Фазовая следящая система

Сеюэ Севетскмв Сецмаамстмческми РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 100179 (2) 2711230/18-24 с присоединением заввки Й 9 С 05 В 11/01 Государствеввый вомвтет СССР ло аеяаи взобретеввй в отврытвв(0888) Дата опубликования описания 151230)7 Б.П.Рязанов н О.И.БельчиковСмоленский филиал "Московского ордена Ленивее энергетического инотнтута(54) ФАЗОВАЯ СЛЕДЯЩМ СИСТЕМА Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может использоваться в следящих системах различного назначения.Известны Фазовые следящие системы 11, которые не обеспечивают высокой точности фиксации нулевой разности углов поворота задающего и отрабатывающего валов.Наиболее близкой по технической 1 О сущности к изобретению является фазовая следящая система, содержащая два фазовращателя и последовательно соединенные фазовый дискриминатор, интегратор, усилитель мощности, 15электродвигатель и редуктор 2 1.Эта система не содержит устройства для фиксации нулевой разности углов поворота задающего и обрабатывающего валов. 20Цель изобретения - повышение точности фиксации нулевой разности углов поворота задающего и отрабаты- . вающего валов фазовой следящей систеьв. 25Поставленная цель достигается эа счет введения в систему двух ждущих мультивибраторов, второго и третьего элементов И, элемента задержки и триггера, причем выход первого 3 О элемента И подсоединен к первому входу триггера, входу первого ждущего мультивнбратора и первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, а выход - через второй ждущих мультивибратор с первым входом третьего элемента И, второй вход которого н вход элемента задержки соединены с выходом первого ждущего мультнвнбратора, а выход - со вторым входом триггера, выход которого соединен с третьим входом усилителя ,мощности.На Фиг. 1 изображена функциональная схема Фазовой следящей систеьве; на Фиг. 2 - временные диаграмьы, поясняющие принцип ее действия в режиме Фиксации нулевой разности углов поворота задающего и отрабатывающего валовФаэовая следящая система состоит нз фазовращателей 1 н 2, формирователей прямоугольных импульсов 3 н 4, Фазового дискриминатора 5, интегратора б, инвертора 7, усилителя 8 мощности, электродвигателя 9, редуктора 10, формирователей 11 и 12 стробимпульсов, первого элемента ,И 13, триггера 14, ждущих мультивибраторов 15 и 16, двух элементов И 17 и 18, транзисторов 19 и 20 эмиттерных повторителей, транзисторных ключей 21-24 и элемента 25 задержки Символами о(, и а(. обозначены соответственно углы поворота задающего и отрабатывающего валов. Цифры, помещенные слева от осей ординат на Фиг.2, обозначают графики сигналов на выходах соответствующих по номеру элементов схемы системы.,Функциональные связи между элементамю 1-10 системы являются традиционными для всех замкнутых автоматических систем. Элементы 1 и 3 представляют собой преобразователь задающего воздействия с(. в значение 5 фазового сдвига прямоугольного электрического сигнала. Последовательно связанные элементы 5-10 образуют цепь прямой связи следящей системы, Нагрузка присоединяется к выходу редуктора 10: Элементы 2 и 4 образуют цепь обратной связи системы. Вращение электродвигателя 9 в одном из возможных направлени осуществляется за счет работы одной иэ пар транзисторов: 19 и 22 или 21 и 20. Ключи 23 и 24 при этом разомкнуты. При вращении электродвигателя 9, управление парой транзисторов 19 и 22 (или 21 и 20) осуществляется элементами 6 и 7 прямой ф связи следящей системы. По окончании отработки рассогласования между значениями углов о и Ы электродвигатель 9 затормаживается за счет одновременного замыкания ключей 21-24, 35 управляемых от совокупности элементов 11-18 и 25, соединенных так, как показано на Фиг.1.Если отработка рассогласованиямещцу углами с и с(, не закончена,то стробимпульеы на выходах Формировтелей 11 и 12 по времени не совпадают. На выходе первого элементаИ 13 отсутствует управляющий импульси выходное напряжение триггера 14не участвует в логике управленияэлектродвигателем 9, который получает управляющие воздействия из прямой связи следящей систеьаю. Ждущиемультивибраторы 15 и 16 также оказываются в незапущенном состоянии,Одинаковость значений из выходныхсигналов через третий элемент И 17триггер 14 удерживается в описанномвыше исходном положении.В момент окончания отработки рассогласования прямоугольные импульсына выходах формирователей 3 и 4совпадают по времени (Фиг.2) с точностью до длительности стробимпульсов, вырабатываемых формирователями11 н 12. Судя по графикам, изображенным на фиг.2, в момент временис впервые происходит совпадениестробимпульсов. На выходе первогоэлемента И 13 появляется импульс,который одновременно переключает триггер 14 и запускает ждущий мультивибратор 15. Выходной сигнал триггера 14 нарушает логику управления электродвигателем 9, замкнув одновременно ключи 21 - 24. Это приводит к торможению электродвигателя 9. Выходной импульс первого элемента И 13 не может одновременно запустить ждущий мультивибратор 16, так как в исходном состоянии ждущий мультивибратор 15 своим выходным сигналом через элемент 25 задержки запрещает прохождение управляющих импульсов навход мультивибратора 16 посредством запирания второго элемента И 18. Запрет на работу второго элемента И 18 снимается позже запуска мультивибратора 15. Время запаздывания превышает длительность выходного импульса первого элемента И 13 и определяется параметрами элемента 25 задержки.