Фазовая следящая система

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 18 511 4 С 05 В 11/О 1 Й НОМИТЕТ СССРРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ ГОСУДАРСТВЕ ПО ДЕЛАМ ИЗ БРЕТЕН Оп ово" че 979.ГР 1983ССР 981. втома и мо 2 ил аз ИСАНИЕ ИЗОТОРСКОМУ СВИДЕТЕ(71) Дальневосточный орденаго Красного Знамени политехнинститут им. В.В,Куйбышева(54) ДЖАЗОВАЯ СЛЕЛЯИАЯ СИСТЕМА(57) Изобретение относится ктике и вычислительной техникжет быть использовано в преоб телях угол - Фаза - код следящего типа,Цель изобретения - повышение точности измерения углового положения.Указанная цель достигается тем,чтоэа счет стабилиэации фазы входноготока относительно выходных сигналовпервого счетчика устраняются фазовыеошибки, обусловленные нестабильностью формирования синусоидальноготока возбуждения и температурным изменением коэффициента передачи синусно-косинусного вращающегося трансформатора.(СКВТ). Введение в составсистемы корректирующих элементов иустранение дополнительного СКВТ позволяют повысить точность за счетустранения ошибок, обусловленных неравенством коэФФициентов передачиосновного и дополнительного СКВТ, 1259205Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано в преобразователяхугол - Фаза - код следящего типа.Целью изобретения является повышение точности,На фиг. 1 представлена блок-схемафазовой следящей системы (ФСС); нафиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу ФСС.ФСС содержит генератор 1 импульсов, первый счетчик 2 импульсов, первый формирователь 3 импульсов, первый4 и второй 5 ключи, первый конденсатор 6, первый фильтр 7 низких частот(ФНЧ 1, первый корректирующий элемент8, управляемый генератор 9 синусоидального напряжения обмотку 10 возбуждения синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ, сицусно-косинусный вращающийсятрансформатор 11, синусную обмотку12 СКВТ, косинусную отботку 13 СКВТ,резистор 14, первый инвертор 15, третий ключ 16, второй инвертор 17, четвертый ключ 18, третий инвертор 19,пятый 20 и шестой 21 ключи, второйконденсатор 22, второй фильтр 23низких частот, второй корректирующий элемент 24, управляемый генератор 25 импульсов, второй 26 счетчикимпульсов, регистр 27, второй формирователь 28 импульсов.ФСС работает следующим образом.Формирователь. 3 коротких импульсов, аналоговые ключи 4 и 5, запоминающий конденсатор 6, ФНЧ 7, корректирующий элемент 8, управляемый генератор 9 синусоидального напряжения,обмотка 10 возбуждения СКВТ 11, измерительный резистор 14 и инвертор15 образуют систему автоподстройкифазы тока (САФТ) в обмотке. 10 возбуждения СКВТ 11 относительно Фазыпрямоугольных выходных сигналов счет -чика 2,Система автоподстройки работает следующим образом.Управляемый генератор 9 вырабатывает синусоидальное напряжение, по.ступающее на последовательно соединенные обмотку 10 возбуждения СКВТ 11 и измерительное сопротивление 14, При этом на измерительном сопротивлении 14 Формируется напряжение, частота и фаза которого пропорциональны частоте и Фазе тока в обмотке 10 возбуждения (диаграмма 4, Фиг. 2),5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 Это напряжение поступает на информационный вход первого ключа 4, а егоинверсное значение с выхода первого инвертора 15 - на информационный входвторого ключа 5. На управляющие входы первого 4 и второго 5 аналоговыхключей поступают две серии короткихимпульсов (диаграммы 2 и.3 Фиг, 2)с выхода Формирователя 3, причемпервая серия формируется по переднему фронту выходного прямоугольногосигнала первого счетчика 1 (диаграмма 1, Фиг,2,а вторая - сдвинута относительно первой на половину периодаего выходного сигнала, Управляющиеимпульсы вызывают кратковременноеотпирание ключей 4 и 5 и, следовательно, выборку и запоминание на первом запоминающем конденсаторе 6 потенциалов действующих на информационных входах ключей 4 и 5 в моментприхода управляющих импульсов, В результате, на запоминающем конденсаторе 6 формируется напряжение (диаграмма 6, Фиг, 2), величина которого пропорциональна синусу разности фаз прямоугольного выходного сигнала первого счетчика 2 и. тока в обмотке 10возбуждения СКВТ, Это напряжение через первый ФНЧ 7 и первый корректирующий элемент 8 (пропорционально-интегрирующее звено) воздействует на управляемый генератор синусоидальногонапряжения. Первый ФНЧ 7 необходимдля ослабления высокочастотной составляющей сигнала на первом запоминающем конденсаторе, а корректирующий элемент 8 обеспечивает запасыустойчивости и законы регулированияв системе автоподстройки фазы токав обмотке 1 О возбуждения СКВТ. Например, при изменении Фазы тока вобмотке 1 О возбуждения СКВТ 11 относительно фазы выходных прямоугольных сигналов первого счетчикавследствие. каких-либо причин (температурный дрейф, старение элементов, изменение сопротивления обмотки возбуждения СКВТ и т,д,) на первом запоминающем конденсаторе 6 появится потенциал, который через первый ФНЧ 7и первый корректирующий элемент 8будет перестраивать управляемый генератор 9 синусоидального напряжения так, чтобы компенсировать это изменение вплоть до нулевых фазовых рассогласований. Кроме того, введениев состав ГАйт второго ключа 5 и пер2593вого инвертора 15 позволяет устранить Фаэовые ошибки, обусловленныесмещением нулевого уровня выходного сигнала управляемого генератора9, и повысить в два раза частоту дискретиэации в контуре САФТ возбуждения СКВТ. Так, при смещении нулевого уровня выходного сигнала управляемого генератора 9 беэ изменения егочастоты и фазы импульсом первой выходной серии формирователя 3 черезпервый ключ 4 на запоминающем конденсаторе 6 будет выбираться потенциал (диаграмма 10, Фиг, 2), который через первый фНЧ 7 и первый корректирующий элемент 8 будет стремится изменить частоту и фазу выходного сигнала управляемого генератора,Однако импульсом второй выходной серии формирователя 3 через второй 20ключ 5 на конденсаторе 6 запомнится: потенциал, равный инверсии смещениянулевого уровня выходного сигналауправляемого генератора 9 (диаграм"ма 10, фиг. 2), и средняя составляющая сигнала на выходе ФНЧ 7 будетравна нулю. Поэтому частота и фазавыходного сигнала управляемого генератора 9 синусоидального напряжения не изменится. Таким образом, фаза тока в обмотке 10 возбужденияСКИТ 11 жестко синхронизирована относительно фазы выходного сигналапервого счетчика 2, стабильность которой определена стабильностью генератора 1,Синусная 12, косинусная 13,выходные обмотки СКВТ 11, аналоговые клю.чи 16, 18, 20 и 21.; инверторы 17 и19, запоминающая емкость 22, ФНЧ 23, 40корректирующий элемент 24, управляемый генератор 25 импульсов, счетчик 26 и формирователь 28 образуют систему, подстраивающую фазу вы ходного сигнала второго счетчика по 45величине угла поворота вала СКВТ.Иэ выходных сигналов второго счетчика 26 второй формирователь 28 формирует четыре серии коротких импульсов, причем фаза первой серии совпадает с фазой выходного сигнала второго счетчика 26, а Фазы остальныхсдвинуты относительно нее соответственно иа четверть, половину и три.,четверти периода выходного сигнала 55второго счетчика. Серии коротких импульсов поступают соответственно науправляющие входы третьего 16, чет 205вертого 18, пятого 20 и шестого 21 аналоговых ключей, причем первая и вторая выходные серии второго формирователя 28 поступают на управляющие входы соответственно третьего 16 и четвертого 18 аналоговых ключей, информационные входы которых непосредственно соединены соответственно с синусной 12 и косинусной 13 выходными обмотками СКВТ. Третья и четвертая выходные серии второго формирователя поступают на управляющие входы четвертого 18 и шестого 21 аналоговых ключей, на информационные входы которых поступают инверсные значения выходных напряжений соответственно синусной 12 и косинусной 13 обмоток СКВТ, Управляющие выходные импульсы второго формирователя 28 вы" зывают последовательное (через четверть периода выходного сигнала второго счетчика 26) кратковременное отпирание третьего 16, четвертого 18 и шестого 21 аналоговых ключей, а следовательно, выборку и запоминание на втором запоминающем конденсаторе 22 в течение одной четверти периода потенциалов, действующих на информационных входах аналоговых ключей 16, 18, 20 и 21.Среднее значение напряжения на втором запоминающем конденсаторе 22 выделяется вторым фНЧ 23, и величина его равна1П = -я 1 пюя 1 пу+сояЫ яи(у++ - )- я 1 пкя п (9+3)-созрея дп+2где Ы - угол поворота вала СКВТ 11;1 " Фазовый сдвиг выходного сигнала второго счетчика относительно Фазы выходного сигна-ла СКВТ.После несложных преобразований выражение (1) можно записать в видея .п (- 0(+ - ) (2)1, 75 2 2Это напряжение через второй корректирующий элемент 24 воздействует,на управляемый генератор 25 импульсов, изменяя его частоту до тех пор, пока напряжение 0 не станет равным нулю. Из выражения (2) видно, что при этом фазовый сдвиг ф выходного сигнала второго счетчика (с постоянным3 259смещением н т 1/2) равен углу поворота вала СКВТ 11. При этом, фаза токав обмотке 10 возбуждения СКВТ 11жестко синхронизирована относительно фазы прямоугольных ньгходных сиг 5налов первого счетчика 2, а фаза выходных сигналов второго счетчика 26ранна (с постоянным смещением в н /2)углу поворота вала СКВТ 1. Следовательно, код второго счетчика 26,зафиксированный в регистре 27 по переднему фронту выходного сигналапервого счетчика 2, пропорциональный фазовому сдвигу у, дает значениеугла поворота ротора сс СКВТ 11, Второй корректирующий элемент 24 обеспечивает требуемый запас устойчивости системы автоподстройки фазы выходного сигнала второго счетчика, ЕгоРоль выполняет пропорционально-интегральный регулятор (изодромное звено) .Предлагаемая фазовая следящаясистема повышает точность преобразования угл поворота СКВТ н цифровой 5код,Формула изобретенияФазовая следящая система, содержа- ЗО щая генератор импульсон, первыйфильтр низких частот, управляемый генератор синусоидального напряжения, синусно-косннусный вращающийся трансформатор, последовательно соединенные упранляемый генератор импульсов35 н первый счетчик импульсов, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности, в нее введены резистор, дна конденсатора, шесть ключей, три инвертора, два формирователя импульсов, два корректирующих элемента, второй счетчик импульсов, регистр и второй фильтр низких частот, причем выход генератора импульсов подключен к входу первого счетчика импульсов, выход старшего значащего разряда которого соединен с 205входом записи регистра, а выходы всех значащих разрядов связаны с соответстнующими входами первого формирователя импульсов, первый и второйньгходы первого формирователя импульсов подсоединены соответственно кпервым входам первого и второго ключей, выходы которых соединены с нходом первого фильтра низких частот, а через первый конденсатор заземлены, выход первого фильтра низких частот через последбнательно соединенные первый корректирующий элемент, управляемый генераторсинусоидального напряжения, обмотку возбуждения синусно-косинусноговращающегося трансформатора н первый инвертор соединен с вторым входом второго ключа, второй вход перного ключа связан с входом первого инвертора и через резистор эаземлен, выходы значащих разрядов первого счетчика импульсон соединены с соответствующими информационными входами регистра и соответствующими входами второго формирователя импульсов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственнб к первым входам третьего, четвертого, пятого и шестого ключей, выходы которых подключены к входу второго фильтра низких частот, и через второй конденсатор заземлены, выход второго фильтра низких частот через второй корректирующий элемент связан с входом управляемого генератора импульсов, синусная выходная обмотка синусно-косинусного нращающегося трансформатора подключена к второму входу третьего ключа и через второй инвертор - к второму входу пятого ключа, косинусная обмотка синусно-косинусного вращающегося трансформатора подключена к второму входу четвертого ключа и через третий инвертор - к второму входу шестого ключа, выход регистра соединен с выходом фазовой следящей системы.ректор И. Самборск 4 е изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро Проектная,Заказ 5119/44 ТиражВКИИПИ Гопо делам13035, Иоскв ударствен изобретен . Ж, Р Подписноего комитета СССРи открытийушская наб д, 4/