatic control systems Download PDF

Info

Publication number
SU892419A2
SU892419A2 SU802862679A SU2862679A SU892419A2 SU 892419 A2 SU892419 A2 SU 892419A2 SU 802862679 A SU802862679 A SU 802862679A SU 2862679 A SU2862679 A SU 2862679A SU 892419 A2 SU892419 A2 SU 892419A2
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
frequency characteristics
amplitude
control systems
Prior art date
Application number
SU802862679A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Николаевич Кисин
Владимир Иванович Михайлов
Владимир Леонидович Похваленский
Владислав Иванович Русланов
Григорий Михайлович Синевич
Ирина Васильевна Сычева
Original Assignee
Московский ордена Ленина авиационный институт им. С.Орджоникидзе
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский ордена Ленина авиационный институт им. С.Орджоникидзе filed Critical Московский ордена Ленина авиационный институт им. С.Орджоникидзе
Priority to SU802862679A priority Critical patent/SU892419A2/en
Application granted granted Critical
Publication of SU892419A2 publication Critical patent/SU892419A2/en

Links

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО (54) DEVICE FOR DETERMINING FREQUENCY CHARACTERISTICS OF AUTOMATIC SYSTEMS

1one

Изобретение относитс  к техническим средствам исследовани  и контрол  систем автоматического управлени  и предназначено дл  анализа динамических свойств промьаиленных систем автоматики и их элементов.The invention relates to the technical means of research and control of automatic control systems and is intended to analyze the dynamic properties of industrial automation systems and their elements.

По основному авт.св. № 758079 известно устройство определени  ампли-. тудно-фазовых частотных характеристик (АФЧХ) систем автоматического управлени , работа которого основана на регистрации с помощью шлейфного осциллографа установившихс  синусоидальных колебаний на входе и выходе исследуемого объекта 1.According to the main auth. No. 758079, a device for determining the amplitude is known. Phase frequency characteristics (AFCh) of automatic control systems, whose operation is based on recording the established sinusoidal oscillations at the input and output of the object under study 1 using an oscilloscope loop.

Однако дл  этого устройства характерна больша  трудоемкость обработки полученных записей колебаний и необходимость в дополнительных вычислени х по ним.However, this device is characterized by the great laboriousness of processing the received vibration records and the need for additional calculations on them.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением  вл етс  устройство дл  измерени  амплитудных и фазовьах частотных характеристик элементов и систем автоматического управлени , содержащее генератор синусоидальных колебаний, выход которого соединен с первым входом фазовращател  и входом исследуемого объекта , последовательно соединенные УПРАВЛЕНИЯThe closest to the proposed technical solution is a device for measuring amplitude and phase frequency characteristics of elements and automatic control systems, which contains a generator of sinusoidal oscillations, the output of which is connected to the first input of the phase shifter and the input of the object under study, connected in series.

первый синхронный детектор, интегратор и первый блок умножени , соответствующий вход которого соединен с первым выходом фазовращател , выход св зан с одним, а выход исследуемого объекта - с другим входом сумматора, второй синхронный детектор, первый вход которого соединен со вторым выходом фазовращател , выход св зан the first synchronous detector, the integrator and the first multiplication unit, the corresponding input of which is connected to the first output of the phase shifter, the output is connected to one and the output of the object under study - to another input of the adder, the second synchronous detector, the first input of which is connected to the second output of the phase shifter, output is busy

10 через второй интегратор со вторым входом фазовращател  и входом индикатора фазочастотной характеристики, а выход первого интегратора подключен ко входу индикатора амплитудно15 частотной характеристики. Кроме того , устройство содержит датчик частоты и последовательно соединенные блок зоны нечувствительности, блок коррекции коэффициента усилени  и 10 through the second integrator with the second input of the phase shifter and the input of the indicator of the phase-frequency characteristic, and the output of the first integrator is connected to the input of the indicator of the amplitude-15 frequency response. In addition, the device includes a frequency sensor and a dead-band block connected in series, a gain correction block, and

20 второй блок умножени , причем первый вход первого синхронного детектора подключен к первому выходу фазовращател , управл ющий вход блока коррекции коэффициента усилени  под25 ключен к выходу первого интегратора, вход датчика частоты св зан с выходом генератора синусоидальных колебаний , выход - с соответствующим входом второго блока умножени , вы30 ход которого подключен ко вторым входам первого и второго синхронных детекторов, а вход блока зоны нечувствительности св зан с выходом сумматора 2 . Принцип действи  устройства основан на автоматической компенсации установившейс  реакции на выходе исследуемого объекта (t)aA((Ju)) (1) сигналом XK с выхода цепи компенсаXK (t)aA sin(wt+) , (2 гще а, (ju - амготтуда и частота синусоидального воздействи  на входе объекта; А (ui) , (to) - амплитудна  и фазова частотные характерис тики объекта, подле ащие определению; А, ч - оценки амплитудной и фазовой частотных характеристик. В момент полной компенсации нев зка Е, представл инда  собой разность сигналов с выхода исследуемой система и с выхода цепи компенсации Е Хйыч (t)-X,(t) . (3 стремитс  к нулю. Однако вследствие погрешностей технической реализаций устройства, а также в силу присутстви  в нев зке Е помех и посто нной составл ннцей, обусловленной, в частности, неточностью измерени  сигнала X t на выходе объекта и отклонени ми его фop от синусоидальной, на практике не происходит полного обнулени  нев зки При фиксированной зоне нечувствитель ности, содержащейс  в известном устройстве , процесс подстройки модели принудительно заканчиваетс  при амплитуде нев зки Е 1 Д, где л - посто нна  величина зоны нечувствитель ности. При этом величина относительной сн ибки измерени  амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) i - д(и)) AM относительное значение нев зки АтЬт и. абсолютна  ошибка i-f (ш) св заны соотношением ( ((l+) g - / - t вйтекающем из формулы (3). Величины ошибок измерени  АФЧХ в соответствии с выражением (4) наход тс  в предепах , t что при посто нной величине д приводит к зависимости относительной точности измерени  от текущего значени  А (LU) . Кроме того, при наличии в выходном сигнале объекта посто нной составл ющей по окончании процесса подстройки устанавливаютс  колебани  с посто нной амплитудой как в канале подстройки фазы, так и в канале подстройки амплитуды. Кроме неудобств в отсчете показаний индикаторов , эти колебани   вл ютс  источником погрешностей в определении частотных характеристик,вследствие чего возникает необходимость компенсации посто нной составл ющей нев зки . Цель изобретени  - повышение точности работы устройства дл  определени  частотных характеристик. Указанна  цель достигаетс  тем, что Устройство содержит интегратор, вход которого соединен с выходом сумматора, выход соединен с третьим входом сумматора, управл ющий вход нелинейного элемента подключен к выходу интегратора канала подстройки ампли туды. На фнг. 1 приведена функциональна  схема устройства дл  определени  частотных характеристик элементов и систем автоматического управлени ; на фиг. 2 - графики временных процессов в каналах подстройки без дополнительного интегратора; на фиг. 3 графики временных процессов s каналах подстройки и на выходе дополнительного интегратора при его включении в схему. Устройство дл  определени  частотных характеристик содержит генератор 1 синусоидальных колебаний, соединенный своим быходом со входом исследуемого объекта 2 и с одним из двух входов фазовращател  3, первый выход которого подключен к первому вxoдy блока 4 умножени  и к первому входу синхронного детектора 5,а второй выход - к первому входу синхронного детектора 6 .Фазовргичатель 3 с двум  входами и двум  выходами, причем фаза колебаний второго выхода сдвинута на угол по отношению к первому, и блок 4 умножени  образуют цепь компенсации выходного сигнала исследуемого объекта, причем ошибка компенсации (нев зка) формируетс  на выходе сумматора 7, входы которого соединены с выходами исследуемого объекта 2 и блока 4 умножени . Выход сумматора 7 через последовательно соединенные нелинейный элемент 8, блок 9 коррекции коэффициента усилени  и блок 10 умножени  подключен ко вторым входам синхронных детекторов 5 и 6, выходы которых через интеграторы 11 и 12, снабженные индикаторами 13 и 14 амплитудной и фазовой частотных характеристик, соединены соответственно со вторыми входами блока 4 умножени  и фазовращател  3. Дл  введени  информации о частоте синусоидального воздействи  в каналы подстройки амплитуды .15 и фазы 16 выход датчика 17 частоты подключен ко второму входу блока 10 умножени . С целью компенсации посто нной составл кндей нев зки устройство содержит интегратор 18, подключенный своим входом к выходу сумматора 7, а выходом - к третьему входу сумматора 7. Дл  введени  информации об амплитуде компенсирующего сигнала выход интегратора 11 канала 15 подстройки амплитуды соединен с управл ющим входом блока 9 коррекции коэффициента усилени  и управл ющим входом нелинейного элемента 8. При наличии посто нной составл ющей Ад, а также компенсирующего, сигнала RO(t) нев зка на выходе сумматора 7 принимает вид20 second multiplication unit, with the first input of the first synchronous detector connected to the first output of the phase shifter, the control input of the gain correction unit connected to the output of the first integrator, the input of the frequency sensor is connected to the output of the sinusoidal oscillator, the output to the corresponding input of the second multiplication unit The output of which is connected to the second inputs of the first and second synchronous detectors, and the input of the dead zone unit is connected to the output of the adder 2. The principle of the device operation is based on the automatic compensation of the established reaction at the output of the object under study (t) aA ((Ju)) (1) by the signal XK from the output of the compensation circuit XK (t) aA sin (wt +), (2 g a, (ju is the amplitude and frequency of sinusoidal action at the input of the object; A (ui), (to) - amplitude and phase frequency characteristics of the object to be determined; A, h - estimates of the amplitude and phase frequency characteristics. At the moment of complete compensation of the inequality E, represented difference of signals from the output of the system under study and from the output of the compensation circuit E Hyych (t) -X, (t). (3 tends to zero. However, due to errors in the technical implementations of the device, as well as due to the presence of interference in E beam and a constant component due to, in particular, the measurement error of the X signal t at the output of the object and the deviations of its fop from the sinusoidal, in practice there is no complete zeroing of the gap. With a fixed dead zone contained in a known device, the process of adjusting the model is forcibly terminated at an amplitude of the unfixed E 1 D, where l is a constant value zo Nost's insensitive. At the same time, the relative value of the measurement measurement of the amplitude-frequency characteristic (AFC) i - g (i)) AM is the relative value of the amplitude Att and. the absolute error if (w) is related by the relation (((l +) g - / - t flowing in from formula (3). The magnitude of the measurement error of the APCF in accordance with expression (4) is in the range, t that at a constant value of q to the dependence of the relative measurement accuracy on the current value of A (LU). In addition, if there is a constant component in the output signal of the object, after the adjustment process is completed, oscillations with a constant amplitude are established in both the phase adjustment channel and the amplitude adjustment channel. inconvenience in counting the show indicators, these oscillations are a source of errors in determining the frequency characteristics, resulting in the need to compensate for the fixed component of the characteristic. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the device for determining the frequency characteristics. connected to the output of the adder, the output is connected to the third input of the adder, the control input of the nonlinear element is connected to the output of the integrator of the amplitude adjustment channel amplitude. On fng. 1 shows a functional diagram of the device for determining the frequency characteristics of the elements and automatic control systems; in fig. 2 - graphs of temporary processes in the trim channels without an additional integrator; in fig. 3 schedules of temporary processes s channels of adjustment and at the output of an additional integrator when it is included in the scheme. The device for determining the frequency characteristics contains a generator of 1 sinusoidal oscillations connected by its bypass to the input of the object under study 2 and to one of two inputs of the phase shifter 3, the first output of which is connected to the first input of the multiplication unit 4 and to the first input of the synchronous detector 5, and the second output - to the first input of the synchronous detector 6. Phaser 3 with two inputs and two outputs, with the oscillation phase of the second output shifted by an angle with respect to the first one, and the multiplication unit 4 forms an output compensation circuit th signal of an object, wherein the compensation error (nev viscous) formed on the output of the adder 7, whose inputs are connected to outputs of the test object 2 and the multiplying unit 4. The output of the adder 7 through serially connected nonlinear element 8, block 9 gain correction and block 10 multiplication is connected to the second inputs of synchronous detectors 5 and 6, the outputs of which through integrators 11 and 12, equipped with indicators 13 and 14 amplitude and phase frequency characteristics, are connected respectively with the second inputs of multiplier 4 and phase shifter 3. To enter information about the frequency of the sinusoidal effect into the amplitude adjustment channels .15 and phase 16, the output of the frequency sensor 17 is connected to the second input Loka 10 multiplication. In order to compensate for the constant component of the delay, the device contains an integrator 18 connected by its input to the output of the adder 7, and an output to the third input of the adder 7. To enter information about the amplitude of the compensating signal, the output of the integrator 11 of the amplitude adjusting channel 15 is connected to the control input the gain correction unit 9 and the control input of the nonlinear element 8. In the presence of the constant component Hell, as well as the compensating signal RO (t), the negative output of the adder 7 takes the form