Предлагаемая Фазовая следящая система является импульсной системой, так как фазовый дискриминатор 5 формирует импульсы ошибки регулирования на входе интегратора 6 с периодом частоты напряжения питания фазовращателей 1 и 2. Система замкнутатолько в моменты появления этих импульсов. Во время их отсутствия система разомкнута и не получает информации о значении угла о. поворота отрабатывающего вала. Вблизи положения согласования валов выходной сигнал Фазового дискриминатора 5 становится очень малым. При этом целесообразно осуществлять управление электродвигателем 9 по импульсам на выходе первого элемента И 13. Если стробимпульсы совпадают по времени, то целесообразно удерживать электродвигатель 9 в заторможенном состоянии. Если стробимпульсы не совпадают по времени, то следует разрешить отработку рассогласования замкнутому контуру системы. Значит длительность строб- импульсов определяет точность всей следящей системи.Но информация о совпадении строб- импульсов (или об их расхождении) в импульсной следящей системе поступает через период напряжения питания фаэовращателей 1 и 2. Поэтому ждущие мультивибраторы 15 и 16 Формируют импульсы по длительности превышающие один период (но меньше двух периодов) этого напряжения. При этом ждущие мультивибраторы 15 и 16 как бы передают один другому информацию о наличии стробимпульсов, удерживая электродвигатель 9 в заторможенном состоянии. В рассматриваемом случае (Фиг.2) импульс ждущего мультивибратора 15 оканчивается только в момент времени .5. Второй стробимпульс появляется на выходе первого элемента И 13 в момент времени с, и поступает на вход мультивибратора 15, но из 788075менить состояния последнего не может так как формирование выходного импульса еще не закончено. Второй же элемент И 18 к моменту времени С, готов к срабатыванию и пропускает в момент временистробимпульс на вход мультивибратора 16, который запускается и оканчивает формирование своего выходного импульса в момент времени 4, Во время поочередной работы мультивибраторов 15 и 16 (с перекрытием по времени) схема совпадения 17 не формирует управляющего сигнала на возврат триггера 14 в исходное состояние.Так как третий стробимпульс (фиг.2) приходит позже момента времени с 3, 15 то мультивибратор 15 снова запускается. Если третий стробимпульс не появляется на выходе первого элемента И 13, то в момент времени с вы 4 ходные сигналы мультивибраторов 15 2 О и 16 оказываются одноименными и такими, что на выходе третьего элемента И 17 появляется сигнал, который вернет триггер 14 в исходное положение. В результате этого управление электродвигателем 9 передается замкнутому контуру следящей систеьн. Логическое устройство передачи информации о совпадении стробимпульсов реализовано на интегральных микросхемах серии К 155, при дли тельности стробимпульсов 1 мксек, 1 огрешность отработки рассогласования при постоянных значениях угла сусловиях отсутствия внешнего нагруочного момента на валу электродви- З 5 ателя не превышает 2 угловых мин. ффективность предложенной системы заключается в достижении высокой гочности отработки рассогласования а помощью простых элементов, работаю Е щих по принципу "да" - "нет". Дополнительным положительным эффектом является то, что по окончании отра" ботки рассогласования электродвигатель заторможен и полностью отключен от источника питания. В системе ,имеется электрический сигнал постоянного тока, указывающий на окончание отработки рассогласования.формула изобретенияфазовая следящая система, содержащая две параллельные цепи, состоящие из последовательно соединенныхфазовращателя, формирователя прямоугольных импульсов, формирователястробимпульсов, выходы которых подключены ко входам первого элемента И,и последовательно соединенные фазовый дискриминатор, интегратор, выход которого непосредственно и черезинвертор подключен ко входам усилителя мощности, выход которого подсоединен к электродвигателю, связанному через редуктор со входом одногофазовращателя, а вход другого фазовращателя подключен к задающему входу систеня, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения точностисистема, в нее введены два ждущихмультивибратора, второй и третий элементы И, элемент задержки и триггер,причем выход первого элемента И подсоединен к первому входу триггера,входу первого ждущего мультивибратора и первому входу второго элементаИ, второй вход которого соединен свыходом элемента задержки, а выходчерез второй ждущий мультивибратор -с первым входом третьего элемента И,второй вход которого и вход элементазадержки соединены с выходом первогождущего мультивибратора, а выход -со вторым входом триггера, выход которого соединен с третьим входомусилителя мощности., Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1. Бычатин Д.А., Гольдман И.Я.Поворотный индуктосин. Л., "Энергияп, библиотека по автоматике,вып. 351, 1969 с. 15.2. Ахметжанов А.А. Высокоточныесистемы передачи угла автоматических устройств. И., "Энергия", 1975,с. 192 (прототип).788075 Фьг Г Составитель Б.РязановРедактор А.Долинич Техред А.Ач Корректор И. Му Филиал ППП "Патентф, г. ужгород, ул, Проектная,/55 ТиразВНИИПИ Государственпо делам изобрете035, Москва, И, Р 956 Подписноего комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/5