Импульсно-фазовая следящая система

Изобретение относится к автоматике и может найти применение в импулысно-фазовых системах автоматическогоуправления и регулирования с фазовыми датчиками обратной связи; вращающимся трансформаторами, редусинами, индуктосинами.Известны следящие системы,содержащие генератор тактовых импульсов, подключенный к первому 1 Овходу Фазового дискриминатора через канал задания, а к второму входу - через канал обратной связин 1.Недостатком системы является малая точность слежения.Наиболее близким к изобретениюявляется импульсно-фазовая следящая система, содержащая генератортактовых импульсов, подключенный кпервому входу фазового дискримина Отора через канал задания, а к второму входу -через канал обратной связи,в состав которого входят делитель час"тоты, к первой паре выходов карого последовательно подключены первый триггер, первый усилитель, первый фильтр и первая обмотка вращающегося трансформатора, к второй паре выходов - второй триггер, второйусилитель., второй Фильтр и втораяобмотка вращающегося трансформатора,третья обмотка которого соединенас первым пороговым элементом , 2,Известное устройство характеризуется недостаточной точностью вследствие нестабильности напряжений, питающих обмотки вращающегося трансфор;матора - особенно из-за неравенства90 эл.град. сдвига фаз между напряжениями обмоток. Недостаток вызван раз.бросом значений индуктивностеи иы40емкостей усиливателей и фильтров канала обратной связи, а также температурным дрейфом усилителей.Цель изобретения - повышение точности системы при одновременном уве"личении его надежности,15 Поставленная цель достигается тем : что в импульсно-Фазовую следящую систему, содержащую генератор тактовых 5 О импульсов, первый выход которого через канал задания соединен с первым входом Фазового дискриминатора, а второй выход подключен к входу делителя частоты, первые выходы котоРо го подключены через последовательно соединенные первые триггер, усилитель, .Фильтр к первой обмотке вращающегося трансформатора, к второй об-, мотке которого подключены последовательно соединенные вторые триггер, усилитель и фильтр, а выход через пороговое устройство подключен к второму 1 входу Фазового дискриминатора, введены второй и третий пороговые устройства, Ьлок сравнения, регистр, реверсивный и нереверсивнь й счетчики и коммутатор, входы которого подключены к вторым выходам делителя час" тоты, выходы - к входам второго три гера, а управляющий вход - к выходуреверсивного счетчика, вход которого соединен с выходом канала задания и входом регистра, а счетные входы - с соответствующими выходами блока сравнения, первый вход которого подключен через первое пороговое устройство к второй обмотке.вращающегося, трансформатора, первая обмотка которого через последовательно соединенные второе пороговое устройство и нереверсивный счетчик подключена к второму входу блока сравнения, третьим входом подключенного к выходу регистра, тактовый вход нереверсивного счетчика подключен к выходу генератора тактовых импульсов.Сущность изобретения заключается в том, что ошибка в сдвиге Фаз аналоговых сигналов, питающих обмотки вращающегося трансформатора, выявляется и корректируется в дискретной форме. Устройством осуществляется автоподстройка дискретной части системы в Функции ошибок ее аналоговой части. Благодаря этому удается существенно повысить не только точность, но также надежность и досто" верность проводимой операции. Кроме того, предложенное устройство обеспечивает аварийное отключение сис темы в случае обрыва одной иэ Цепей,. питающих обмотки вращающегося трансформатора. На фиг. 1 изображена структур"ная схема системы; на фиг.2 " временные диаграммы работы устройства;на фиг,3 - схема варианта исполнения пороговых устройств,Следящая система содержит генератор 1 тактовых импульсов, канал2 задания, Фазовый дискриминатор 3.,делитель 4 частоты, первый и второй.триггеры 5 и 6, первый и второй уси023280 4 3 1 лители 7 и 8, первый и второй Фильтры 9. и 10, вращающийся трансформатор 11, первоепороговое устройство 12, второе и третье пороговые уст ройства 13 и 14, реверсивный и нереверсивный счетчики 15 и 16, блок 17 сравнения кодов, регистр 18 и коммутатор 19.Первцй выход .генератора 1 тактовых импульсов через канал задания 2 соединен с первым входом фазового дискриминатора 3, а второй выход подклю чен к входу делителя 4 частоты, который делит частоту генератора 1 тактовых импульсов на Й (например И=360, т,е. один импульс соответствует одному эл.град.) и имеет две группы выходов. Первая пара выходов (а,с) участвует в формировании коси" нусоидального питающего напряжения Оо 0.,(фиг.2) первый импульс а поступает на 8-вход первого триггера 5, открывая его, а приходящий позднее на В-вход М/2-цй импульс ( в нашем примере - 180-ый ) закрывает его. Сформированный меандр усиливается первым усилителем 7, а на первом фильтре 9 из него выделяется первая гармоника, питающая первую обмотку вращающегося трансформатора 11. Вторая пара вцхо" дов (Ь,д) делителя частоты .4 участвует в Формировании синусоидального питающего напряжения Ояц(фиг,2)1 й/4-ый импульс (в нашем примере-ыйЭ церез коммутатор 19 открывает Второй триггер, тогда как 3 М/4-ый импульс (270-ый) закрывает его. Сфор мированный меандр поступает через .второй усилитель 8 и фильтр 10 на вторую обмотку вращающегося транс. Форматора 11. К коммутатору 19 подключены, также, другие пары выходов делителя 4 частоты, сдвинутые влево и вправо относительно второй .пары на 1,2,3 и т.д. выходов, На них появляются 89 и 269-ый, 88 и 268-ой и т.д., или 91 и 271-ый, 92,и 272-ой и т.д. импульсы, Количество таких выходов равно количеству входов коммутатора, Эти группы выходов подключаются коммутатором 19 к входам второго триггера 6 по сигналам, подаваемым на управляющий вход коммутатора 19, от реверсивного счетцика 15, им" пульсные входы которого объединены с выходами блока 17 сравнения кодов, Последний срабатывает коды нерееерсивного счетчика 1 Ь и регистра 18в момент прохождения через йульсигнала Ои определяемого пороговым устройством 14. Импульс другого порогового устройства 13 определяет момент начала счета счетчика 16, соответствующий прохождению.через нуль сигнала О . Тактовыеимпульсы поступают в счетчик 16 отгенератора 1, а начальные коды сос 5 О тояний реверсивного счетчика 15 ирегистра 18 передаются из канала задания 2. Третья обмотка вращающегосятрансформатора 11, несущая информацию о повороте его ротора, через поро говое устройство 12 подключена к второму входу фазового дискриминатора 3.Устройство работает следующим образом. 20 90 зл,град. Они усиливаются усилите"лями 7 и 8, после чего фильтры 9 и10 нижних частот выделяют их первые гармоники, исключают постоянныесоставляющие и глушат высшие гар 50 55. моники. Если Фильтры 9 и 10 строго идентичны, то на первую и вторуюобмотки вращающегося трансформатора 11 поступают сигналы соответственно В исходном состоянии в регистр18 от канала 2 задания записан код,соответствующий Й/4 импульсам, т.е.90 эл.град.; на которые должны бытьсдвинуты напряжения, питающие вращающийся трансформатор 11. На управляющий вход коммутатора 19 церезреверсивный счетчик 15 от канала 2задания подан код, при котором к второму триггеру 6 подключается вторая пара выходов (Ь,д) делителя 4частоты.Импульсы программы, синхронизированные в канале 2 задания тактами генератора 1 тактовых импульсов,поступают на первый вход Фазовогодискриминатора 3. Другая тактирующая последовательность генератора1 в делителе 4 частоты разделяетсяна четыре равномерно смещенные по Фа-, 4 О зе последовательности путем снятияимпульсов с промежуточных выходов де,лителя 4 частоты - с 1-го (С 1),й/4-го (Ь), й/2-го (с) и 3/4-го(д).Эти последовательности заставляют 45 первый и второй триггеры 5 и 6 ра ботать в таком режиме, при которомна их выходах появляются прямоугольные меандры со скважностью 2, сдвинутые относительно друг друга на5 1 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 О , Од, где О - амплитудапйтающего напряжения; а- частотапитающего напряжения;- время. Свыхода вращающегося трансформатора11 на вход первого порогового элемента 12 приходит синусоидальный сигнал, смещенный по фазе относительноопорного на величину, пропорциональную углу поворота ротора вращающегося трансформатора 11, В момент перехода этого сигнала через нуль приходит импульс на второй вход фазового дискриминатора 3. Таким образом ВыхОднОЙ сигнал фазовОго дискриминатора 3 модулируется по ширине сигналом фазового рассогласованияканала 2 задания и канала обратнойсвязи.Вторая тактовая последовательностьгенератора 1 тактовых импульсов непрерывно заполняет нереверсивныйсчетчик 16,При прохождении сигнала Очерез нуль в положительном направлениивторое пороговое устройство 13 формирует импульс обнуления нереверсивного счетчика 16, Этот момент служит началом отсчета величины сдвига фаз питающих напряжений. При прохождении сигнала О,черезнуль в положительном направлениитретье пороговое устройство 14формирует импульс, разрешающий блоку 17 сравнения кодов сравнить содержимое счетчика 16 с содержимымрегистра 18 (т.е, с числом й/4 равным 90 эл.град.). Если коды совпадают (сдвиг фаз не нарушен),то навыходах блока 17 сигналы отсутствуют и коммутатор 19 сохраняет своесостояние. Если код в счетчике 16превышает число в регистре 18 (сдвигфаз больше 90"), то на первом выходеблока 17 сравнения кодов появляетсяимпульс и поступает на импульсныйвход сложения реверсивного счетчика 15. Вследствие увеличения кодана управляющем входе коммутатора 19,последний переключит .триггер 6 свыходов Ъ,д на входы Ь 1-ый и д-ыйделителя частоты Н. В результатемеандр синусоидального напряжениясформируется на одну дискрету раньше, компенсируя тем самым излишнийсдвиг фаз, возникший в аналоговыхэлементах схемы.Если проведенной коррекции окажется недостаточно и в следующем периоде вновь выявится превышение по фазе, новый импульс с первого выхода блока 17 сравнения кодов заставит коммутатор 19 переключиться на Ь-ой и д-ой выходы делителя частоты, ираз, пока сигнал переполнения реверсивного счетчика 15 аварийно не отключит схему (на фиг.1 цепь аварийного отключения не показана).Если в результате сравнения кодов блоком 17 сравнения выявится, что код в нереверсивном счетчике 16 меньше числа в регистре 18 (сдвиг фаз меньше 90, то на втором выходе блока 17 сравнения кодов появляется импульс и поступает на импульсный вход вычитания реверсивного счетчика 15, Это сразу же приводит к уменьшению кода на управляющем входе коммутатора 19, вследствие чего последний переключает триггер 6 с выходов Ь+1, 0+1 на выходы Ь+1-1, 0+1-1 делителя 4 частоты. В результате меандр сиеусоидального напряжения сформируется на .одну дискрету позднее, компенсируя тем самым потерю В сдвиге фаз, возникшую в аналоговых элементах схемы, Количество подобных сдвигов (глубина компенсации ) определяется количеством вхо" дов коммутатора 15 и/или объемом реверсивного счетчика 15.Система реализуется на базе стандартных элементов автоматики. Возможный вариант исполнения пороговых устройств показан на фиг,3. При ООтранзистор закрывается, сопротивление его резко возрастает и на переходе коллектор-эмиттер появлвется напряжение, дифференцируемое емкостью. Половина импульсов, соответствующая нерабочему участку синусоидальных сигналов, .срезается диодом Ч. В качестве реверсивного счетчика могут использоваться микросхемы К 155, ИЕ 6, в качестве нереверсивного счетчикаК 155, ИЕ 5, схема сравнения кодов строится на базе микросхем К 155 и И 1 и элементов И-НЕ.Погрешность системы не превышает 0,5 эл.град, Кроме того, обеспечивается защита схемы от аварийных режимов обрыва цепей питания вращающегося трансформатора.Технический эффект заключается в существенном повышении точности следящей системы при одновременном увеличении ее надежности и долговечности.