DE1499327A1 - Rechenanlage - Google Patents

Description

, Dr.-In.'j. -.- ,

M0oche&2/, Men-zenauerStr. a

American Aviation, inc., Ki rfe^undo/Jalifornia

tleohenaniage

iJie ,Erfindung beziehe sich auf riecheneinrichcuiigen und im. besonderen aui .Einrichtungen zum xitrechnen der inspracheiüfcricmaie eines gesteuerten oder jjeregciten KieiLentes.

-öei aer «iartung una im betrieb von bteuer- una riegeianiasen ist es häufig eriorderiich, die dynamische una statische Ansprachemersmaie einer gerege-iten Hinrichtung zu bestimmen, der AnsprachelücrK:ii.aie zeitveranderiich sein können. Die auf diese rfeise für die zu überpruiende einrichtung gesuchte oeschreibenae FunktiüH Kann dann mit exner gewdnschten beschreiDenuLen jiuni^tion oder einem anaerea £riterion verbuchen und bestimiat werden, ob das Änspracnemerkmal der Einrichtung der zu überprüfenden Einheit von einem gewonschten üuerkwai abweicht. Das »aß einer solchen Abweichung kann dann zum. j£insteiien von einsteübaren Bauelementen in der Äegeianlage benutzt werdea, so dass die Abweichung

9Q9387/04U

Kompensiert wird· Andererseits kann dieses i*-au aer Abweichung auch benutzt werden, uei zu bestimmen, ob die zu untersuchende Einheit versagt hat oder betriebeunruhig geworden ist una aaher; ersetzt werden muss, damit die Anlage nicht oeschädigt oaer aie bedienungsperson verletzt wird.

as ist ferner erwünsjht, eine soicht untersuchung durchführen zu Können, wahrend die anlage sicL. in betrieb una an dem vorgesehenen Ort befindet und nicht erst nach ÄUüeruetricbsetzung der Anlage» auf diese rfeise werden unoequeii-lichKeiten, kosten und Zeitverlust bei aer In- und AußerbecricDsetzuug vermieden, ierner Kann eine während ues ^etrieDs durchgeiinrte uuerprufung häufiger vorgesehen werden, so üass die uotwendigjceit einer λarrung oder eines ürsatzes vorausgesehen «erden Kann.

Die älteren Prüf einrichtung«= η zum Ermitteln der Anspracne einer Anlage währena des normalen betriebs enthielten Vorrichtungen zum messen der Frequenzaus^rache der zu untersuchenden einheit, die eine Komplizierte öignalbehandiungsausstattung erforderten z.xs. iSchmalbandfilter, dignalteiler und Integratoren. Weiterhin weraen oel solchen /erxahren große Zeitintervalle für die behandlung aer ünsprachesignale benötigt, um die gewünschten iJaten zu erhalten.

jüine Klasse dieser älteren Prtifeinrichtungen uilden Signale inspei suiigs vorrichtungen, bei denen ein tr af eingangs signal mic einer vorgewählten Frequenz verwendet und dem hornaien Eingang für die Anlage überlagert; wird. Diejenige feilansprache^ des •Ausganges der Anlage, die dem überlagerungsfrequenzpriieingang entspricht, wird dann ausgewertet. i>ie besonderen ua-chteile einer solchen irrüfeinrichtung sind darin zu sehen, dass (1) im norüialen betrieb oei der Ansprache der .anlage eine unerwünschte

' : .90 §807/0444 BAD ORIGINAL

Ausgangskomponente geduldet werden muss, die dem uoerlagerungs-"si^nalei'h^anj· entspricht, und dass (2) nur eine begrenzte Information ernalten wird, die eich auf die irrequ^nzanspräche oder die υbertragungsiunction der zu untersuchenden .anlage Qtzieut.

iiiint zweite blasse der genannten alttren oxiden oi^naiveriiältnisvorrichtungen, axe zwar keine einspeisung jedoch eine .anzahl von aui einander a Dge stimmten Paaren von iiin^atigs- und entsprechenden -tiUsgangs-ocuLaloandiil— tern erfordern, wobei die iilter eines jeden Paares auf eine sich gegenseitig aufschließende ürequenz augestimmt sind, sowie einen üi^naiteiler Xdr jedes Paar üandiilter, die den .ausgang des einen Eilters aurcfc den üusgaug des anderen Filters teilen. Die besonderen Nachteile einer solchen Hinrichtung sind in der Kompliziertheit a<;r erf order licheu üusstatcuug zu sehen sowie in der Zeitverzögerung ou.er in dem Zeitintervall, das zum behandeln der Jäten erforderlich ist. In der liöÄ-ir-atentanLeiaung ^75 3^5» eingereicht au ^M-, April 19t>3 von Robert ii.Ghandos und auf die Änmelderin der vorliegenden Anmeldung uoertragen, werden solche Einrichtungen besehrieben. "

j>ie vorliegende Erfindung ermöglicht die uüerprdiung einer solchen genannten ünrxehtung während des normalen betriebs, wobei jedoch keine iachmalbandfilter oaerhoch abgestimmte Filter benötigt werden, ^ei der Einrichtung nach der oirfindung bestehen daher keine Filteranpassüngsschwierigkeiten mit abgestimmten Filtern, mit einer komplizierten Ausstattung sowie keine ZeitverzögerungssehwierxgKeiten, die mit der Verwendung von Filtereinheiten verbunden sind. x)ie Erfindung erfordert ferner jceine Prdfsighaleinspeisung, so dass bei der zu untersuchenden Einrichtung unerwünschte Ausgange aufgrund der öignaleinspeisung vermieden

werden»

'7 0444

Stattdessen sieht die Erfindung eine liniearisierte beschreibende Funktion oder eine Annäherung an die Ansprachenierkmale der zu untersuchenden Einrichtung vor, ohne sich auf eine Linearität der Ansprache der zu untersuchenden einrichtung stutzen oder eine solche fordern zu müssen. X)ie Koeffizienten der Differentia !gleichung oder die beschreibende Funktion (fur die Anspracheiuerkiüale der zu untersuchenden Einrichtung) werden durch neue Hecheneinrichtungen bestimmt, wobei passive Netzwerke z.B. einfache B-ü-l'iefpassnetzwerke verwendet weraen.

Die ürfindung sieht daher vor:

eine .einrichtung zum Messen der Ansprachemerkmale eines gesteuerten oder geregelten Elementes wahrend des normalen Betriebes, sowie

passive Einrichtungen, aie auf aas normale Arbeiten eines gesteuerten oder geregelten Elementes ansprechen und 7eranaerungen oder Abweichungen bei den Ansprachen.ericmalen des gesteuerten oder geregelten Elementes anzeigen.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In den Deiliegenden Zeichnungen ist aie
B'ig.1 ein Schaltplan eines Beispiels lor ein verzögfcrungs-

— -eü^imjent_der_zweitfcn ürdnung iuifc z.vei ±a ivasicaafc gescnai-

teten a-J-ne

üig.2 eine graphische Darstellung uer Anspxacfie--eJLnes verzÖ-

gerungselciiientes der ersten ^rdnung auf einen Impuiseingang auf die Zeit bezogen,

iig.Ja eine Gruppe von auf die Zeit bezogenen graphischen Darstellungen der Synthese einer Ausgangsanspräche in einem Zeitpunkt als Funktion von vorhergehenden Impulseingängen,

. 009867/0444 ~~~

■-. ■■-. ■■-. -.5 -

Fig.3b eine der Fig.3a ähnliche Jarstellung der Synthese einer "Ausgaagsansprache in einem späteren Zeitpunkt in bezug auf aen Zeitpunkt nach der Fig.3a

Fig*.4 ein Öchaltplan fur eine üijörichtung nach der Erfindung,

Fig.5 ein Blockschaltbild fur eine andere Ausfdhrunyslorm

der Erfindung.

Die Anspracheuierjauale einer zuuntersücnenden Einrichtung können allgemein durch eine lineare iHflerentiai^ieicnung beschrieben oder geschätzt werden. ü.B. kaun die Ansprache oder der Ausgang (ü) einer zu untersuchenden üinLeit mit zwei in jiaskade geschalteten iie±pass-H-u-iietzwerken (z.B. nach der Fig.1-) in Ausdrucken des Einganges (I) una der tf-G-Parameter wie IoIgt beschrieben werden (nach der Laplaceschen ochreibweise)s

0(s) - Ks)vi(s), (Λ)

wobei G(s) die übertragungsfunktion der in üaskade geschalteten fi-J-Iietzwerke ist. Im besonderen ist;

SC₃) » _ ι _ ι '" . ^i ' _t 1 (a)

^w^^s; (T^s ₊ 1) Ci₃S ⁺ V CB-ö^s +-ι; (H^o₉S ₊ t)

wobei I₁ * ^i^i ^-^ie Zeitkonstante des ersten Netzwerkes und I₂ m B₂C₂ die Zeitfkonstante des zweiten Netzwerkes ist

Bei Hinsetzen der Gleichung (2) ind die Gleichung (1) und durchführung der Multiplikation

Q(s) . ΐω^^-ρ £— - (3)

.;._ - - V^₂JST + (I₁ + T₂)S ₊ 1 PS^ SI

nobel K gleich der (Ueichstromverstarkung (für das gewählte Beispiel gleich Sine)

P₁ - (T₁₊ I₂) ist.

Bei Umgruppierung der Gleichung (3) ergibt sich*

Ö008Ö7/Ö444

S²

0(s) + P₁SuCs) + P₂S²O(S)
Bei Anwendung einer auf die Zeit bezogenen öchreibweise (.und dass die .Anfangsbedingungen wull sind) ergiot sich; dü(t) d²Q(t)

0(t) + ρ + ρ r*- - KIC t) (5)

¹ dt ^d ut^d

*fie zu ersehen ist, besteht die letzte Gleichung aus einer linearen Differentialgiehcung, deren urdnung der Anzahl von Polen oder tfennerwurzeIn des Operators - s entspricht, aer bei der beschreibenden Funktion der Gleichung (3) verwendefc wird, so dass eine Becheneinrichtung mit Mfferenzierungseinrichtungen iür die Lösung der beschreibenden Parameter £, p^ und p^ der beschreibenden Funktion benötigt wurde. Solche Diiiexenzieruügseinrichtungen sind unerwünscht, da sie dazu neigen, eich bei einem zu hochfrequenten Bauschen oder bei raschen Signaleingangen zu sättigen. (Enthält eine beschreibende Funktion Nullen oder Zählerwurzeln des Operators - s - , dann erscheinen solche Ausdrucke als Operatorkoefi'izienten des Jiinganges ICs) in der Gleichung (4). ^-

Die Sin^J.chfcuns-aacir^arar~'j£rfindung enthält fieaheneinrichtungen, die jede angezeigte .Differenzierung durch einen Desonderen Ausdruck der Ordnung NuIL ersetzen, ju.it ander tu Porten, die ale beschreibende Funktion for das zu untersuchende Element verwendete klassische lineare Differentialgleichung wird ersetzt durch oder transformiert in eine Anzahl von Ausdrdßicen aer Ordnung ftull, die der Ordnung der Gleichung entspricht. Z.ß. würde die · obenstehende Gleichung zweiten Grades mittels hoeii zu öescüreibender Einrichtungen in mehrere Ausdrücke der Ordnung wull transformiert werden, deren verschiedene Aoeffizienten dann xdr die

flO88fl7/QU4

algebraische Lösung der beschreibenden Funktion verwendet werden köniitn, Diese Lösung kann dann mit einer gewünschten oder bestimmten Funktion verglichen und die Abweichungen oder Veränderungen Dei den aus pr ache ine rkmalen der zu überprüfenden Einrichtung festgestellt werden.

Diese Koeffizienten transformierter Gleichungen werden in Ausdrücken o.er ieitkonstanten der Reihe passiver ochaltungselfcuitnte z.U. elm.acher H-u-VerzÖgerungsnetzwerke oaer l'iefpassliiter erhalten, durch die die Äingangs- und Ausgangssignale der zu überprüfenden einrichtung jaeitumais behandelt werden.

L.jä. icann die Differ ent ialgie ich ung (5) zu einer^neucn Diiferentiaigieichung transformiert werden, deren- Urdnung aufgrund der keitiunktionen in den Schlussbedingungen um Eins erniedrigt wira. !»ie urdnung der resultierenden Gleichung icann bis auf wull (s.J3. ohne Ableitungen der üeit) durch aui einander iol-

gende 'i'ransioriuationen erniedrigt werden, deren Anzahl gleich aer Urdnung der ursprünglichen beschreibenden Funktion ist.

ouwohl tneoretisch für die Anfangsbedingungen (des Zeitintervails, für das die Losung Brirrigt-)—AtOÄüiuigen erforderlieh sind, so können solche Anfangsbedingungen in der Praxis auber Acht gelassen werden, wie später noch erläutert wira«

jJas ir ansf or mat ions verfahren, das mit Hilfe der Eingangs- und Ausgangs-i'ransformationslilter oder ri-O-Tiefpassfilter durchgeführt werden ^ann, stellt eine Abänderung der klassischen Laplace-xransformation dar, die aus noch zu erläuternden Gründen hiernach als linksseitige begrenzte Laplace-Sransformation bezeichnet wird. ■

Jüie übliche Laplace-iCransformation nach dem Beispiel

90980 7/0444

auf Seite 12 in dem-Werk "Iransients in Linear Systems, Band 1" von Gardner und Barnes (veröffentlicht von rfiley ans dons, 194-2)

■»st
verwendet den Exponentialkerη e und wird wie fulgt definiert:

+ 00

F(s) - ^ f(t)e-^stdt (6)

ο
wobei t - die Zeit . *

f(t) eine Funktion der Zeit s . der Laplace-Operator und

F(s) eine Funktion des Pperators - s - oder die Laplace-Transformation entsprechend der Funktion der Zeit f(t) ist.

viird die Berechnung nach der Gleichung (6) für ein begrenztes oder endliches Zeitintervall· (/it » tj - t.-) durchgeführt und nicht i'iir das angegebene unendliche Zeitintervall, so icann das Ergebnis als ein begrenztes oder abgeschnittenes Ergebnis bezeichnet werden. Hiernach wird die Funktion

F(s, t₁<t<t₂) - J £(t)e-^stdt

(7)

als ein verstümmeltes Exponentialintegral oder als begrenzte Laplace-Transi'ormation bezeichnet. ' Sine solche be^enzte Transformation weist eine interessante Eigenschaft oder Jütrumai auf insofern, als die Funktion innerhalb des endlichen Bereichs (^-"Ct-Ct₂) benutzt werden kann ohne Kenntnis der Funktion auBerhalo dieses Bereichs vorausgesetzt, dass die Anfangsbedingungen bei t* und die o'chlU8Sbedingungen bei to bekannt sind. i)iese Äigenschaft wird für die erste Ableitung von f(t) wie folgt demonstriert:

909887/(HU

?ϊ(8) - Y^¹ β-³*" - J β"⁸* df(t) (8)

welche iileichung erkennbar ist als gleichwertig der Form:

sJ?(a) - ί AdJB -AB - j BdA (9)

Dementsprechend ist: ι.

1 2 Γ
ei M - e-^etf(t) + lf(t)d(e"^Bt) (10)

i(t)| ² + fsf(t)e"^8tdt (11)

Jt ^J

- e"^8t

Jt₁

Bei Umordnung der rechten Glieder der vorstehenden Gleichung ergibt sich: g _ g

) i^st" ^8t (12)

tg _

sF(s) - s i£(t)e-^stdt"+ e-^8tf(t)J t ^J

Bei Einsetzung der (ileichung (7) in die gleichung (12) ergibt sich;

-st₂ -St₁

sf(s) ■ sE(s, t^<t<t_o) + f(t_o)e - fit.,)« (13)

wobei f(t₁))i ¹ - Ergebnis der Anfangsbedingungen f(t^) und f (t )· «Ergebnis der Schluss be dingungen f(t ) ist. FiIr andere Bechenoperationen als die Differenzierung in bezug auf die Zeit können gleichwertige allgemeine Ausdrücke abgeleitet werden. Jedoch sind die *Ausdrucke zum Differenzieren in bezug auf die Zeit alles, was zum Verständnis des Erfindungegedankens erforderlich ist. '

Es wird darauf hingewiesen, dass im Sohlusszeitpunkt tg das Ergebnis der im früheren Zeitpunkt ^₁ bestehenden Anfangsbedingungen als folge des Dämpfungsfaktors - e ' schwindet oder ⁿw·ggedämpft ⁿ wird. Mit anderen Worten, für eine Schlussbedingung, die einer Bezugszeit «ntspiicht, für die die entsprechende

0W61NAL INSPECTED

H99327

Funktion sF(s) bestimmt «erden soll, «ird das Ergebnis der üchluss-

-S(tp - tp)

bedingung durch den Faktor (e « e ■ 1) nicht gedämpft, während das Ergebnis der Anfangsbedingungen an diesem fcächlusszeifcpunkt als eine Funktion des Intervalles zwischen diesem Anfangszeitpunkt und dem Schluss- (oder Bezugs-) Zeitpunkt gedämpft «ird.

Bei Verwendung von t₂ als uezugszeit kann die begrenzte Laplace-Transformation als "linksseitig" bezeichnet «erden zum Unterschied von dem herkömmlichen Verfahren «ie Dei der üblichen (rechtsseitigen) Laplace-Transformation, bei der t^ der &ezugszeitpunkt ist.

doll der Schlusezeitpunkt tp als Bezugs^zeitpunkt cder Zeitpunkt üull verwendet «erden, so wird der Anfangszeitpunkt t^ von t₂ aus rückwärts gemessen, und der Exponentialkern - e"* —

~e(ty.. — t-p/
wird ersetzt durch - e .Da das Intervall zwischen dem Anfangs- oder Ausgangszeitpunkt (t^) und dem Schluss- oder iSezugszeitpunkt (t₂) sich dem «fert "Unendlich" nähert, so können die Ergebnisse dieser Anfangsbedingungen außer Acht gelassen «erden. Dementsprechend kann die Gleichung (13) unter Verwendung des Sohlusszeitpunktee t₂ als BezugsZeitpunkt wie folgt umgeschrieben werden;

sF(e) » sF(s, t_/1<t<'tp) + f(t_Q)'-

siXb) - sF(s, ^t-CTt₂) + f(fc₂) (13b)

wobei (t„ - t_o) —* + ep und s einen reellen negativen Teil

Te

aufweist.

Für die zweite Ableitung von f(t) ergibt sich bei der begrenzten linksseitigen Laplace-Transformation

- 11 -

-e(t₄ - tp) (13a)

ORIGINAL INSPECTED

»oam/oiu

Λ ·

S²FCs)

dfCt₂)

1459327

-Bt«

wobei
und

[₁

CIiCt₂ ) Ί ⁺ "dt J

dfCt₁)

Ergebnis der Schlussbedingungen

= Ergebnis der Anfangsbedingungen .ten

ist. Allgemein gilt für eine Ableitung der η Ordnung:

i - η - 1

sⁿFCs,

C-

L³TCt₀) -£

η - 1

ά*ί(

-st

dt

C15)

i - ο

Die praktische Grundlage für eine Einrichtung nach der Erfindung ist die Entdeckung, dass ein einfaches H-G-Tiefpassfilter Zu einer linksseitigen Laplace-Iransformatlon für negative reelle rferte von ss entspreche der Zeitkonstante des H-C-Netzwerkes führt. Eine solche Beziehung kann aus der Beziehung zwischen dem Eingang und dem Ausgang solcher R-G-Filter abgeleitet werden.

Es sei daran erinnert, dass die übertragungsfunktion

einer ersten Ordnung eines BG-Tiefpassfilters ist;

e_ -

wobei die Beziehung zwischen dem Eingang und dem Ausgang in der ■ Zeitspanne oder der reellen Zeit beschrieben werden kann durch die umgekehrte Laplace-Transformation:

-12-

909887/0444

ν ■*<*>

Eine solche umgekehrte Transformation stellt ferner die Ansprache (In der Zeitspanne oder In der reellen Zeit) des FiI-. ters auf einem Impulseingang Eins dar (Impuls mit dem Wert Eins bei Zuführung im Zeitpunkt Hull), und ist deshalb auch bekannt als die ImpuIbanspräche beschreibende funktion oder abwägende Funktion (ff(t)). Aus der Mg.2 ist zu ersehen, dass die der Zeit nach folgende Ansprache auf einen solchen Impulseingang gedämpft wird, da das dazwischenliegende Zeitintervall ./* sich vergrößert:

- O , da t-#oo (19)

Mit anderen Worten, die vorliegende Ansprache des BG-Filters auf einen vorhergehenden Impulseingang wird gedämpft, da das Zeitintervall zwischen der vorhergehenden Zufuhrung des Impulse inganges, I(t -T) und der gegenwärtigen ötromansprache sich vergrößert. Diese Ansprache wird im allgemeinen ausgedrückt als das Produkt der tatsächlichen Impulshöhe I(t) und der abwägenden Funktion W(r) :

-r/BG 0(t) - I(t -7)^- (20)

wobei -^Jr- e" ^Γ/Β0 - W(r) ist.

Die Fig.3 zeigt in graphischer Darstellung die Ableitung der Funktion ü(t) durch das Verfahren nach der Gleichung (20). Die Kurve 10 ist eine Darstellung einer Singange- oder zwingenden Funktion, angewendet auf ein durch die Gleichung (20) , dargestelltes Verzögerungsnetzwerk erster Ordnung, welcher Eingang

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dargestellt; ist als ein« Reihe von Impuls en 5 • i(t_r;r_a)...Kt₃^r₅)_f Kt₃-^₂), 1Ct₅-^), Kt₃-O),

wobei jeder Impuls in einem zugeordneten Zeitpunkt (t, -£,) zugeführt wird, der dem BezügeZeitpunkt (t,) um eine entsprechende Zeitspanne (2^) vorangeht. Die kurve 11 stellt die abwägende Funktion W(T) dar und beschreibt die normalisierte Ansprache .des Netzwerkes (im Zeitpunkt t*) oder die Ansprache eines solchen Netzwerkes auf einen Impuls mit der Höhe lins als Funktion des vorangehenden Zeitintervalls (?), das seit der Zuführung dieses Impulses Eins verstrichen ist.

Die Ansprache im Zeitpunkt (t,) auf einen jeden Impuls (I(t, -?))) ist die geeignete normalisierte beschreibende Funktion W(T₁) für einen i£inhei te impuls multipliziert durch die Größe und den Sinn des besonderen in Betracht kommenden Impulses: I(t₅ - 7'_i)*'C7'_i)» wobei die iiettoansprache gleich der Summe der vereinten Ansprachen ist ICt₅)W(Q) I(t, -T₁My₁) + Kt₅ -T₂)WCr₂) ...» ICt₅ -T_n)HKr_n). Hiernach ist OCt₃) die Summe aus I(t, -7 )WC7)» wie aus der Kurve 1Ja (Tm O, entsprechend tz) au ersehen ist.

In der Fig.3b ist die Ansprache 0(t₄) für einen Zeitpunkt Ct^) nach den Zeitpunkt (t,) der Fig.3a durch die üurve 13b dargestellt (T * O entsprechend t^). Aus den Figuren 3a und 3b ist zu ersehen, dass das Ergebnis der Anfangsbedingungen im Anfangsseitpunkt t_B bis zum Schiusazeitpunkt oder dem in Betracht gezogenen Zeitpunkt t sich vermindert, da das dazwischenliegende Intervall (7 - t - t ) sich verkleinert. Mit anderen Worten* lCt)f(t - t_s) -r O, ■ da (t - t₈) -^ 00 (21)

•ird «in fortgesetzter Eingang (als Funktion der Zeit) angesehen als eine endliehe Beihe von Impulsen verschiedenen Größe,

ÖUQ887/04U

dann kann der Ausgang 0(t) für einen bestimmten Zeitpunkt (t) beschrieben werden als die Summe der Wirkungen dieser Impulseingänges _{7m 0} ^_{0 7mo}

welcher Ausdruck als eingeschlossenes Zeitintegral bezeichnet wird und in der Fig.3 dargestellt ist. tfie ferner festgestellt wurde, weist dieser die Ansprache eines BO-Iiel" pass filters in einer Zeitspanne darstellende Ausdruck Ähnlichkeit mit der Gleichung (?) auf und unterscheidet sich von dieser durch den Verstäncungsfak-? tor -J^j- außerhalb des Integralzeichens in der Gleichung (22), wie am besten aus der nachstehenden 'labeHe zu ersehen ist*

IABE- LLII

Gleichung (7)

Gleichung (22)

Jf(t)e-

^et

dfc

»et:
e ,

Exponentialkern s, Laplace-Üperator dt

obere Grenze t^, entspricht den SchlussZeitpunkt

untere Grenze t^,. entspricht den Auegangaseitpunkt

I(t), fortlaufende Zwangsfunktion oder Singang

Veränderliche t (von f(t) der Zeit nach vorwärts

T- O

OCt)

β '" , Impulsansprache

, Kehrwert der riC-Zeiticonstaute

untere Grenze T» (t - t_e) entspricht den Ausgangszeitpunict ■ obere Grenze T» ü, entspricht dem SchlussZeitpunkt

I(t - 7)* öeltafunktion oder XnpuIseingang

(t - 7), Zeitveränderliehe, aer Zeit nach rückwärts von einem vorgeschriebenen Zeitpunkt t aus.

909d87/0U4

Es muss berücksichtigt «rerden, dass aufgrund eines fortgesetzten Einganges der Ausgang des einfachen flu-Filters eine fortlaufende Funktion der Zeit ist. Jk.a.W*, das passive Hetzwerk oder das Tiefpassfilter bewirkt eine laufende linksseitige Laplace-Transformation fur den Operator s « -1/ßG mit einem Ausgang (-sF(s,t)) und wird hiernach als Transformationsfilter bezeichnet*

i)ie Anwendung des Transformationsfiltergedankens auf die kessung der zweiten Ordnung oder des Zweipoleystems (die zu überprüfende Einrichtung) nach der Gleichung (5) ist in der Fig«4 dargestellt.

Me Fig.4 stellt elmsn Schaltplan für eine Einrichtung dar, bei der der Jirfindungsgedanke angewendet ist. Es ist ein Element 2Ü vorgesehen, das mittels eines Einganges geregelt werden soll, der einer itingangsklemuie 21 zugeführt wird (wobei an der Ausgangsklemme 22 ein geregelter Ausgang erzeugt wird), welches geregelte Element 20 gemessen werden soll oder eine zu" überprüfende Einheit darstellt. Ils wird angenommen, dass dae Ansprachemerkmal der Einrichtung zutreffend oder annähernd beschrieben werden kann als eine Zweipol- oder Einrichtung zweiter Ordnung, obwohl irgendeine Form einer beschreibenden Funktion gewählt werden kann. Die Fig.4 zeigt die Schaltung eines Zweipols oder einer Einrichtung zweiter Ordnung als Beispiel mit zwei Verzögerungsnetzwerken, die einander nachgeschaltet sind. Eine solche Einrichtung wird aus dem Grunde als ein Zweipolsystem bezeichnet, weil der Henner der Übertragungsfunktion der Einrichtung zwei Wurzeln von "S" enthält oder als Differentialgleichung zweiter Ordnung beschrieben werden kann. .

Mit dem in der Fig.4 dargestellten geregelten Element (die zu überprüfende Einheit) wirken Hinrichtungen zusammen, die

909887/(UU

die die Ansprache einer linearen beschreibenden Mfferential-ίunktion einer vorgewählten Ordnung anzeigen und sich den An-* spracheiaerknialen des geregelten Elementes ann-ähem. Es ist eine erste Gruppe von Eingangs-Transformationsiiltern 23 und eine zweite Gruppe von Ausgangs-l'ransf ormatiünsfiltern 24 vorgesehen, von denen jede Filtergruppe aus der gleichen Anzahl von in Kas-Kade geschalteten BG-Iiefpassfiltern besteht, und wobei jedes Filter 25 aus einem Eingangswiderstand 26 und einem paralleigeschaltbten Ausgangskondensator 27 besteht. Ein erstes Filter 25a der ersten Gruppe 23 ist mit dem Eingang 21 des geregelten £Iementes 20 und ein erstes Filter 25a der zweiten Gruppe £5 ist mit dem ausgang 22 des geregelten Elementes 20 (der zu überprüfenden Einheit) verbunden, . ,

Obwohl die zu überprüfende Einheit nach der Fig.4 aus einem elektrischen Gleichstromnetzwerk besteht, bei dem ein elektrisches Eingangssignal zur Erzeugung eines elektrischen Ausganges oder einer elektrischen Ansprache benutzt wird, so ist die zu überprüfende Einheit nicht auf Gleichstromnetzwerke beschränkt. Die zu überprüfende Einheit kann vielmehr aus irgendeiner gesteuerten oder geregelten Vorrichtung bestehen, bei der übertrager verwendet werden, um mit Hilfe,von an eich bekannter Mittel den betreffenden Filtergruppen 23 und 24- Gleichspannungen zuführen, die dem Eingang und dem Ausgang der zu überprüfenden Einheit 20 entsprechen.

Die entsprechenden Filter-25 der beiden Gruppen von Filtern bestehen aus auf einander abgestimmten Filterpaaren, wobei die Filter eines jeden Paares gleiche BC-Zeitkonstanten aufweisen.

i^.a.*., die Filter 25a der. Filtergruppen 23 und 24 bestehen aus

• .-"'"■-■ ■ ■ " -'.-■- j '

zwei an einander angepassten Filtern, und dieFilter 25d der

Ö09ÖÖ7/ÖU4

H99327 .

Filtergruppen 23 und 24- bestehen aus zwei an einander angepassten Filtern. ■ Zwischen den δ ingang und Ausgang der Filter sind (Eransis.tor verstärkerstuf en eingeschaltet, die im·wesentlichen als Bufferstufen dienen und eine Impedanzisolierung bewirken. Außerdem bewirken diese Verstärkerstuien eine gewisse öignalverStärkung, so dass die Signalpegel gänzlich mit Hilfe von einstellbaren ßämpfungsmitteln, z.B. Potentiometern eingestellt werden können, wie später noch beschrieben wird.

is ist ferner eine Signaleinrichtung vorgesehen, die die Abweichung der Koeffizienten der beschreibenden liniearen Difierentialfunktion von einer vorherbestimmten Gruppe von Koeffizienten anzeigt. Zum Einstellen des Ausganges der ersten Flltergruppe 23 ist eine erste Signaleinsteileinrichtung 31 vorgesehen, die aus einem Potentiometer oder dergleichen bestehen Kann und an den Ausgang der letzten Stufe der ersten Filtergruppe 23 angeschlossen ist.

Zum Einstellen des Signalpegels ist an den Eingang.der zweiten Filtergruppe eine zweite üinsteileinrichtung 32 angeschlossen.

Fexner ist an den Ausgang eines jeden Filters der zweiten Filtergruppe eine dritte Einrichtung zum Einstellen des Signalpegels angeschlossen, so dass mehrere Signale_jiiit verschiedenen Pegeln erzeugt werden können. Die genannten EinrichtungeiTkonnen^„_ aus einem Potentiometer 33 und 34 bestehen, 4ie an den Ausgang des ersten «nd des «weiten Filters 25a bezw. 25b der zweiten Filtergruppe 24 angeschloesen sind.

Der Ausgang der ersten Filtergruppe 23 wird differentieIl kombiniert mit der Summ· aes »weiten eingestellten Signals und den verschiedenen eingestellten Ausgängen der zweiten Filter-

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Filtergruppe 24 mit Hilfe eines Differentialverstärkers 35 oder einer ähnlich wirkenden Einrichtung.

Durch entsprechendes Festsetzen der öignalpegei der Signale und durch Zuführung dieser Signale zur cjignaivereinigungseinrichtung 35 wird ein Ausgang erzeugt, der die Abweichung der beschreibenden Funktion (der zu überprüfenaen einheit; von einer vorherbestimmten beschreibenden Funktion anzeigt, wie nachstehend noch erläutert wird.

Das in der Fig.4 als Beispiel dargestellte gesteuerte oder geregelte Element 20 kann beschrieben werden mittels einer Differentialgleichung der zweiten Ordnung mit drei iioefiizienten; P^, P2 und z_Q (z.B. vileichung (5))· Um eine Lösung für diese üoeffizienten zu erhalten, sind nach der Erfindung mindestens zwe.i Transformationen erforderlich. Eine solche Lösung wird eraielt mit Hilfe

1. des Ausganges 0(t)

2· des ersten transformierten Ausganges ü(/9, t) 3· des zweiten transformierten Ausganges 0(or , /?, t) und 4. des zweiten transformierten Einganges I(ex, /?, t) , wobei die Ausdrücke or und β die betreffenden Zeitkonstanten eines ersten und eines zweiten Filtere der Transformationsfiltergruppe sind und dem Operator s der Gleichung (15) entsprechen.

Auf diese Weise werden die Ableitungen der Zeitspanne in der Gleichung (5) ersetzt durch die gleichwertigen ^usdriieke ^-dej^Ordnung Null von 0(t) und I(t), von denen jeder Ausdruck . mit einemgeBibgn^en Koeffizienten multipliziert wird. J2um unterschiedlichen Einstellen aeir--i£^se_l_der verschiedenen in Betracht kommenden Signale können entsprechende Eina^giaairf-fe*«4^jziie Poten-

tiometer benutzt werden. Die Koeffizienten, die bei der Einstellung

der Signalpegel der verschiedenen, mit einander zu vereinigenden Signale verwendet werden, werden so vorhergewählt, dass die vorherbestimmte oder die gewünschte beschreibende Funktion dargestellt wird. «Yenn die sich der Ansprache der zu untersuchenden Einheit annähernde beschreibende Funktion der vorherbestimmten beschreibenden Funktion entspricht, so sucht der Ausgang der Signalvereinigungseinrichtung sich dem Wert I¹JuIl anzunähern. 1st der Ausgang nicht gleich iiull, dann weist das Ansprachemerkmal der zu überprüfenden. Einheit (und damit der Koeffizient der sich diesem Merkmal annähernden beschreibenden Funktion) eine Abweichung von der vorherbestimmten beschreibenden Funktion auf, die durch die Einstellungen des Verstärkungsgrades der Potentiometer zusammen mit den Üeitkonstanten der 'ifransf ormationsf ilter dargestellt wird. Dementsprechend kann die Schaltung nach der Fig.4 als dynamische Prüfeinrichtung benutzt werden.

k.a.W., das Zusammenwirken der Potentiometer, der HO-Filter und der Signalkombinationseinrichtung nach der Fig.4 bei der Durchführung einer solchen Prüfung wird erzielt durch eine geeignete rfahl der VerstärJfccungsgrade oder der Signalpegel für die Einstellmittel. Die Ableitung eolcher Einsteilwerte oder Verstärkungsgrade wird am besten durchgeführt durch Anwendung des linksseitigen Laplace-'l'ransformierungsVerfahrens auf die verschiedenen

ll*- und p₂ der Gleichung (5) uncKdur.ch Anwendung der Analogie der Gleichung (22) (Tabelle I) auf das Ergebnis>^__^ ·

Der Eingang I(t) und der Ausgangs O(t) für

20 (die zu überprüfende Einheit) nach derjis^^stehen voraussetzungsgemäß mit einand^xLJJJ*=^£Se^;^eEung nach der Differential-Ordnung nach der Formel (5).

9 0 98 87/ Ö 4 4 4 _t ^pRpigAL. inspected

. ; "*^υ " T49S327

Diese weist offenbar die iorm auf:

S₁(U) +O₁Ct) + C₁Ct) - A₀I (t) . . (25)

Dementsprechend kann· das verkürzte i.xponentialintegral für das linke Glied erhalten weiden durch mehrfaches Integrieren der verschiedenen Komponenten des linken Gliedes der Gleichung (25)«' Ca_x. + b^ + c-)e"^s dt ■ a₂dt + " bpdt + c₂dt

« Z₀ I(t)e^^stdt (24).

Bei der Durchführung der angezeigten Integration nach dem Verfahren, der Gleichung (IJb) und durch Einsetz&n einer Konstanten or anstelle von s entsprechend dem Mehrwert der 2ieitkonetanten des physikalischen Analogons der Gleichung (22), wie in der Tabelle I gelehrt, ergeben sich die Gleichungen

* -at ' ■ * ' ""■"■-■ "-■-■"■■- .-;-■-■-■".■■ Z₀ J I(t) e dt - A₀I(Of, t) , (25)

Jagdt, » G(cc , t) . (26)

fb₂dt - α P₁O (α , .t) + P₁O(t). (2?) ]c₂dt » α ²P₂O (cc ,t) --a P₂O(Jb) + P₂^ ^(:2Ö)

i)urch Kombinieren der Koeffizienten für gleiche üusdriicke in den Gleichungen (25), (26), (ii?) und (28) kann die linksseitige Laplace-Transformation der Gleichung (26) wie folgt geschrieben werden: ■■- ·■ - .-:. .-." . -....: . ' _ ..-,->:,_ . :._ · ■..■.-,--.,- ..-.-".-. ■: .. - · -.

²I ü(x,t) + ;Tp₄t aP₂J ü(t) + ß₂$%^-

v,^L*Z₀I(a,t) . (29)

Diese letzte Gleichung weist die gleiche Form auf,wie die Gleichung (25) und enthält einen Ableitungsausdruck ^ ,der durch eine nachfolgende Transformation entfernt werden kann, wie durch, die Verfahren der Gleichungen (13.)» (14) und (15) "gelehrt wird. Wirdfür jeden der Ausdrücke der Gleichung (29) eine zweite linksseitige' Transformation nach Laplace durchgeführt, und wird s durch .,·

^ 909887/-O444 „ , ->

eine Konstant« Jb entsprechend dem Mehrwert der Zeitkonstanten des physikalischen Analogons der Gleichung (22j ersetzt, wie nach der-l\abelle I gelehrt wird, so ergeben sich die folgenden Gleichungen:

*₀ J I(oc ,t) β dt - A₀I(QC, A ,t) (3Ü)

1 + cc., P₁ + α ²P₂ { ϋ(α ,t) β dt

- Ii + αP₁ + OC²P₂ Ο(α , A ,t) (31)

τ , -ft r τ

P₁ + α P₂ j 0(t) e dt - P₁ + α P₂ 0(/5 »t) (32)

,t) ♦ P₂0(t) . (33)

Vferden die Koeffizienten gleicher Ausdrücke fir die Gleichungen (30), (3D, (32) und (33) mit einander vereinigt, so iührt die verküratt transformation der Gleichung (29) zur folgenden Gleichung: ♦ OcP₁ + QC^P₂ I O(gc , A , t) ♦ P₁ ♦ OcP₂-* ^P₂ P(ce ,/) ,t) + P₂0(t) - Z_aI(ct ,/? ,t) (34)

Sine Untersuchung der Gleichung (34) zeigt, da«· ein doppelt transformiertes Eingangssignal Z(oc ,/$ ,t) durch Verwenden geeigneter Koeffizienten S , P₂ gleichgesetzt werden kann der Summe aus dem Signal. O(t) der Einrichtung, einem einzeln transformierten Ausgangssignal ü(/3 ,t) und einem doppelt transformierten Ausgangssignal 0(OL ,/5 , t) sowie unter Verwendung der Koeffizienten ΓΙ P_- ♦ OtP^ ♦

A ₂1 und Γΐ + OtP₁ +

Hiernach wurde das Verfahren der verkürzten Transformation auf den Sealzeiteingang und auf die Ausgangssignale des

90980770444

Elementes 20 in der Fig.4 angewendet, und die Mehrwerte der'- iö konstanten der iiransformationsfiiter wurden verwendet als fceitspannenanalogwerte des Laplace-Operators s. Der Analogwert der linksseitigen Laplace-Transformation Kann dadurch berechnet werden, dass geeignete relative Verstärkungen oder Dämpfungen der transformierten Signale vorgesehen werden (relativ zum Ausgangssignal 0(t), entsprechend den Koeffizienten der Gleichung (34)). 2,.JB. wird der Ausgang der Filtergruppe 23 in der Fig.4 (entsprechend der Veränderlichen Ι(οτ,Α*0 <ier Gleichung (34)) mit Hilfe des einstellbaren Potentiometers 31 so gedämpft, dass ein Signal erzeugt wird, aas das Produkt Ä_ol(ar,/3,t) der Gleichung (34) anzeigt, iu.a.if., die Dämpfung des Potentiometers 31 wird so eingestellt, dass der Dämpfungsausdruck ( .jpg—) der vereinigten Filtertransformationen und die Verstärkung kompensiert wird, die von den isolierenden Verstärkerstufen zwischen den Filtern bewirkt wird, und dass eine Dämpfungse ine te llung erreicht wird, die dem Koeffizienten Z im Ausdruck Z I(cc,>0,t) entspricht, wie Sachkundigen bekannt.

Ebenso wird der Eingang der Filtergruppe 24 entsprechend dem untransformierten Ausdruck 0(t) mit Hilfe des Potentiometers 32 so gedämpft, dass ein Signal erzeugt wird, aas den Produktausdruck P₂0(t) der Gleichung (34) anzeigt. li.a.J·, die Einstellung des Potentiometers 32 entspricht dem Koeffizienten Pp des Ausdrucks PoO(t). Dementsprechend wird das Potentiometer 33 so einge- stellt, dass der Zeitkonstantenverstärkungsausdruck ( -ψ— » /J)

2 des ersten Filters der zweiten Filtergruppe 24 und die Verstärkung der isolierenden Verstärkerstufe so kompensiert wird, dass eine Verstärkung in bezug auf die des Ausganges 0(t) des Elementes 20

9098Ö7/ÖU4

; " ; U99327

;.4) bewirkt wird, die dem Koeffizienten P„ + CtP₀ + ΛΡ_Ο

··. ^1 - -2 2J-

•entspricht. Selbstverständlich wird die Einstellung des Potentio-' meWrs 34 so gewählt, dass die vereinigten Zeitkonstantenyerstärkungsausdricke ( .» oc fi ), der in Kaskade geschalteten Transformationsfilter der zweiten,liltjergruppe 2,4 kompensiert werden, und dass eine Verstärkung in bezug, auf die, von 0(t) be-

ρ wirkt wird, die dem Koeffizienten 1 + α P_x. + at Pp der GIet-

ehung (29) entspricht. . . .

Es wird ferner.darauf hingewiesen, dass beider Ausführungsform'nacn der Fig«4 die ZeitKonstante[ "jf ^des ersten filters der Filtergruppe 24 der Zeitkonstante der zweiten Transformation des durch die Gleichung ($4) umschriebenen Verfahrens entspricht, wobei das Potentiometer 33 dea zugeordneten Koeffizienten fur, die Veränderliche 0(A, t) der zweiten Transformation, erzeugt, Weiterhin entspricht aie Zeitkonstante -~- des zweiten Filters der ZeItKonstante der durch, die Gleichung (29) umschriebeneu Transformation (wobei das,Potentiometer 34 den zugehörigen Koeffizienten der Veränderlichen O(qc _yß ,t) der durch die Gleichung A34) umschriebenen ersten Transformation.erzeugt). .-,^... -.,.._..,.: : Mit Hilfe der oben beschriebenen Potentiometereinstellung.en kann mit der Einrichtung nach der Fig.4 die Veränderung oder Abweichung der dynamischen Ansprachemerkmale eines, gesteuerten oder geregelten Elementes, aus einer, vorgewahljCen Gruppe von Ansprachemerkmalen, bestimmet sejcden, lifeiterhin stellt die. Ausfiihrungsform, nach der Fig.4 eine einfache und,höchst wiricsame Einrichtung .ZUDi Ermitteln und Auswerten dieser Ansprachemerkmale dar, während das zu überpräfende, gesteuerte oder geregelte Element "sijph in Betrieb befindet. __ _ _% ...

9 O 9 8 δ M(kkkM ^ *iOB!«AL

H99327

Obwohl.die in der Fig.4 dargestellte Ausfiihninggfqrm der Erfindung im Zusammenhang mit bestimmten Anwendungsgebieten beschrieben wurde, so iet die Erfindung ebensogut anwendbar bei der qualitativen Auflösung der ixoefiizienten der tatsächlichen Deschreibenden Funktion einer vorherbestimmten Ordnung. i«.a.W. , die Anzahl der Gruppen von i'ransf ormationsf iltern nach der Fig.4 kann verdreifacht werden, um. drei Gleichungen mit drei Unbekannten zu erzeugen. Danach können die Analogdaten durch an sich bekannte Einrichtungen in Zahlenwerte umgewandelt werden, die in einer Alizwecicrecheneinrichtung verwendet werden, um quantative Auflösungen des üoeffizienten ζ , ρ- und p₂ zu erhalten.

Die Gleichungen für eine solche Auflösung in katrixform sind die folgenden:

,b₂,t)A₂+ü(b₂,t)

₁^₁,0 -O(b₂,a₂,t)

(35)

Eine Einrichtung

zum Erzeugen und Auflösen der Matrix nach der

Gleiehung (55.) ist in der B'ig.5 dargestellt.

Die Einrichtung nach der Fig.5 ermöglicht die quantative Bestimmung der die Koeffizienten der zweiten Ordnung beschreibende Funktion der Gleichung (5) auf einem anderen Anwendungsgebiet der Erfindung. Es sind drei Eingangstransformations-Filtergruppen τ

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25a, 23b, 23c und drei entsprechende Ausgangstransformatiohsflitergruppen 24a, 24b, 24c vorgesehen, von denen jede Gruppe aus einer gleichen Anzahl von in Kaskade geschalteten Hö-l'iefpassfiltern besteht, wobei die Anzahl der Filter der Ordnung der zu messenden beschreibenden Funktion der zweiten urdnung entspricht. Dementsprechend bestehen die eingangs- und die Ausgangsfiltergruppen aus zwei auf einander abgestimmten Filtern. Beispielsweise besteht die erste Eingangefiltergruppe 23a und die erste Ausgangsfiltergruppe 24a aus je zwei auf einander abgestimmten Filtergruppen.

Entsprechende Filter von an einander angepassten Paaren von Filtergruppen bilden ein abgestimmtes Paar von Filtern, wobei die Filter eines jeden Paares die gleichen Ansprachemerkmale aufweisen, Jfci.a.tf., das erste Filter 25a der ersten Eingangsfiltergruppe 23a und das erste Filter 25a der ersten Ausgangsfiltergruppe 24aweisen die gleichen BO-Zeitkonstanten auf.

Die Anzahl der Filterpaare in jedem angepassten Paar von Filtergruppen entspricht der Ordnung der beschreibenden Funktion einer vorhergewählten Ordnung, die quantativ bewertet werden soll, und die Anzahl der angepassten Paar· von Ausgange- und Singangefilter gruppen entsprechen der tut line erhöhten vorgewählten zweiten Ordnung. ,

Ebenso wie bei der Ausführungsform nach der Fig.4 sind Potentiometer zürn Einstellen oder Dämpfen der Ausgänge aus jedem Filter vorgesehen. Die Umwandlung der Daten in Zahlen und deren Auswertung für die Lösung der gewünschten Koeffizienten wird durch an sich bekannteRecheneinrichtung durchgeführt. Dementsprechend iet die BecaeöeAnrichtung 37 nur eymbolisch dargestellt·

wbwohl die zu überprüfende Einheit 20 der iiguren 4 und 5 nach der Beschreibung anhand der Gleichungen (2), (5) und (29) nur zwei Pole enthält (z.B. Wurzeln der charakteristischen (ileichung des Kenners der übertragungsfunktion) , so ist die Jirfindung hierauf nicht beschränkt und kann ohne weiteres angewendet werden auf die Ermittlung des wertes von Dynamischen, die durch beschreibende Funktionen dargestellt werden, die nullen oder Zähler-Koeffizienten sowie Pole oder Kenner-Koeffizienten als Verhältnis von Polynominalen enthalten.

Wenn z.B. die beiden in Kaskade geschalteten Versögerungskreise nach der Fig.1 der ersten Ordnung einen ueitkreis in Form eines Elementes oder Kondensators J, aufweisen, der zu dem· Widerstand B₁ der .Serienwiderstände R,. und R~ pareligeschaltet ist,' dann wird die Übertragungsfunktion:

O CsB₄O, +1)

S(S) -_H -^-2 _ (36)

^A . [SB₁(O₁ + G₃) + 1J CsB₂O₂ +1)

_n (Τ,β +1)

§(ß) - -3 , (37)

wobei T₁ - B₁(O₁ +O₃)

V^B1°3 ist-

Hiernach wird die lineare beschreibende Differentialgleichung (5) wie folgt abgeändert:

4b

ol(t) ♦ oTMÜl (je)

at»

wobei

90 9887/0444

H99327

wobei P₁ « (T₁ + T₂) Z_Q - 1

^P2 - Va .. >1 -V ist.

Dieser letztgenannte Ausdruck gleicht offenbar dem der Gleichung (5) und unterscheidet sich von diesem hauptsachlich durch den Zusatz einer Ableitung von I(t) und dem zugehörigen Koeffizienten, entsprechend, der ixull oder der Zähler wurzel des polynominalen Verhältnisses der Gleichung (37)·

Die Ableitungsausdriicte der Gleichung (39) können beseitigt werden durch doppelte Transformation bei der Transformierung der Gleichung (5) in die Gleichung (29). Es wird ferner darauf hingewiesen, dass genau wie die beiden in üaskade geschalteten Filterder Ausgangsfiltergruppe 24 in der Fig.4 das reelle Zeitanalogon dieser Transformation der linken Glieder der Gleichungen (5) und (36) erzeugen, auch die in üasJcade geschalteten Filter der fcingangsfiltergruppe 23 in der £ig.4 das reelle Zeitanalogon der beiden auf einander folgenden Transformationen der rechten Glieder der Gleichung (38) erzeugen. Hieraus ist zu ersehen, dass ebenso wie durch das Zusammenwirken des Potentiometers 31 mit dem Ausgang der zweiten lingaügsfiltergruppe 23 in der Fig.4 die Wirkung des ü-oeff izienten Z₀ von l(t) im rechten Glied der Gleichungen (5) und (39) simuliert wird (entsprechend dem irotentiometer 34, das die Wirkung der doppelten Transformation von ü(t) simuliert, auch ein entsprechend eingestelltes Potentiometer 4ü, das an den Ausgang des ersten Filters der üingangsfiltergruppe 23 angeschlossen ist, die Wirkung einer ersten Transformation des eingangssignaIs l(t) simuliert, lsua.fl., das Potentiometer 40 kanu so eingestellt werden, dass eine ähnliche ^^ricu!aS erzielt wird wie die der vorgewählten Zählerwurzel ( tr ) des polynominalen.

^X3

Verhältnisses der Gleichung (37). Der Ausgang des Potentiometers 40_v

kann 909887/0444

kann dann zum Ausgang des Potentiometers 31 hinzuaddiert werden und wird unterschiedlich mit den anderen Eingängen des Verstärkers 35 füi die Prüfung Vereinigt,

Andererseits kann-der Ausgang des Potentiometers 40 auch zum Ausweiten der durch die Hinrichtung nach der Fig.5 'gebildeten Matrix bei der guantativen Bestimmung der Koeffizienten einer liniearen beschreibenden Funktion einer vorherbestimmteQ Ordnung benutzt werden. ■

Obwohl die zu überprüfende Einheit nach den Figuren 4 und 5 anhand der Gleichungen (J?) und (36) der zweiten Ordnung beschrieben wurde, ist die .Erfindung hierauf nicht beschränkt sondern ist ebensogut anwendbar für die ürniittlung des Viertes von Dynamischen, die durch beschreibende Funktionen niedrigerer oder höherer Ordnung da-rgestellt werden, wobei lediglich BG-üetzwerke in Kaskadenschaltung in einer Anzahl vorgesehen zu werden brauchen, die der Ordnung der beschreibenden Funktion der vorherbestimmten Ordnung entspricht. Die erforderliche i£ ins te llung der betreffenden Potentiometer kann mit üilfe der gleichen Verfahren erfolgen, wie bei der doppelten transformation nach der Fig.4 beschrieben.

Obwohl die Einrichtung nach den Figuren 4 und 5 iß Verbindung mit Bö-Verzögerungskreisen der ersten Ordnung zum Ermitteln der Analogwerte der reellen Wurzeln eines poiynominalen Verhältnisses beschrieben wurde, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Wenn gewünscht, können stattdessen Tj-Q-R-Netzwerke verwendet werden, um eine weitergehendere Annäherung an Paare von JcoBiplexen und zusammengehörigeil Wurzeln zu erzielen«

Vorstehend wurde eine verbesserte .Einrichtung zum überprüfen der dynamischen Ansprache eines gesteuerten oder geregelten Sleitente& während des normalen Betriebs beschrieben, wobei

9887/0444

~²⁹" , .Η 99327

wobei die'zu überprüfende Einheit nicht außer Betrieb gesetzt zu «erden braucht. Weiterhin werden bei der Hinrichtung nach des $rj?inete&g einfache und zuverlässige passive "Filter verwendet, so-dass keine komplizierten Schmalbandpassfilter benötigt werden.

An den oben beschriebenen Ausfuhrungsbe!spielen der Erfindung können von Sachkundigen ohne Abweichung vom Erfindunggedanken Änderungen_? Abwandlungen und Ersetzungen vorgenommen

werden, Qm: ^i^adung selbst wird daher nur durch die beiliegenden .Patentansprüche abgegrenzt.

* Patentansprüche

'9Ό 9 64 /0444

Claims (9)

1. Patentansprüche

   Λ)J Einrichtung zum Bestimmen des Wertes der dynamischen·

   Ansprachemerkmale eines ein Eingangssignal empfangenden Elementes, gekennzeichnet durch ein erstes, auf das genannte Eingangssignal ansprechendes elektrisches Netzwerk« das eins vorherbestimmte Integralfunktion einer gewählten Ordnung erzeugt, durch ein auf den Ausgang des genannten Elementes ansprechendes gleiches zweites elektrisches Netzwerk, das vprherbeetimiafce Integralfunktionen bis zu der genannten vorherbestimmten Ör&mmg, diese einschließend, erzeugt«, und durch eine Einriefefisaag, die die genannten vorherbestimmten Integralfunktionen mit einander vereinigt und die dynamische Ansprache des genannten Elementes anzeigt.
2. 2) Einrichtung nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, dass

   das genannte erste elektrische Netzwerk aus einer ersten elektrischen Kaskadenschaltung toesteiit, die ein auf die Zeit bezogenes Integralsignal einer Ordnung erzeugt, die zu der .Anzahl von Polen in der gewünschten dynamischen Ansprache des genannten Elementein Beziehung steht, dass das genannte zweite elektrische Netzwerk aus einer gleichen zweiten elektrischen Kaskadenschaltung besteht, die ein auf die Zeit bezogenes Integralsignal für jede Ordnung bis einschließlich einer vorherbestimmten Ordnung erzeugt, die su der Anzahl von Polen in der gewünschten dynamischen Ansprache des genannten Elementes in Beziehung steht, und dass Signaldämpfungsmittel vorgesehen sind, die die genannten auf die Zeit

   909887/0444

   bezogenen Integralsignale empfangen und die Signale auf einen relativen Pegel einstellen.
3. 3) Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten beiden elektrischen Kaskadenschaltungen den elektrischen Inalogeingang des genannten Signals und einen entsprechenden Ausgang des genannten Elementes empfangen, wobei eine Anzahl von mit der Zeit veränderlichen Signalen erhalten wird« die der allmählichen Entwicklung von Integralanalogwerten von linksseitigen Laplace-Transformaticnen einer linearen beschreibenden Punktion einer vorherbestimmten Ordnung entsprechen, und dass die genannten Signaldämpfungsmittel mit den genannten Netzwerken verbunden sind und ausgewählte Signale der' genannten mit der Zeit veränderlichen Signale däapfen, dass die genannten .Dämpfungsmittel einstellbar sind und relative Signalpegel erzeugen unter den genannten gedämpften Signalen, die den Sransfarmier ungskoeffizienten der gena&nües. iiaksse itigen üap lace -ir ans formation entsprechen, und dass die genannte Signalvereinigungseinrichtung die genannten gedämpften Signale mit einander verei= nigt und äusgangssignale erzeugt» die das dynamische Änsprachemerkmal des genannten betribenea Elementes anzeigen.
4. 4) Einrichtung nach einem dear Ansprüche 1 bis 3 ia einer Einrichtung zum Anzeigen der Ansprache einer linearen beschreibenden BiizerentialfunjEfcitja. vorhej?bestfiiBßater Ordnung

   . . und zur Annäherung an die AnspraeJaeiaerkmaie eines gesteuerten oder geregelten .Elementes, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten beiden elektrischen* iüetznerke- eine erste lingangsgruppe

   und

   9117/0444 ' ." -

   und eine zweite Ausgangsgruppe von 'üransformationsfiltern aufweisen, von denen jede Gruppe aus einer gleionen Anzahl von in Üaskade geschalteten Hetzwerkimpedanzen besteht, dass ein erstes Filter der genannten ersten Gruppe mit dem Eingang des genannten gesteuerten.oder geregelten Elementes verbunden ist, dass ein erstes Filter der genannten zweiten Gruppe mit dem .ausgang des genannten gesteuerten oder geregelten Elementes verbunden ist, dass entsprechende Filter der genannten Filtergruppen ein abgestimmtes Paar von Filtern bilden, dass die Filter eines jeden Paares die gleichen Ansprachemerkmale aufweisen, und dass die Anzahl der Filterpaare der Ordnung der beschreibenden Funktion einer vorherbestimmten Ordnung entspricht.
5. 5) Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten 3igna!dämpfungsmittel aus Signalmitteln be-, stehen, die die Abweichung der Koeffizienten der genannten linearen beschreibenden Differentialfunktion von der vorherbestimmten Gruppe von üoeffizienten anzeigen und bestehen aus einer ersten Signalpegeleinsteileinrichtung zum Einstellen des Ausganges der genannten ersten Filtergruppe, aus einer zweiten Signalpe gele in«- steileinrichtung, die mit dem Eingang der genannten zweiten Filtergruppe verbunden ist und ein zweites Signal mit einem bestimmten Pegel erzeugt, aus einer dritten oiänaipegleinstäleinrichtung, die mit dem Ausgang eines jeden Filters der zweiten Filtergruppe verbunden ist und Signale mit verschiedenen Pegeln erzeugt, und

   , dass die genannte Signalvereinigungseinrichtung aus einer den Wert der Signale bestimmenden Einrichtung besteht, die den eingestellten Ausgang der genannten ersten Filtergruppe i^it der Summe

   aus dem genannten zweiten eingestellten Signal und den verschiede-¹ \ nen

   909887/0U4

   .eingestellten Ausgängen aus des genannten "zweiten Filtergruppe vereinigt und Signale erzeugt, die die genannte beschreibende Funktion darstellen·
6. 6) Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Signalvereinigungseinrichtungden genannten eingestellten Ausgang mit der genannten Summe vereinigt, wobei

   . die Abweichung dss Ausganges der Signalvereinigungseinrichtung von einer Null eine Anzeige der Abweichung der genannten beschreibenden Funktion darstellt.
7. 7) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in Form einer linrichtung zum Anzeigen der Ansprache einer linearen beschreibenden Funktion vorherbestimmten Ordnung, die sich den Ansprachemerkmalen eines gesteuerten oder geregelten Elementes annähert, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten beiden elektrischen Netzwerke die gleiche Anzahl von Eingangsgruppen und entsprechende Ausgangsgruppen von Transformaticnsfiltern aufweisen, wobei Jede Gruppe aus der gleichen Anzahl von in Kaskade geschalteten NetEwerkimpedanzen besteht, dass ein erstes Filter eines jeden Eingangsgruppe mit dem Eingang des genannten gesteuersten oder geregelten Elementes verbunden ist, dass ein erstes Filter einer Jeden Ausgangsgruppe mit dem Ausgang des genannten Elementes verbunden ist, dass entsprechende Eingangs- und Ausgaügssruppen an einander angepasste Paare von Filtergruppen bilden, da.t entsprechende Filter der genannten taare von FiltergruLfüii t:in an einander angepasstes Paar Filter bilden, dass aie si Lter eines jeden Paares die gleichen Ansprachemerkmale

   auist-ie-sn, dass die Anzahl der Pilterpaare in jedem zusammengehörigen

   90 980/0444

   BAD

   Paar von Filtergruppen der Ordnung der beschreibenden Funktion der vorherbestimmten Ordnung entspricht, und dass die anzahl der zusammengehörigen Paare der Ausgangs- und Üingangsiiltergruppen der um Eins erhöhten Ordnung der beschreibenden Funktion der vorherbestimmten Ordnung entspricht.
8. 8) Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Signaldämpfungsmittel aus Signa!einrichtungen bestehen, die die Koeffizienten der genannten linearen beschreibenden Differentialfunktion anzeigen und Signalpege!einstellmittel aufweisen, die den Ausgang einer jeden lingangsfiltergruppe unterschiedlich einstellen, dass die Signaipege!einstellmittel mit den Eingängen der genannten Ausgangsfiltergruppen verbunden sind und eine zweite Quelle von «Signalen bit eingestelltem Pegel bilden, dass die genannten, den bignalpegel einstellende Mittel mit dem Ausgang eines jeden Filters einer jeden Ausgangsfiltergruppe verbunden sind und Signale mit verschiedenen eingestellten Pegeln erzeugen, und dass die genannte oignaivereinigungseinrichtung die eingestellten Ausgange der genannten ningangsfiltergruppen und die Signale aus der genannten zweiten quelle mit eingestelltem Pegel mit den verschieden eingestellten Ausgängen aus den genannten Ausgangsfiltergruppen vereinigt und Sigaaie erzeugt, die die Koeffizienten der genannten beschreibenden Funktion darstellen.
9. 9) Einrichtung nach einem der Ansprache 4- bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede der genannten Setzwerkimpedanzen aus einem BG-Üiiefpassfilter besteht, wobei jedes fiC-Filter aus einem kingangsreihenwiderstand und aus einem parallelgeschalteten

   9Ö9887/CU44 .

   .H 9-9-32?

   Äusgangskondensator besteht, und dass die genannten gleichen Ansprachemerlnuale aus gieiclaen HO-Ze itkonst ante η bestehen.

   9098 07/044 4