книги из ГПНТБ / Солодовников В.В. Статистическая динамика линейных систем автоматического управления

умножения п пределах выбранного промежутка Т. Кроме того, при­ бор должен допускать регулировку сдвига т между перемножаемыми ординатами кривых х(/), y(t) в требуемых пределах.

Технические варианты осуществления коррелятора могут быть самыми различными.

4. Механический коррелятор

Диск 1 (рис. 4.2) приводится во вращение с постоянной ско­ ростью через редуктор 2 от двигателя 3. Стальной шар 4, находя­ щийся в обойме 5, соединенной с визиром 6, и расположенный над осциллограммой 7 процесса, связывает фрикционно валик 8 с ди­ ском 1. В зависимости от расстояния а между центром шара 4 и центром диска /, равного текущей ординате процесса, изменяется

передаточное число системы диск — валик от нуля до некоторой величины, пропорциональной а. Один из операторов непрерывно упра­ вляет визиром 6 так, чтобы при движении осциллограммы 7 кон­ трольный крест на визире 6 оказывался всегда на линии осцилло­

граммы. Тогда валик 9 и коническая передача 10 совершает пово-

т

рот на угол, пропорциональный величине интеграла |* х (/) d t . Эта

о

зиру 6 на расстояние х. Таким образом, перемещение визира 15, рав­

раторов и весьма утомительна. Длительность обработки процесса при сложной форме корреляционной функции может достигать восьми рабочих часов. Субъективный характер слежения и быстрая утомляе­ мость операторов вызывают высокие погрешности в результатах обработки.

б. Фотоэлектрический коррелятор *)

Воспроизведение случайного процесса и его преобразование в электрический сигнал производятся в этом случае с помощью фото­ электрических блоков, а вычислительные операции — электрическим методом в электронной схеме (рис. 4.3).

Подготовка осциллограммы исследуемого процесса для вычисле­ ния корреляционной функции заключается в изготовлении двух оди­ наковых фотокопий с негатива, на котором площадь, расположенная

*) Фотоэлектрический коррелятор разработан А. Е. Харыбиным под руко­ водством автора; описание прибора см. X а р ы б и н А. Е., Фотоэлектрический коррелятор. Изд. Ин-та техн.-экон. информ. АН СССР, 1955.

кольца пленки 5 и б, лежащей на роликах 7 и 5. Свет от низко­ вольтной точечной лампы 9, питаемой постоянным током, преобра­ зуется конденсорной линзой 10 в параллельный пучок и после измене­ ния направления на 90° вследствие отражения от зеркала 11 попадает

рой является воспроизведение сигнала с бесконечного кольца пленки 6,

можность перемещаться в вертикальной плоскости с помощью гайки 20 и ходового винта 21, опирающегося на подшипники 22. Перемещение осуществляется поворотом винта с отсчетом на шкале 23 по поло­ жению ручки 24. Это перемещение позволяет осуществлять запазды­ вание Z.

Сигнал, полученный от фотоэлемента 13, после усиления в уси­ лителе постоянного тока УПТ подается* на вход балансного ампли­ тудного модулятора М-1 в качестве модулирующего напряжения. Напряжение несущей частоты, получаемое от генератора ГН часто­ той / н, будучи промодулировано сигналом от фотоэлемента 13, по­ дается в качестве напряжения несущей частоты на второй балансный модулятор М-2, управляемый модулирующим напряжением усили­ теля УПТ-2 от системы кольца 6. В результате двукратной модуля­ ции амплитуда напряжения несущей частоты будет пропорциональна произведению сигналов обеих систем.

После демодуляции в балансном демодуляторе БД сигнал подается на вход интегрирующего блока, представляющего собой усилитель постоянного тока И с обратной связью, осуществляемой через емкость.

Отклонение прибора УП пропорционально напряжению выхода интегрирующего блока, в свою очередь пропорционального величине функции корреляции R(z) для данных Т и т. Изменяя значение т от нуля ступенями, получают ординаты графика корреляционной функции.

К положительным особенностям описанного вычислительного устройства могут быть причислены простота перемножающего устрой­ ства и возможность обработки процессов в полосе частот 0—500 гц.

Недостатками являются значительная длительность и трудоемкость подготовительныхопераций, выполняемых вручную, применение опти­ ческих систем, требующих частой юстировки, необходимость спе­

корреляционной функции) производится переписывание процесса x(t)

следя за кривой процесса x(t). При этом перемещение визира будет соответствовать изменению ординат кривой x(t). Положение визира преобразуется в электрическое напряжение, которое управляет дли­ тельностью импульсов, генерируемых фантастронным генератором. Восстановление исходного режима фантастронного Генератора произ­ водится импульсами, получаемыми от опорного генератора, имеющего частоту колебаний, равную 5 гц. Уточнение фронта импульсов сиг­ нала производится триггерным каскадом. Сигнальные импульсы посту­ пают на записывающие головки.

Скорость магнитной пленки относительно головок в записывающем устройстве равна около 1,9 мм/сек. Каждая записывающая головка записывает сигналы на отдельную пленку.

Механическое устройство перемещает одновременно обе наложен­ ные одна на другую магнитные пленки. Благодаря такой конструкции

J0 1083. В. В. Солодовников

рующего ролика, расположенного перед ведущим пленку валом, изме­ няя угол охвата его пленками.

В случае, если имеется в виду получение взаимной корреляцион­ ной функции процессов х(() и y(t), каждый из них записывается отдельно на свою пленку.

Вторым .этапом исследования является вычисление корреляцион­ ной функции переписанных процессов. Для вычисления магнитные пленки с записями процессов x{t) и y(t) склеиваются в виде двух бесконечных колец и переносятся в вычислительное устройство, где перемещаются около воспроизводящих головок со скоростью при­ мерно 190 мм/сек, Благодаря разности линейных скоростей (возни­ кающей по тем же причинам, что и при записи) пленка, образующая одно из колец, непрерывно изменяет свое положение относительно пленки второго кольца. Этим достигается непрерывное изменение временного сдвига т между процессами х (/) и у (t). Число оборотов ведущего пленку вала стабилизируется электронным регулятором, работающим по фазо-импульсному принципу.

Если y ( t ) = x ( t ) , то прибор вычисляет не взаимную, а автокор­ реляционную функцию Рд-(т).

6 ] КОЕРЕЛОГРЛФ С ПЕРЕЗАПИСЬЮ С БУМАЖНОЙ ЛЕНТЫ НА МАГНИТНУЮ 147

Схема вычислителя построена таким образом, что в нем произ­ водится определение разности интегралов двух произведений в со­ ответствии с выражениями (4.9), (4.11) и (4.12), причем перемно­ жение и интегрирование производятся в двух отдельных каналах, каждый из которых состоит из перемножителя, интегратора и дат­ чика мгновенных значений случайной функции x(t) или _y(/-f-x), связанных с головками воспроизведения. Операция расчета распа­ дается на две стадии: настройку вычислительного устройства и соб­ ственно вычисление.

Вычисление взаимной корреляционной функции рд.у (т) произ­ водится в соответствии с блок-схемой рис. 4.5. В процессе вычис­ ления выходной прибор М автоматически фиксирует величину нор­ мированной корреляционной функции, полученной за время полного

x(t)y(t +г)

Рис. 4.5.

оборота кольца пленки с записью процесса x(t). Общая координа­ ция операций в процессе вычисления выполняется специальным бло­

для вычисления, которое при получении корреляционной кривой,

трех вертикальных стоек высотой 1,8 м и содержит около 80 элек­ тронных ла.ш.

Положительными особенностями описанного вычислительного устройства являются быстрота вычисления (не более 20 минут), возможность вычисления как взаимной, так и автокорреляционной функций, регистрация корреляционной функции в нормированной форме, применение магнитной записи и автоматизация процесса вычисления.

Недостатками устройства являются: необходимость перезаписи процесса с применением субъективного слежения, что приводит

10*

к неполному использованию возможностей магнитной записи, зна­ чительная длительность процесса перезаписи, доходящая до 1,5 часа, необходимость в разрезании и склейке колец пленки и наконец, общая сложность и громоздкость устройства.

7. Магнитный коррелограф')

Магнитный коррелограф предназначен для быстрого автоматизи­ рованного расчета автокорреляционной функции случайных стацио­

после чего производится автоматическое вычисление его статисти­ ческих характеристик: математического ожидания, средиеквадратнческого значения и корреляционной функции. В процессе работы коррелографа результаты вычисления последовательно, точка за точ­ кой, фиксируются регистрирующим прибором на бумажную ленту, образуя график корреляционной функции.

Аппаратура магнитного коррелографа может быть разделена па две основные части: механическую и электрическую.

Механическая часть (рис. 4.6) представляет собой горизонталь­ ное лентопротяжное устройство, основной функцией которого являются протягивание магнитной пленки со строго постоянной

соприкасается стороной, на которой расположена магнитная эмуль­ сия с рабочим зазором магнитной головки 10, огибает ролик 11, образуя петлю запаздывания, соприкасается с рабочим зазором вто­

!) Магнитный коррелограф разработан Ю. В. Новиковым под руковод­ ством автора; см. Н о в и к о в Ю. В., Магнитный коррелограф, Изд. Инст. техн.-экон. информ., 1956.

ствоваиия весьма значительного «трения покоя» между ведущим роликом 13 и обхватывающей его на протяжении дуги 280° натяну­ той пленкой. Сила натяжения пленки равна 200 г. Ведущий ролик приводится в движение с постоянной угловой скоростью синхрон­ ным двигателем 15 через редуктор 16.

Плавность хода ведущего ролика обеспечивается механическим фильтром 17.

Длина петли запаздывания может изменяться путем поворота ходового винта 19, на гайке которого 18 закреплен образующий петлю ролик 11. Вращение ходового винта осуществляется с по­ мощью приводного двигателя 20 через редуктор 21.

Обратный ход пленки может быть получен путем реверсирова­ ния синхронного двигателя 15. Двигатели бобин остаются постоянно включенными как при прямом, так и при обратном ходах.