Следящая система

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 300381 (21) 3267727/18-24 (51 М. КЛ.з с присоединением заявки йо 6 05 В 11/01(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА Изобретение относится к следящимсистемам с асинхронными двухфазнымидвигателями и может быть использовано в системах автоматического управления различного назначения,Известнаследящая система, содержащаяблок сравнения, корректирующее устройство,предназначенное для подавления квадратурной составляющей сигнала рассогласования, усилитель напряжения и усилитель мощности, блок корректирующей положительной обратной связи, обеспечивающий компенсацию скоростной составляющейошибки системы, нервый масштабирующийблок (делитель напряжения), устанавливающий необходимую глубину жесткойотрицательной обратной связи с выхода тахогенератора, второй масштабирующий блок, устанавливающий величину сигнала положительной обратнойсвязи для компенсации скоростной состанляющей ошибки системы, исполнительный двигатель, редуктор, тахогенера-тор, первый блок выделения модуля,предназначенный для выдачи сигналаодной и той же полярности при изменении знака ошибки следящей системы,второй блок выделения модуля, предназначенный для выдачи сигнала однойи той же полярности при изменении 30 знака скорости отработки, дна порогоных устройства и коммутатор (1 .Недостатком указанной следящей системы янляется сложность конструкции, наличие жесткой тахометрической отрицательной обратной связи приводит к увеличению динамической ошибки следящей системы при гармоническом и линейном задании входного сигнала, а применение корректирующей положительной обратной связи, представляющей по существу интегрирующее звено в прямом тракте усиления, вносит запаздывание по Фазе огибающей амплитудно-модулированного сигнала, что снижает запас устойчивости и ухудшает быстродействие системы.ьНаиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является следящая система, содержащая измерительное устройство, например, выполненное на индукционных датчиках, работающих в трансформаторном режиме, подключенное к его выходу корректирующее устройство, содержащее последовательно соединенные демодулятор, фильтр,дифФеренцирующий контур постоянного тока и модулятор, ныход которого подключен к входу усилителя мощности, асин 962844рых соединены соответственно с первыми вторым сигнальными входами (неподвижные контакты) ключа 5, авторые выводы подключены к среднейточке последовательно соединенных резисторов 8 и 9 отрицательной обратной связи усилителя 1 напряжения,резистор 10, подключенный первым выводом к выходу усилителя 1 напряжения, а вторым к входу предварительного усилителя 11 и к второму выводу резистора 9, усилитель 12 мощности, присоединенный своим входом квыходу предварительного усилителя11, а выходом к обмотке 13 управления асинхронного (двухфазного) двигаотеля 14, фазосдвигающий конденсатор15 в цепи обмотки 16 возбуждения двигателя 14, редуктор 17, обеспечивающий кинематическую связь вала двигателя 14 с нагрузкой 18 и измерителем3 рассогласования.Следящая система работает следуюцим обраэогл.Амплитудно-модулированный входнойсигнал О =Бп,я 1 пй сояю 1 (фиг.2 а)с выхода измерителя 3 рассогласования через резистор 2 поступает навход усилителя 1 напряжения (Фиг.1),здесь У я 1 пй - гармонический эаконЩизменения огибающей сигнала; й - углоная частота огибающей сигнала;ивнесущая угловая частота. С выходаусилителя 1 напряжения часть усиленногонапряжения входного сигнала(Уо ), определяемая глубиной отрицательной обратной снязи,через резистор 10 поступает н цепь отрицательной.обратной связи усилителя 1. Далее указанный сигнал разделяется надве части: первая из них Уо черезрезисторы 8 и 9 поступает на входусилителя 1 напряжения, а вторая Уочерез резистор 9 - к общей точкесоединения вторых выводов конденсаторов 6 и 7, первые выводы которых 5 подключены соответственно к первомуи второму сигнальным входам ключа 5,который управляется опорным напряжением Оо, поступаюцим от задающегоблока 4 и совпадающим по фазе снапряжением задания ф .