Следящая система с комбинированным управлением

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 119) (11)4( ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИЕ ИЗОБРЕТЕН СА К АВТОР 4-2 Бюл. Р 3в(54) (57).С РОВАННЫМ У Р 913331, тем, что, ти системы ИА С КОМБИНИавт, св,ю щ а я с яения точносЕДЯЩАЯ РАВЛЕН о т л целью в ней СИСЬКЕЕМ поч аповышдополнител(53) 62-50 .(08 (56) 1.Авторск В 913331,кл. 0 тотип). тановлены переключатель, второй фазочувствительный выпрямитель, вто"рой усилитель-ограничитель и источник переменного напряжения, выходом подключенный к электрическомувходу датчика и управляющему входувторого фаэочувствительного выпрямителя, сигнальным входом подключенного к входу фазирующего устройства,а выходом через второй усилитель-ограничитель - к управляющему входупереключателя, а выход фазирующегоустройства соединен с входом первогоусилителя-органичителя через переключатель.1136106 10000 мВ 100000 = 0 ф мВ = Оводьх 100 мкВ,Ч ЦАаг где Чаот 65 ч Изобретение относится к следящим системам с комбинированным управлением и может быть использовано в радиотехнике, приборостроении, станкостроении, т.е. там, где требуютсясистемы повышенной точности,По основному авт, св. 22 913331 известна следящая система с комбинированным управлением, содержащая последовательно соединенные датчик,приемник, Фазочувствительный выпрямитель, усилитель, двигатель, валкоторого соединен с нагрузкой и механическим входом приемника, одиниз входов которого через последовательно соединенные фазирующее устройство и усилитель-ограничительсоедиНен с управляющим входом фазочувствительного выпрямителя Щ ,Недостатком известной системы является ее низкая точность, обусловленная уходом Фазы сигналов дистанционной передачи между датчиком и приемником и наличие Фазирующегоустройства. Цель изобретения - повышение точности следящей системы при иэменении нагрузки сельсина-датчика путем обеспечения Фаэирования входного и опорного сигналов.Поставленная цель достигается тем, что в следящей системе дополнительно установлены переключатель, второй фазочувствительный выпрямитель, второй усилитель-ограничитель и источник переменного напряжения, выходом подключенный к электрическому входу датчика и к управляющему входу второго фаэочувствительноговыпрямителя, сигнальным входом подключенного к входу фазирующего устройства, выходом через второй усилитель-ограничитель - к управляющему вхоцу переключателя, а выход фазирующего устройства соединен с вхо" дом первого усилителя-ограничителя через переключатель. На Фиг.1 показана функциональная схема системы, на Фиг,2 - осциллограмма, поясняющая работу системы; на фиг.3статическая характеристика усилителей-ограничителей, на фиг.4 - эпюры напряжений на входе ивыходе усилителя-ограничителя; нафиг.5 - эпюры напряжений на входе ивыходе Фаэочувствительных выпрямителей и напрякений на выходе усилителя-ограничителя,Схема содержит датчик 1, приемник 2; первый Фазочувствительный выпрямитель 3,усилитель 4,двигателЪ 9, нагрузку 6, Фазирующее устройство 7,-источник 8 переменного напряжения, .второй и первый усилители-ограничи"тели 9 и 10,переключатель 11,второй. Фаэочувствительный выпрямитель 12. 0 - выходное напряжение 1-гофункционального блока;огибающая напряжения 0 наогвыходе датчика 1.В качестве датчика 1 и приемника 2 в частном случае могут быть использованы, например, сельсины;Источник 8 переменного напряжения предназначен для питания сельсина-датчика 1 и второго фаэочувстви тельного выпрямителя 12.В качестве усилителей-ограничите;лей 9 и 10 может быть использованоперационный усилитель, включенныйбеэ обратной связи и имеющий харак теристику, изображенную на Фиг.3.Коэффициенты усиления современныхоперационных усилителей, выполненныХ в интегральном исполнении, достигают десятков, а то и сотен тысяч,Если принять коэффициент усиленияоперационного усилителя К = 100000,а максимальное напряжение на его выходе 0= 10 В, то напряжение навходе составит всего25 3 О Осциллограммы напряжений на входе0 н и выходе У, усилителя-ограничителя 10 приведены на Фиг.4.В качестве переключателя 11 может быть использовано переключающее З 5 устройство, выполненное, например,на полевых транзисторах, а такжеэлектромагнитное или магнитоуправляемое реле (геркон).Блок 12 так же, как и блок 3,представляет собой одно или двухполупериодный Фазочувствительный выпрямитель с выходным фильтром. Навход Фаэочувствительного выпрямителя 12 с выхода датчика 1 поступаетпеременное напряжение синусоидальной 45 Формы ц (фиг.5 . На управляющийвход фазочувствительного выпрямителя 12 с входа источника 8 переменного напряжения поступает также переменное напряжение ц , На выходе Фа 350 1 эочувствительного выпрямителя 12напряжение У, имеет форму, представленную на Фиг.5. Предлагаемая следящая системаработает следующим образом.Напряжение на выходе приемника 2при прохождении через дистанционную передачу сдвинуто по фазе на угол относительно напряжения питания датчика 1, Этот фазовый уголможно 6 О представить в виде суммы трех со ставляющих+ Ц + фазовый сдвиг датчика 1; фазовый сдвиг приемника 2;Ц, - Фазовый сдвиг напряжения,обусловленный нагрузкойдатчика 1,Обычно джазовые сдвиги я и, непревьпаают 10-12 О, в то время как щможет достигать нескольких десятковградусов (до 30 и более). Огибающая Инапряжения И (фиг.2) навыходйых обмотках датчика 1 в зависимости от угла поворота М , датчика 1 изменяется по гармоническомузакону, причем при угле поворотамиЛот 0 до напряжение И имеет оунуфазу, а в другой полупеуиод от р до2 л - перевернуто на 180 (Фиг,2).лПоэтому в диапазоне углов от 0 доэто напряжение может быть использовано в качестве опорного для Фаэочувствительного выпрямителя.3. Этопозволит полностью исключить погрешность ситемы, обусловленную как Фазовым сдвигом датчика 1 (Ч), таки изменяющимся в процессе эксплуатации системы фазовым сдвигом напряжения, обусловленного нагрузкой датчика 1 (ц). Напряжение рассогласования И с выхода приемника 2 по 2ступает на вход Фазочувствительноговыпрямителя 3, в котором происходитвыпрямление напряжения рассогласования И и подавление его квадратурной составляющей и его высщих гармоник, Далее напряжение И усиливается усилителем 4 и поступает навход двигателя 5, который поворачивает оси нагрузки 6 и приемника 2до тех пор, пока напряжение рассогласования не станет равным нулю. 10 20 25 30 35 Опорное напряжение для фаэочувствительного выпрямителя 3 снимается с выхода датчика 1 и поступает через фаэирующее устройство 7, сдвигающее фазу опорного напряжения на величину фазового сдвигар приемника 2, на управляющий вход Фаэочувствительного выпрямителя 3. Поскольку Фаза выходного напряжения датчика 1 сдвинута на угол (д +Чр), то Фазы напряжений на выходах азирующего устройства 7 (опорного напряжения для Фазочувствительного выпрямителя 3) и приемника 2 (управляющего напряжения для фазочувствительного выпрямителя 3) полностью совпадают, Далее опорное напряжение подается через переключатель 11 и усилитель- ограничитель 10 на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 3.Усилитель-ограничитель 10 предназначен для обеспечения устойчивой работы Фазочувствительного выпрями 60 теля 3. Поскольку величина напряженияна выходе датчика 1 (фиг.2) при его повороте меняется от нуля до амплитудного значения, то введение усилителя-ограничителя 10 позволяет обеспечить постоянство величины 65 опорного напряжения Ию на управляю щем входе фазочувствительного выпрямителя 3 при любых углах поворота сельсина-датчика 1 (Фиг.2).Поскольку при углах поворота датчика 1 ио, )180 фаза напряжения на управляющем входе Фазочувствительного выпрямителя 3 изменяется на 180 ф а она должна сохраняться неизменной, иначе Фазочувствительный выпрямитель 3 будет работать как обычный выпрямитель), в систему введен переключатель 11, который срабатывает при углах поворота датчика 1.,180 и изменяет Фазу напряжения на выходе усилителя-ограничителя 10 на 180 , а следовательно, и на управляющем входе Фазочувствительного выпрямителя 3.;Напряжение с выхода датчика 1 поступает через Фазочувствительный выпрямитель 12 и усилитель-ограничитель 9 на управляющий вход переключателя 11.Опорное напряжение для Фазочувствительного выпрямителя 12 поступает с выхода источника 8 переменного напряжения, питающего датчик 1.На Фиг.5 приведены осциллограммы напряжений И, И 2 и И 9 на входе и на выходе фазочувствительного выпрямителя 12 и на выходе усилителя-ограничителя 9.В момент перехода огибающей И выходного напряжения И, с датчика 1 через нуль при д,ц =(Фиг.5) Фаза напряжения на выходе Фазочувствительного выпрямителя 12 также меняется на 180 О . При этом напряжение на выходе усилителя-ограничителя 9 меняет свою полярность и происходит срабатывание переключателя 11. Для . более четкого срабатывания переключателя 11 в моменты перехода выходного напряжения датчика 1 через нуль между Фаэочувствительным выпрямителем 12 и переключателем 11 установлен усилитель-ограничитель 9, работа которого аналогична работе усилителя-ограничителя 10.Необходимо отметить, что изменение Фазы выходного напряжения И дат. чика 1, а следовательно, и сдвиг фаз между напряжениями И и опорным И 8 с выхода источника 8 переменного напряжения сказывается только на коэффициенте передачи Фаэочувствительного выпрямителя 12, но не отражается на точности работы системы, поскольку сигнал с Фаэочувствительного выпрямителя 12 управляет работой усилителя-ограничителя 9, зона линейности которого мала.Для исключения ложных изменений полярности напряжения на выходе усилителя-ограничителя 9 из-эа пульсаций выпрямленного напряжения на вы" ходе фазочувствительного выпрямите 1136106ля 12 необходимо выбирать величину постоянной времейи фаэочувствительного выпрямителя 12 из условий Т Т (аде Т- постоянная времени Фазочувствительного Выпрямителя 3, Т, - постоянная времени Фазочувствительного выпрямителя 12 с тем, чтобы, величина выпрямленного напряжения на йыходе"фаэочувствительного выпрямителя 12 не меняла своего знака в пределах углов повороту датчика 1 0 Ф 180 и 180 с 360Сравнивая предлагаемое техническое решение и известное, можно отметить, что .дополнительная погрешность, вызванная нестабильностью параметров элементов Фазирующего устройства 7 вследствие изменения условий, в предлагаемом устройстве меньше. Это объясняется тем, что в известном решении Фазирующее устройство 7 сдвигает фазу сигнала на угол Я = с 3,+ с +9 а в предлагаемом всего на угол , Но посколь,куюг +Чп +Юков"Юг то и измененйе параметров элементов фаэирующего устройства 7 на одну и ту жевеличину приводит к тому, что абсолютный сдвиг Фазы сигнала на выходефазирующего устройства 7, а следовательно, и дополнительная статическая погрешность в известном решениибудет больше, чем в предлагаемом.Положительный эффект от использования предлагаемого технического О решения по сравнению с известным заключается в повышении точности следящей системы при использовании индукционных датчиков с Фазовой нестабильностью"входного сигнала.15 Использование заявляемого технического решения позволило повыситьстатическую точность следящей систе-,мы при изменении нагрузки датчика1 нап = 30до 0,46 по сравнению 2 О с 4,1 в известной системе, т.е. примерно в десять раз, при этом крутизна выходного сигнала дистанционнойпередачи составила 1,7 мЭ/мин, а остаточное напряжение 15 мВ.1136106 Составитель Ю.Г Техред З.Палий в дактор Р.Циц орректорЕ.Сирохма Заказ 10284 34 Тираж 863 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 13035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская