Устройство для уравновешивающего преобразования сигналов

ОПИСАН И ИЗОБРЕТЕН И ш 55 оюа Свввток иалиотичеоиРеспублик ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) ПриоритетОпубликовано 15.03,77, Бюллетень1Дата опубликования описания 04,04.77 51) 6 01 Й 29/00 Н ОЗР 3/34 Н ОЗС 3/12 Государственный комитет Совета Министров СССР ло делам изобретенийи открытий(71) Заявители Ю, А, СкрипникУкраинской ССР и ордо Красного Знамениарки им, Е. О. Патона К, Л. Грудев и Институт электродинамики АН и ордена Трудово Институт электросв(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УРАВНОВЕШИВАЮЩЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВИзобретение относится к технике преобразования электрических сигналов, а именно к устройствам уравновешивающего преобразования непрерывных, периодических и дискретных сигналов, и может быть исполь зовано для идентификации и стабилизации характеристик объектов, находящихся в замкнутой системе автоматического регулирования.Известны устройства для уравновешиваю щего преобразования сигналов, содержащие цепи прямого и обратного преобразования, образующие энергетическую отрицательную обратную связь, в целях уменьшения чувствительности устройств к вариациям парамет ров цепи прямого преобразования.Однако применение глубокой энергетической отрицательной обратной связи, реализующей обмен погрешности цепи прямого преобразования на погрешность, обусловленную 20 нестабильностью параметров цепи обратного преобразования, сопряжено с потерей результирующей чувствительности преобразования, поэтому требование реализации в известных устройствах высокой чувствительностч и точ ности преобразования является противоречивым. Кроме того, используемая энергетическая отрицательная обратная связь ограничивается соображениями устойчивостив условиях эксплуатации, характеризуемых значительными 30 дестаоилизирующими воздеиствиями, не достигает требуемого эффекта в пассивных и дискретных устройствах, характеризуемых временной задержкой в петле обратной связи.С целью увеличения точности и чувствительности в предлагаемое устройство уравновешивающего преобразователя сигналов введены два совместимых параметрических модулятора цепей преобразования, генератор модулирующего воздействия и блок регистрации равновесия цепи преобразования, состоящий из последовательно соединенных преобразователя параметров сигнала и узла сравнения (например, фазочувствительного выпрямителя с фильтром нижних частот на выходе), причем выход одного из параметрических модуляторов соединен с входом обратного преобразователя, выход другого - с входом управляющего элемента, а выход устройства через блок регистрации равновесия соединен с входом управляющего блока, при этом входы генератора модулирующего воздействия подключены ко вторым входам параметрических модуляторов и другому входу узла сравнения,На чертеже представлена схема устройства.Устройство содержит преобразователь 1 и регулирующий элемент 2 в цепи прямогопреобразования, преобразователь 3 и параметрический модулятор 4 в цепи обратного преобразования, параметрический модулятор 5; блок 6 регистрации равновесия в цепи преобразования с преобразователем 7 параметров сигнала и узлом сравнения 8, генератор 9 модулирующего воздействия и блок 10 управления.Устройство работает следующим образом.При поступлении на вход устройства сигнала Х он преобразуется цепью прямого преобразования, состоящей из преобразователя 1 и элемента 2. Преобразованное значение сигнала У преобразуется, в свою очередь, цепью обратного преобразования, состоящей из преобразователя 3 и модулятора 4, в сигнал однородный с сигналом Х, который суммируется с последним во входном контуре. Установившееся преобразованное значение сигнала У поступает через модулятор 5 в блок 6, где это значение запоминается. Затем управлением от генератора 9 изменяются параметры цепей преобразования с помощью модуляторов 4 и 5, и процесс в устройстве повторяется.Установившееся значение преобразованного сигнала У 1 при измененных параметрах цепей преобразования поступает в блок 6 и сравнивается с сигналом У. Результат сравнения значений преобразованного сигнала на различных уровнях параметрической модуляции воздействует через блок 10 на элемент 2 до установления равновесия в цепи преобразования (У= У 1), характеризующего совместимость параметрической модуляции, определяемого в блоке 6.При этом работа устройства характеризуется соотношениямиур(1)О 1 - 11) з 1 - 1 2 т1 + Сгзд 2откуда при совместимости параметрической м одуляции следует1 ЬЯ 1(2)А(2) р 1) д 11) АЙ(2) ф 5505944Й - значение усиления в разомкнутойпетле энергетической отрицательной обратной связи;Й/р - относительный запас по чувствитель 5 ности преобразования в устройстве.Из выражений (2, 3, 4) следует, что значение р определяется заданными соотношениями параметра цепи обратного преобразования и относительных изменений параметров 10 цепей преобразования, стабильность которыхзначительно выше стабильности параметров цепи прямого преобразования, значение Й/р при ЙД(1 будет достаточно малым,Изложенное выше справедливо и для уст ройства, в котором использована положительная энергетическая обратная связь, ограниченная соображением устойчивости. В этом случае возможно достижение в устройстве увеличения результирующего коэффициента 20 преобразования по сравнению с коэффициентом преобразования цепи прямого преобразования.При преобразовании устройством переменных электрических сигналов его комплексный 25 коэффициент преобразования с учетом параметрической модуляции определяется выражениемР( ) = , Е=1, 2, 3, (5)) 1 + 2 йЗ сов уЦ + йг,ог30где Р -(о 1), Д - (щ) - ,г (уо 1) ,Р=Р(ф) =1 Р Рщ) 35- модули коэффициентов преобразованияустройства цепей прямого и обратного преобразования соответственно;СОЗ р,) = СОЗ (;р + ро ); рГ у(1) 11) 40соответственно сдвиг фаз, вносимый цепьюпрямого и обратного преобразования;1 - количество сосгояний параметров цепей преобразования, обусловленное парамет рической модуляцией.Из выражения (5) при совместимости параметрической модуляции следуетср = агс 1 д г = агс 1 да .го 1 - /оа(12) где р - результирующий статический коэффициент преобразования устройства;К=Кпр, Кр, Р - статические коэффициенты преобразования цепей прямого и обратного преобразования соответственно;Кпр и Кр - статические коэффициенты преобразования преобразователя 1 и регулируемого элемента 2;ЛЯ: Я 1 - ф Щ: Я 2 Я 2 1 Щ 1 О(2) коэффициенты, учитывающие соответственно относительные изменения параметров цепей прямого и обратного преобразования; М, = (Р,/яг)г,Ж со 2 )550594 Составитель В. Лякишевехред И. Карандашова Корректор Т. Добровольская Попова едак Подписпов СССР Изд. Ме 285И Государственного комитета по делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Раушс Тираж 1054Созета Министоткрытийкая наб., д. 4 каз 601/9 Типография, пр. Сапупо а, - действительная часть и коэффициент при мнимой части амплитудно-фазной характеристики цепи прямого преобразования на частоте оз.Таким образом, при определении и стабилизации фазового сдвига, вносимого цепью прямого преобразования, требуется трехуровневая параметрическая модуляция соответствующих параметров цепей преобразования, осущсствляемая элементами 4, 5, обусловленная существованием двух неизвестных параметров цепи прямого преобразования тр,;, К.В общем случае, при существовании задачи стабилизации и параметров устройства, количество параметрических модуляторов с учетом количества состояний параметров цепей преобразования должно обеспечивать реализацию устройства +1-го независимых уравнений, описывающих процессы в нем, а каналы самонастройки каждого из параметров должны быть организованы указанным выше образом. Формула изобретенияУстройство для уравновешивающего преобразования оигналов, содержащее прямой преобразователь с несинфазным входом, К кдторому подключен выход обратного преобра.зователя и управляющий элемент цепи пря.мого преобразования, один вход которого 5 подключен к выходу прямого преобразователя, а другой к выходу управляющего блока, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности и чувствительности преобразования, в устройство введены два совмести.10 мых параметрических модулятора цепей преобразования, генератор модулирующего воздействия и блок регистрации равновесия цепи преобразования, состоящий из последовательно соединенных преобразователя па раметров сигнала и узла сравнения (например, фазочувствительного выпрямителя с фильтром нижних частот на выходе), причел выход одного из параметрических модуляторов соединен с входом обратного преоб разователя, выход другого - с входом управляющего элемента, а выход устройства через блок регистрации равновесия соединен с входом управляющего блока, при этом входы генератора модулирующего воздействия 25 подключены к вторым входам параметрических модуляторов и другому входу узла сравнения,