S Х4ь,х (t)-X(t)+Ao-A(,(t) (5)S Х4ь, х (t) -X (t) + Ao-A (, (t) (5)

Я становитс  равной в случае, еслиI become equal in case

а А (ui) ; 4 1 (u) ;and A (ui); 4 1 (u);

АО АО,AO JSC

т.е. настраиваемые параметры А и Ч цепи компенсации действительно представл ют собой оценки амплитудной и фазовой частотных характеристик, а величина посто нной составл ющей А нев зки компенсируетс  сигналом АО.those. the tunable parameters A and H of the compensation circuit are actually estimates of the amplitude and phase frequency characteristics, and the magnitude of the constant component A of the frame is compensated by the signal AO.

Алгоритм автомати еской подстройки параметров Я, i и Ад до нужных значений может быть, получен градиентным методом по известному соотношениюThe algorithm of automatic adjustment of the parameters I, i and Hell to the desired values can be obtained by the gradient method according to the well-known relation

Y Q (Y) , где положительный коэф- фициент; Q(Y)E (У) - критерий качестваY Q (Y), where the positive coefficient; Q (Y) E (Y) - quality criterion

работы cHCTeNM; Y,4,Ag - вектор настраиваемых параметров.  work cHCTeNM; Y, 4, Ag - vector of adjustable parameters.

Переход  к скал рной форме и учитыва  уравнение (5), получим алгоритм настройки моделиTransition to the scalar form and taking into account equation (5), we obtain the algorithm for adjusting the model

r-Xe :AaSs nC ot4()),r-Xe: AaSs nC ot4 ()),

QnQn

ij,.| xa ecostu(}, (Ь) .,,ij, | | xa ecostu (}, (b). ,,

(Я АО(I'm AO

где X 2 Х .where X 2 X.

Наличие в алгоритме подстройки фазы величины и в качестве сомножител  приводит к усложнению технической реализации алгоритма. Этого можно избежать, использу  алгоритмThe presence of the magnitude and as a factor in the algorithm for adjusting the phase leads to the complication of the technical implementation of the algorithm. This can be avoided using the algorithm

| AESin(wi-4| AESin (wi-4

Q ieco5(ujt-K}), Q ieco5 (ujt-K}),

,,

работоспособность которого подтверждаетс  цифровым моделированием (фиг. 3) .the operability of which is confirmed by digital modeling (Fig. 3).

При полной компенсации посто нной составл ющей АО погропности измерени  АФЧХ определ ютс  величиной нев зки Е, при которой заканчиваетс  процесс подстройки модели. Наличие на выходе сумматора 7 нелинейного элемента с зоной нечувствительности, регулируемой по законуWith full compensation of the constant component of the AO for the permeability of the measurement of the APCF, the magnitude of the characteristic E, at which the model adjustment process ends, is determined. The presence at the output of the adder 7 non-linear element with a dead band, regulated by law

а г A(tu) ,(7)a g A (tu), (7)

где f - заданна  относительна  точность измерени , позвол ет принудительно заканчивать процесс подстройки модели при относительном уровне нев зки в , не завис щим от величины измер емой амплитуды A(uj. В этом случаеwhere f is the specified relative measurement accuracy, it allows one to forcibly complete the process of adjusting the model at a relative level of time, independent of the magnitude of the measured amplitude A (uj. In this case

°ег ГМ лТиТ ° er GM LTiT

откуда, учитыва  (7), имеем l(El y.whence, taking into account (7), we have l (El y.

Поскольку величина А (о)) подлежит определению и  вл етс  неизвестной, точна  реализаци  в виде (7) закона подстройки зоны нечувствительности невозможна. Однако, учитыва ,что по окончании процесса измерени  (ои), возможна его приближенна  реализаци  в виде Since the value of A (o)) is to be determined and is unknown, the exact realization in the form of (7) of the law of adjustment of the deadband is impossible. However, considering that at the end of the measurement process (oi), its approximate realization is possible in the form of

Д X A(t) .Y X A (t).