фНачальная фаза сигнала (опорногонапряжения) на управляющем входеключа 5 выбрана так, что первый сигнальный вход подключен к нуленой шине в течение нечетных полупериодоннесущей частоты опорного напряжения,а второй сигнальный вход - в течениечетных полупериодов. В результатесигнал Б, ответнляющийся н цепьключа 5, в течение нечетных полупериодов опорного напряжения по цепивыход усилителя 1 напряжения - резистор 10 - резистор 9 цепи отрицательной обратной связи усилителя 1 напряжения прикладывается к второму 5 10 15 20 25 30 Следящая система содержит усилитель 1 напряжения (переменного тока), вход которого через первый резистор 2 соединен с выходом измерителя 3 рассогласования, задаюций блок 4, ключ 5, управляющий вход которого подключен к эадаюцему блоку 4, конденсаторы 6 и 7, первые выводы кото хроиный двухФазный двигатель, обмотка управления которого подключена квыходу усилителя моцности, а обмоткавозбуждения через фаэосдвигающий конденсатор - непосредственно к зажимамисточника питания переменного тока,редуктор, обеспечивающий механическую связь между двигателем и ртрабатывающим датчиком измерительногоустройства и нагрузкой 2),Недостатком известной следяцейсистемы является наличие перерегулирования и большая длительность переходнОго процесса при отработке входных воздействий, обусловленные наличием запаздывания в тракте усилителя,Ьносимого инерционностью фильтровдемодулятора и модулятора корректирующего устройства. Кроме того, наличие демодулятора и дифференцирующего контура постоянного тока в тракте усилителя существенно уменьшаетотношение полезный сигнал/шум. Укаэанные недостатки ограничивают, а внекоторых случаях делают невозможнымприменение известной следящей системы.Цель изобретения - повышение быстродействия и точности, обеспечениеотработки рассогласования без перерегулирования и расширение областиприменения системы.Поставленная цель достигается тем,что в систему, содержащую усилительнапряжения и последовательно соединенные предварительный усилитель,усилитель мощности, асинхронный двигатель, кинематически связанный сизмерителем рассогласования, второйвход которого соединен с выходом задающего блока, введены ключ, два конденсатора и четыре резистора, причем 40вход усилителя. напряжения соединенчерез первый резистор с выходом измерителя рассогласования и через последовательно соединенные второй и третий резисторы со входом предварительного усилителя, а выход - через четвертый резистор с входом предварительного усилителя, управляющий, входключа соединен с выходом задающегоблока, сигнальный выход - с нулевойшиной, а сигнальные входы через параллельно соединенные конденсаторы -с общей точкой второго и третьего резисторов.На Фиг.1 изображена структурнаясхема предлагаемой следяцей системы;на Фиг.2 - диаграммы напряжений.выводу конденсатора б, а в течение четных полупериодон по указанной цепи - к второму ныводу конденсатора 7. В течение нечетных полупериодов опорного напряжения происходит заряд конденсатора б, а в течение четных конденсатора 7 до амплитудного значения огибающей напряжения П", причем полярность заряда конденсаторов неодинакова и в данном случае будет такой, как показано на фиг.1. Поскольку в следующий полупериод несущей частоты напряжение входного сигнала изменит свою полярность, а ключ 5 замкнет цепь через второй сигнальный вход, то полярность напряжения на 15 конденсаторах 6 и 7 не изменится, При размыкании цепи первый (второй) сигнальный вход - выход ключа 5 разряда конденсаторов б и 7 не происходит (пренебрегая утечками). Поэтому на- щ пряжение на конденсаторе б (7) остается равным амплитудному значениюНБ огибающей, зарядный ток равен нулю. Следовательно, в установившемся режиме сигнал Б отрицательной 25 обратной связи не ответвляется к общей шине следящей системы через конденсаторы 6 и 7, а практически полностью поступает на вход усилителя 1 напряжения.Вторая часть усиленного усилителем 1 напряжения входного сигнала К Уэ (К - коэффициент передачи усилителя 1 напряжения) через ре" эистор 10 поступает на вход предварительного усилителя 11, где происходит дальнейшее усиление сигнала и подавление его квадратурной составляющей. Окончательное усиление сигнала осуществляется усилителем 12 мощности, выход которого подключен к об мотке 13 управления асинхронного двигателя 14. Обмотка 16 возбуждения двигателя 14 присоединена к сети переменного тока последонательно с конденсатором 15, обеспечивающим фа эовый сдвиг Ч = 90 О между токами обмоток управления и возбуждения. Под действием напряжения на выходе усилителя 12 мощности двигатель 14 приходит но вращение и через механи ческий редуктор 17 перемещает нагрузку 18 и вместе с ней измеритель рассогласования, пока не произойдет согласования. формула изобретения Следящая система, содержащая усилитель напряжения и последовательно 55При подаче на вход следящей системы скачка напряжения несущей частоты Б, модулированного прямоугольным импульсом частоты Я (фиг.28), усиленное напряжение сигнала через резистор 9 в течение нечетных полупериодов опорного напряжения Поп прикладывается к конденсатору 6, а в течение четных - к конденсатору 7, происходит интегрирование напряжения, пропорционального входному сигналу,й заряд конденсаторов до амплитудно" го значения огибающей У" . Через некоторое время переходный процесс заканчивается и реакция рассматриваемого корректирующего звена на скачок амплитудно-модулированного сигнала принимает вид, изображенный на фиг.26, Переходная характеристика корректи" рующего звена (фиг.2 в) с модулированным сигналом эквивалентна для огибающей переходной характеристики апериодического звена первого порядка. Поскольку рассматриваемое звено, имеющее коэффициент усиления (затухания)К и постоянную времени Т, работает в режиме, когда сигнальные входы клю" ча 5 замыкаются на полупериоды опор" ного напряжения несущей частоты при начальной фазе несущей частоты относительно моментов коммутации (момен" тов замыкания сигнальных входов) ключа 5 равной нулю, то оно воздействует на огибающую несущей частоты примерно так же, как интегрирующее звено постоянного тока, имеющего коэффициент усиления К и постоянную времени Т, на сигнал постоянного то" ка, совпадающий по форме с огибающейОперация интегрирования амплитудно- модулированного сигнала рассматриваемым корректирующим звеном осущест- вляется с некоторой погрешностью, которая уменьшается с ростом постоянной времени звена.Таким образом, корректирующее звено следящей системы, содержащее два конденсатора и ключ, управляемый опорным напряжением несущей частоты, совпадающим по фазе с входным сигналом следящей системы, йредставляет собой, по существу, синхронный интегратор.Поскольку синхронный интегратор является интегрирующим звеном в цепи отрицательной обратной связи усилителя напряжения, то обусланливаемое им запаздывание по фазе для огибающей приводит к положительному фазовому сдвигуогибающей амплитудно-модулированного сигнала при прохождении его через главный контур регулиронания следящей системы.Таким образом, сочетание синхронного интегратора с усилителем напряжения с реэистивной отрицательной обратной связью позволяет исключить из тракта усиления следящей системы сложный дифференцирующий контур и тем самым существенно повысить быстродействие предлагаемой следящей системы, исключить перерегулирование при отработке входных воздействий, увеличить отношение сигнал/шум и расширить область ее применения.соединенные предварительный усилитель, усилитель мощности, асинхронный двигатель, кинематически связанный с измерителем рассогласования,второй вход которого соединен с выходом задающего блока, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения быстродействия й точности, внее введены ключ, два конденсатораи четыре резистора, причем вход усилителя йапряжения соединен через первый резистор с выходом измерителярассогласования и через последова"тельно соединенные второй и третийрезисторы с входом предварительногоусилителя, а выход - через четвертый резистор с входом предварительногоусилителя, управляющий вход ключасоединен с выходом задающего блока,сигнальный выход - с нулевой шиной,а сигнальные входы через параллель 5 но соединенные конденсаторы - с общейточкой второго и третьего резисторов. Источники. инФормации,принятые во внимание при экспертизе10 1, Авторское свидетельство СССР9 703776, кл. 6 05 В 11/01, 1979.2. Зайцев Г.ф. и др. Основы авто"матического управления и регулирования. Киев, Техника, 1977, с.157,15 рис.б.9 (прототип) .962844 Составитель В.Грибоваетраш Техред М.Коштура тор орректор О. Бил сное д.4/ Филиал ППП ффПатентфф, г.ужгород, ул.Проектная, 4 7507/64 ВНИИПИ по де 113035, ираж 914 Подпсударственного комитета ССам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб.