Следящая система

.е ТЕЛЬСТ ширить е еи системе и ласт применения за сче структуре системы фазовой автоподст применения в кольца импульс ойки частоты и ика 15 импульс решение способиеверсивного сче акое техническо СССР1982ССР1974. бласти онтбыть йствах иро- брете- обДЯЖ Ю ОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Харьковский авиационный итут им, Н.Е, Жуковского(57) Изобретение относится к оавтоматического управления.и кроля, приборостроения и можетиспользовано в различных устроавтоматики и измерительной техпри контроле, измерении и регувании различных параметров, Изние позволяет повысить точностработки задающего сигнала в сл вует строгои синхронизации переднихфронтов импульсов в каналах измерения и управления благодаря организации новых связей с фазочувствительными выпрямителем 8, генератором 11линейно изменяющегося напряжения,аналоговым сумматором 12, двумя компараторами 13, 17, двумя ключами 14,18, реверсивным счетчиком 15 и преобразователем 16 код-напряжение.Кроме того, применение в системе реверсивного счетчика создает условиядля расширения функциональных возможностей системы в целом в смыслесопряжения следящей системы с микропроцессором или микроЭВМ, 3 ил.Изобретение относится к автоматическому управлению и контролю, приборостроению и может быть использовано в различньж устройствах автоматики и измерительной техники при конт роле, измерении и регулировании различных параметров.Цель изобретения - повьппение точности обработки задающего сигнала и расширение области применения системы.На фиг. 1 приведена функциональная схема следящей системы; на фиг. 2 - схема импульсной фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ); на фиг. 3 -.15 временные диаграммы сигналов в характерных точках схемы следящей системы.Следящая система содержит источник 1 напряжения переменного тока, формирователь 2 опорного напряжения, элемент 3 сравнения, редуктор 4, шаго вый двигатель 5, блок 6 управления усилитель 7, фазочувствительный выпрямитель 8, фильтр 9 низких частот, блок 10 импульсно-фазовой автоподстройки частоты, генератор 11 линейно изменяющегося напряженияаналоговый сумматор 12, первый компаратор 13, первый ключ 14, реверсивный счетчик 15, преобразователь 16 коднапряжения, второй компаратор 17 и второй ключ 18. Блок 10 импульсно-фазовой авто- подстройки частоты содержит фазовый 35 детектор 19, первый вход которого соединен с выходом формирователя опорного напряжения 2, а выход - с последовательно соединенными Фильтром низких частот 20, интегратором 21, генератором 22 управляемым напряжением, и-разрядным двоичным счетчиком импульсов 23, последний и-й выход которого связан одновременно с вторым входом фазового детектора 19 и входом Формирователя биполярных прямоугольных импульсов 24. Первый вьжод блока 10 совпадает по частоте и фазе с выходным сигналом формирователя напряжения, второй вы ход блока 10, снимаемый с -го выхода счетчика 23, как и третий выход, синхронен по фазе с сигналом первого выхода блока 10, однако частоты сигналов всех выходов ИФАПЧ различны 55 и подчиняются соотношению4Г ГГ = - . = - ..й з2 ь.где Г, - частота сигнала первоговыхода блока 10;Гд - частота сигнала второговыхода блока 10;Г, - частота сигнала третьегоЭвыхода блока 1 О;и - максимальная разрядностьдвоичного счетчика 23.Следящая система (фиг, 1) работает следующим образом.При наличии углового рассогласования между двумя механически не связанными валами элемент сравнения 3, реализованный, например, на вращающихся трансформаторах или сельсинах в трансформаторном режиме и питаемый от источника напряжения переменного тока 1 (Фйг.За), выдает сигнал напряжения (фиг. 36), огибающая которого пс амплитуде пропорциональна величине, а фаза несущей соответствует знаку углового рассогласования .Ь(фиг. ЗЕ). После усиления усилителем 7 этот сигнал поступает на первый вход выпрямителя 8, выполняющего функции активного умножителя,на второй вход которого поступают би-. полярные прямоугольные импульсы У ,фФцч 1, , (фиг. 3 В), сформированные на первом выходе блока 10 при помощи блока 24 (фиг. 2). Биполярные импульсы строго синхронизированы по частоте и фазв с прямоугольными однополярными импульсами П (фиг. Зг), получаемыми на выхоце формирователя опорного напряжения 2 путем преобразования входного и гармонического сигнала, поступающего на Формирователь от источника напряжения переменного тока 1. Следовательно, биполярные прямоугольные импульсы будут также синхронны по частоте и фазе с напряжением источника переменного тока и напряжением несущей. Строгая синхронизация сигналов обеспечивается блоком 10 благодаря наличию в его структуре интегратора 21 (фиг.2), создающего астатизм в блоке 10 и устраняющего воэможность появления ошибки в фазе.Фазочувствительный выпрямитель 8 осуществляет перемножение сигналов, подаваемых на его входы в . выходного сигнала (несущей) схемы сравнения Пс(фиг. Зь) и выходного/сигнала П,рщ первого выхода блока 1 О (фиг.ЗЭ), в результате чего на выходе выпрямителя появляется пульсирующее напряжение П(фиг, 3 ),0251 6порциональным .шибке Б иа .этом такБте, которые будут вычтены из численного значения показания счетчика на 10 1,5 20 25 30 35 40 15 50 55 5 1положительной полярности, а на втором счетных импульсов высокой частоты следования У также положиифап,этельной полярности на выходе первого ключа формируются пачки счетныхимпульсов Б:, положительной полярВйхкяэности с числом импульсов в пачке,пропорциональным амплитуде сигналаошибки преобразования Го в моментравенства по модулю напряжений Би Б,, подаваемых на входы перволинго компаратора с противоположнымизнаками. Если же на первом входепервого ключа 14 появляются импульсы П(фиг. 3) отрицательной полярности, что соответствует отрицательному значению ошибки преобразования ПР на выходе аналогового сумматора 12, а на втором входе первого ключа счетные импульсы Б положительны, то на выходе ключа 14 формируются пачки импульсных последовательностей Б отрицательной полярности (фиг.Зм) за счет инвертирования, предусмотренной схемой ключа 14,Счетные импульсы Б подаютсяяк кяяна реверсивный счетчик 15, врезультате чего на его выходе с течениемвремени образуется числовая последовательность, которая может бытьиспользована при сопряжении следящей системы с микропроцессором,Цифровое значение сигнала на выходе реверсивного счетчика 15 может изменяться на каждом такте преобразования при наличии ошибки преобразования Ба, так как если БО, т, е.01,сБ, что указывает на несоотЬкмветствие числового значения выходаБ (фиг. Зо) реверсивного счетчика15 аналоговому значению преобразуемого напряжения У , то первый компаратор 13 и первыи ключ 14 сформируют пачку импульсов на новом тактеположительной полярности с числомимпульсов, пропорциональным ошибкеУГ на этом такте, которые, попадаяна вход реверсивного счетчика 15,будут добавлены к предыдущему егопоказанию, значит числовое значениевозрастет, приводя одновременно кувеличению значения У а следоваккмтельно, к уменьшению ошибки О . Вслучае, когда Б ( О, т,еБ)Бпервый компаратор 13 и первый ключ14 как и ранее сформирует на новомтакте иачку импульсов отрицательнойполярности с числом импульсов,пропредыдущем такте. Процесс уравновешивания выходного показания реверсивного счетчика импульсов закончится,как только напряжение обратной связиконтура преобразования Бкн станетравным напряжению П , т.е. цифровое показание реверсивного счетчикабудет точно соответствовать (с учетомцены младшего разряда) величине рассогласования валов. Как видно, ошибкаП в этом случае будет тождественноравна нулю (яэиг. Зк),Ликвидация рассогласдвания валов вследящей системе производится подсистемой управления следующим образом,Напряжение с выхода преобразователя16 по истечении времени Т.переходного процесса в канале преобразования, протекающего почти мгновенно вэлектронных цепях его сравнения сэлектромеханическими процессами в канале управления, пропорциональноесигналу рассогласования механическинесвязанных валов, подается на первый вход второго компаратора 17, навторой вход которого подается пилообразное напряжение Б в результате чего после окончания указанногопроцесса на выходе второго компаратора 17 формируются широтно-модулированные импульсы (фиг.Зк) с шириной,пропорциональной величине рассогласования валов (фиг.ЗО) при ТТ иппна каждом такте. Это последовательность импульсов подается на первыйвход второго ключа 18. На второй его1вход посылаются высокочастотные импульсы с третьего выхода блока 10.Таким образом, на выходе. второго ключа 18 формируются пачки импульсов счислом в каждой пачке (фиг,З Р),пропорциональным ширине импульсов, формируемых вторым компаратором, т.е.сигналу рассогласования аЧ при г.Т.Полярность импульсов в пачке зависитот полярности широтно-модулированныхимпульсов, т.е. техническая реализация второго компаратора и второгоключа аналогична реализации первогокомпаратора и первого ключа соответственно. Наличие блока 10 способствует строгой синхронизации фронтов импульсов в контуре управления так же,как это имело место и в контуре преобразования, Пачки импульсов с выхода второго ключа 18 подаются на схемууправления 6, которая осуществляет распределение импульсов по обмоткам шагового двигателя. Исполнительный шаговый двигатель через редуктор в зависимости от полярности импульсов 5 вращается в ту или иную сторону, устустраняя рассогласование ь механически несвязанных валов. В случае, когда рассогласование становится равным нулю, значение О., будет10Фнчтакже равно нулю, что приведет к 1 появлению нулевого значения на выходе реверсивного счетчика и соответственно на выходе ПКН, а это в свою очередь приведет к остановке шагово 15го двигателя в требуемом положении, соответствующем нулевому рассогласованию.Формула изобретения20Следящая система, содержащая источник напряжения переменого тока, подключенный к формирователю опорного напряжения и к элементу сравнения, вход которого связан через редуктор с валом шагового двигателя, входом подключенного к выходу блока управления, выход элемента сравнения30 подключен к входу усилителя, выход которого подключен через фаэочувствительный выпрямитель к входу фильтра низких частот, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышенияточности. отработки задающего сигналаи расширения области йрименения системы, в нее введен блок импульснофазовой автоподстройки частоты, генератор линейно изменяющегося напряжения, первый компаратор, первый ключ,реверсивный счетчик, преобразователькод-напряжение, второй компаратори второй ключ, причем выкод преобразователя код - напряжение .подключен к второму входу аналоговогосумматора, к выходу формирователяопорного напряжения подключен блокимпульсно-фазовой автоподстройкичастоты, первый выход которого соединен с вторым входом фазочувствительного выпрямителя, второй выход - свходом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которогосоединен с вторыми входами первогои второго компаратора, а третий выход блока импульсно-фазовой автоподстройки частоты соединен с управляющими входами первого и второгоключей, выход фильтра низких частотсоединен с входом аналогового сумматора, выход второго ключа подключен к входу блока управления.1290251 рректор мокос Тираж Государств елам изобре Москва, Жписн ВНИИПИ по 113035