Технически этот закон реализован в изобретении путем введени  на управл ющий вход нелинейного элемента тип зоны нечувствительности сигнала A(t) с выхода интегратора канала подстройки амплитуды.Technically, this law is implemented in the invention by introducing the dead band type of the signal A (t) from the output of the amplitude adjustment channel integrator to the control input of a nonlinear element.

Предлагаема  компенсаци  посто нной составл ющей, а также регулирование зоны нечувствительности нелинейного элемента позвол ет повысить точность устройства дл  определени  частотных характеристик.The proposed DC compensation, as well as the deadband control of the nonlinear element, allows the device to improve the accuracy of the frequency characteristics.

Использование изобретени  в инженерной практике позволит сократить сроки проектировани , отладки и различного рода контрольных испытаний систем автоматического управлени  (например, приемно-сдаточных, ресурсных и др.), что дает определенный экономический эффект.The use of the invention in engineering practice will reduce the time needed to design, debug, and various kinds of control tests of automatic control systems (for example, acceptance, resource, etc.), which gives a certain economic effect.

Claims (1)

1. Вавилов А.А и др. Экспериментальное определение частотных харакч1. Vavilov A.A. and others. Experimental determination of frequency characteristics теристик автоматических систем. М.-Л., Госэнергоиздат, 1963, с,15-11.the characteristics of automatic systems. M.-L., Gosenergoizdat, 1963, p., 15-11. 2, Авторское свидетельстБО СССР W 758079, кл. G 05 В 23/00, 1978 (прототип),2, Copyright testimony USSR W 758079, cl. G 05 23/00, 1978 (prototype), г.1g.1 тt f,9f, 9 А7A7 1, ОВ1, OB о o,k 0,6 0,8 t,co o, k 0,6 0,8 t, c Фиг.22 АО AO OfOf - ,1- ,one e,ife, if о,гoh g оabout -0.2-0.2 // -0,1-0,1 (7 (7
SU802862679A 1980-01-04 1980-01-04 Device for determining frequency characteristics of automatic control systems SU892419A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802862679A SU892419A2 (en) 1980-01-04 1980-01-04 Device for determining frequency characteristics of automatic control systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802862679A SU892419A2 (en) 1980-01-04 1980-01-04 Device for determining frequency characteristics of automatic control systems

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU758089A Addition SU154885A1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU892419A2 true SU892419A2 (en) 1981-12-23

Family

ID=20869252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802862679A SU892419A2 (en) 1980-01-04 1980-01-04 Device for determining frequency characteristics of automatic control systems

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU892419A2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU892419A2 (en) Device for determining frequency characteristics of automatic control systems
US3413595A (en) Ultrasonic apparatus for checking processes in liquid media
GB1577796A (en) Densitometer
JPS6129657B2 (en)
SU1721532A1 (en) Frequency meter
SU758079A1 (en) Device for determining frequency characteristics of automatic control systems
SU461386A1 (en) Method for measuring small changes in phase shift
SU708255A1 (en) Arrangement for measuring frequency deviations from ratings
US20230253972A1 (en) Resonance frequency detector and sensing device
US4918372A (en) Method of measuring the thermal hysteresis of quartz crystal resonators
RU1838798C (en) Device for measuring increment in distance to radiator mounted onto movable object
SU446035A1 (en) Device for measuring amplitude and phase frequency characteristics of elements and automatic control systems
SU958876A1 (en) Device for measuring non-electrical values
SU398835A1 (en) DIGITAL VIBROMETER
SU824080A1 (en) Converter of small capacitance or inductance increments to code
SU913235A1 (en) Device for measuring ultrasound absorption coefficient
SU702352A1 (en) Frequency response analyzer
SU1046701A1 (en) Frequency short-term non-stability meter
RU1839872C (en) Method of enhancing vibration resistance of pendulum accelerometer
SU450146A1 (en) Stable periodic signal source
SU517874A1 (en) Kvtsevy clock with radio correction
SU779960A1 (en) Device for stabilizing spectrometer energy scale
SU991321A2 (en) Frequency deviation digital meter
RU2194997C1 (en) Precision frequency-pulse meter
SU1499512A1 (en) Device for measuring phase fluctations