Фазовая следящая система

р) 552587 ОПИСАНИЕ ИЗОБР ЕТЕ Н ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюа Освещая Соцйалистических Республиксоединением заявки23) Приоритетпубликовано 30.03.77, Бюллетень12ата опубликования описания 13.04.77 Государственный комитеСовета Министров СССР 50 (088.8))У делам изобретен откры 2) Авторы изобретения И. Бело А. Артюхов, Л. С. Элинсо,71) Заявитель 54) ФАЗОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕ Изобретение относится к области автоматики и телемеханики и может быть использовано для высокоточных систем передачи и измерения угла поворота вала.Известны фазовые следящие системы, содержащие многополюсный фазовращательный датчик угла поворота вала с модулирующим двигателем, фазовращательный двухполюсный приемник, кинематически связанный с исполнительным двигателем и тахогенератором, усилители выходных сигналов датчика и фазовый дискриминатор, выход которого через сумматор и модулятор годключен к усилителю исполнительного двигателя 1, 21. К электронным узлам этих систем предъявляются высокие требования по стабильности их фазовых характеристик. Даже при усложнении электронных схем и введении вспомогательных регуляторов не удается достигнуть дрейфа нуля системы ниже 7 - 10 угл. сек.Из известных фазовых следящих систем наиболее близкой к изобретению по технической сущности является система, содержащая двухфазный источник питания, фазовращательный приемник, первый вход которого кинематически связан с валом модулирующего двигателя, первый выход - с первым усилителем, а второй вьход через второй усилитель и корректирующий фазовращатель соединен с первым входом фазового дискриминатора, второй вход фазового дискриминатора через первый коммутатор подключен к выходам мостового фазовращательного датчика, выход фазового дискриминатора через последовательно соединен 5 ные сумматор и модулятор - к входу третьегоусилителя, исполнителыньй двигатель, вал которого кинематически связан с тахогенератором, вторым входом фазовращательного приемника и валом поворотной платформы 131.10 Известная система имеет ряд недостатков,это - наличие ошибок, связанных с временнойи температурной нестабильностью фазовогодискрихинатора, модулятора и усилителя исполнительного двигателя; возникновение15 ошибки вследствие изменения параметровдемпфирующего устройства, включающего всебя тахогенератор и сумматор сигнала рассогласования и сигнала демпфирующего устройства. Кроме тогопри наличии в системе дат 20 чика с высокочастотным питанием непосредственная коммутация каналов с высокочастотными сигналами приводит к некоторому взаимному влиянию каналов через емкости токопроводящих элементов коммутирующего уст 25 ройства,Цель изобретения - повышение точности фазовой следящей системы,Это достигается терм, что в системе установлены четыре коммутатора и фазорасщепитель,ЗО причем выходы двухфазного источника пита(3) (4) 60 65 сравниваются 9 д 1 9 п 1 =2 3ния через второй коммутатор соединены с соответствующими обмотками модулирующего двигателя, выход первого усилителя через последовательно соединенные фазорасщепитель и третий коммутатор - с соответствующими входами мостового фазовращательного датчика, выходы тахогенератора через четвертый коммутатор подключены к соответствующим входам сумматора, выходы третьего усилителя через пятый коммутатор - к соответствующим обмоткам исполнительчого двигателя.На чертеже представлена блок-схема фазовой следящей системы.Фазовая следящая система содержит мостовой фазовращательный датчик 1, фазовращательный приемник 2, модулирующий двигатель 3, первый 4, второй 5 и третий 6 усилители, фазорасщепитель 7,;первый 8, второй 9, третий 10, четвертый 11 и пятый 12 коммутаторы, двухфазный 13 источник питания, фазовый дискриминатор 14, сумматор 15, тахогенератор 16, исполнительный двигатель 17, модулятор 18, корректирующий фазовращатель 19, поворотную пл атф ор му 20.Все коммутаторы в системе имеют два положения, одно из которых на чертеже показано сплошной линией, а другое - пунктирной. Г 1 ереключение всех коммутаторов из первого положения во второе проводится одновременно.Фазовая следящая система работает следующим образом.При первом положении коммутаторов с обмоток подвижного и неподвижного дисков приемника 2 снимаются высокочастотные сигналы, модулированные по амплитуде. Усилители 4 и 5 усиливают эти сигналы и выделяют огибающие путем детектирования. Частота огибающих модулированных сигналов равна=а р, (1)где и - скорость вращения модулирующегодвигателя 3, об/сек;Р - число пар полюсов обмоток приемника 2,Фаза напряжения на выходе усилителя 5 изменяется относительно (фазы напряжения на выходе усилителя 4 при повороте вала платформы 20 на угол р по закону1 и (2) Опорное напряжение частоты 1 с выхода усилителя 4 преобразуется с помощью фазорасщепителя 7 в двухфазное для питания статорных обмоток фазовращательнаго датчика 1, фаза напряжения на выходе которого при повороте задающего вала на угол а изменяетсяпо закону=а,На фазовом дискриминаторе 14фазы согласно условию 5 10 15 20 25 Зо 35 40 4При выполнении условий (4 )яа выходе фазового дискриминатора 14 отсутствует;напряжение рассогласования между углами а и Р и следящая система находится в согласованном положении. С поворотом задающего вала датчика 1 на некоторый угол происходит изменение рд, в результате чего на выходе фазового дискриминатора появляется напряжение рассогласования, преобразуемое с помощью модулятора 18 в переменное напряжение, частота которого соответствует напряжению Упор, питающему обмотку возбуждения исполнительного двигателя 17. Исполнительный двигатель поворачивает платформу 20, а вместе с ней и подвижный диск приемника 2 до положения, при котором вьгполняется условие (4). Из условий (4), (2) и (3) видно, чтоа х(5)я 4Таким образом платформа 20 поворачивается на угол В, в р раз меньший угла а поворота вала датчика, Это позволяет устанавливать платформу с точностью до одной угловой секунды, практически исключая ошибку установки задающего вала, которая может достигать единиц угловых минут, Так, например, при р==360 и ошибке установки вала датчика 1 в 6 угл, мин ошибка в установке платформы равна 1 угл. сек.Для исключения ошибки от нестабильности электронных блоков в системе применена одновременная двухпозиционная коммутация, в результате которой происходят выявление ошибки нестабильности и ее устранение с помощью корректирующего фазовращателя 19 непосредственно в момент работы всей системььВ первом положечии коммутаторов согласно условиям (2), (3) и (4) можно установить условие согласования следящей системы с учетом ошибок электронных блоков где Л, - суммарная погрешность системы, вызываемая нестабильностью усилителей 4 и 5, фазорасщепителем 7 и элементами датчика 1;Лр - суммарная погрешность системы, вызываемая нестабильностью фазовогодискриминатора 14, сумматора 15,модулятора 18, усилителя 6 и исполнительного двигателя 17,С учетом указанных погрешностей угол поворота платформы имеет значениеа Ь + Ь и Во втором положении коммутаторов происходит следующее,Коммутатор 10 меняет чередование .фаз напряжения питания датчика 1, а коммутатор 8 подключает фазовый дискриминатор к второму выходу датчика. Благодаря этому характе(14) 50 55 ристика датчика фаза - угол изменяет знак наобратный, т. е. рд = - а (8) Перемена фаз на модулирующем двигателе 3 с помощью коммутатора 9 приводит к изменению направления его вращения, и характеристика приемника в этом случае имеет видзп: - 3 Р, (9) Таким образом, для второго положения коммутаторов 8, 9 и 10, пользуясь условием (4), можно записать равенство- а+и р - Л= -- Ь, (10)2 Действие коммутаторов 11 и 12 состоит в инвертировании выходных напряжений фазового дискриминатора 14 и тахогенератора 16, поступающих на обмотку исполнительного двигателя 17 через сумматор 15, модулятор 18 и усилитель 6. В условии (10) это отражается переменой знака правой части, т. е, - +;.и р - Л, = -- +й, (11) Положение платформы 20 в этом случае можно записать в виде 1 п = - +(12)р р 2 рВьгчитая выражение (7) из выражения (12),получим Таким образом, коммутирование приводит к изменению первоначального положения платформы 20 на угол, пропорциональный удвоенной общей ошибке электронных блоков. Это изменение положения платформы при переключении устраняется с помощью корректирующего фазовращателя 19 путем введения в канал связи между усилителем 5 и фазовым дискриминатором 14 фазового сдвига, равногоЬ,+Л,Р Предложенная система дает возможность непосредственно в процессе ее работы производить контроль точности и устранение ошибки нестабильности электронных узлов. Она предназначена для прецизионной установки угла поворота вала, в частности, в электромеханических делительных головках и позволяет заменить применяемые в настоящее время оптические делителыные головки. При этом пред 15 20 25 Зо 35 40 45 ложенная система не только превосходит их по точности (1 угл. сек вместо 5 угл. сек у известных фазовых следящих систем), но и по удобству эксплуатации и возможности автоматизации технологических процессов, ввиду дистанционности управления. При этом устраняются субъективные попрешности, неизбежные при работе на оптической делительной головке и связанные с утомляемостью зрения оператора. Формула изобретения Фазовая следящая система, содержащая двухфазный источник питания, фазовращательный приемник, первый вход которого кинематически связан с валом модулирующего двигателя, первый выход - с первым усилителем, а второй выход через второй усилитель и корректггрующий фазовращатель соединен с первым входом фазового дискриминатора, второй вход которого через первый коммутатор соединен с выходами мостового фазовращательного датчика, выход фазового дискриминатора соединен через последовательно соединенные сумматор и модулятор с входом третьего усилителя, исполнительный двигатель, вал которого кинематически связан с тахогенератором, вторым входом фазовращательного приемника и валом поворотной платформы, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности фазовой следящей системы, в ней установлены четыре коммутатора и фазорасщепитель, причем выходы двухфазного источника питания через второй коммутатор соединены с соответствующими обмотками модулирующего двигателя, выход первого усилителя через последовательно соединенные фазорасщепптель и третий коммутатор соединен с соответствующими входами мостового фазовращательного датчика, выходы тахогенератора через четвертый коммутатор соединены с соответствующими входами сумматора, выхо-, ды третьего усилителя через пятый коммутатор соединены с соответствующими обмотками исполнительного двигателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;1. Элементы цифровых систем управления. Сб. статей под ред. В. А. Мясникова. Л., изд, Наука, 1971, с. 234.2. Авт. св. 226693, кл. 21 С, 46/02, 1968.3. Авт, св. 417826, б 08 С 19/12, 1972 (прототип).И 2587 Составитель Ю, ГладковТехред А. Камышникова Корректор Е, Хмелева Редактор И, Грузова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ б 80/2 Изд.322 Тираж 1069 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5