Генератор синусоидальных колебаний

и 935978 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскинСоцналнстнческнкРеспублик(23) Приоритет Опубликовано 15. 06,82. Бюллетень22Дата опубликования описания 18.06.82 ао делам изобретений н открытий(54) ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДЯЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ Изобретение относится к автоматике, может быть использовано при создании систем автоматического управления, систем регулирования, систем автоматического контроля и исследования их динамических характеристик, Наиболее5 предпочтительная область применения рассматриваемого типа генератора- низкие и инфранизкие частоты.Известны генераторы синусоидаль 1 О ных колебаний, содержащие КС-генераторы с релейным управляющим элементом 1.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является генератор, содержащий два блока интеграторов, усилители, два квадратора, подключенные к интеграторам, блок умно" жения, сумматоры и потенциометры 12 .В этом генераторе при наличии допусков на коэффициент усиления и постоянную времени интеграторов происходит ухудшение переходного процесса, изменение формы колебаний. Целью изобретения является повышение точности и упрощение настройки за счет обеспечения раздельной и независимой регулировки частоты, амплитуды колебаний и фазы.Для достижения цели в генератор синусоидальных колебаний, содержащий два последовательно соединенных интегратора, последовательно соединенные первый усилитель и блок переменного коэффициента, выход которого подключен к первому входу первого интегратора, сумматор, входы которого через второй и третий усилители подключены соответственно к выходам первого и второго интеграторов, а выход,подключен к первому входу нелинейного Формирователя функции переключения, вто" рой вход которого соединен с выходом второго интегратора, являющимся выходом генератора, а третий вход является управляющим входом генератора, введены.два блока с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, при 3 93597 чем первый блок с дискретно изменя-емым коэффициентом передачи включен между выходом второго интегратора и входом первого усилителя, а второй подключен входом к выходу сумматора, а выходом - ко второму входу первого . интегратора, первый управляющий вход первого блока с дискретно изменяемым коэффициентом передачи и управляющий вход второго блока с дискретно из меняемым коэффициентом передачи соединен с выходом нелинейного формирователя функции переключения, второй и третий управляющие входы первого блока с дискретно изменяемым коэффи циентом передачи подключены соответственно к выходам сумматора и второго интегратора, также введен третий блок с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, вход которого соединен с выходом нелинейного Формирователя функции переключения, выход подключен к третьему входу первого интегратора, а управляющий вход связан с выходом сумматора, 25На фиг. 1 приведена блок-схема генератора синусоидальных колебаний; на фиг. 2 и 3 - граФики работы генератора; на фиг. 1-6 - схемы блоков с дискретно изменяемым коэффициентом передачи.Генератор синусоидальных колебаний(фиг, 1) содержит интеграторы 1 и 2,нелинейный Формирователь Функции переключения 3 (ФФП), содержащий дваквадратора 4 и 5 выходного сигналаи его производной соответственно,усилитель б, потенциометр 7 для регулирования частоты колебаний, сумматор 8 и второй потенциометр 9 для46регули рова ни я амплитуды синусоидальных колебаний, усилитель 10 блоки 11и 12 с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, усилители 13 и 11,подключенные ко входу.смматора 15,к выходу которого подключен третийблок 16 с дискретно изменяемым коэф. Фициентом передачи и блок 17 переменного коэффициента, управляемыйсинхронно с, потенциометром 7,Выход блока 12 через усилитель 10и блок 17 переменного коэффициентаи выходы блоков 11 и 12 с дискретноизменяемым коэффициентом передачиподключены к соответствующим входаминтегратора 1.Блок 11 с дискретно изменяемымкоэффициентом передачи содержит уси 8 4литель 18 с коэффициентом усиленияинвертор 19 (с коэффициентомусиления 1) и поляризованное реле 20,Если сигнал х, поступающий на управляющий вход реле 20, больше нуля,то к выходу блока 11 подключается выход усилителя 18, если х меньше нуля,то к выходу блока 11 подключается выход инвертора 19,Блок 12 с дискретно изменяемымкоэффициентом передачи (фиг, 5) состоит из усилителя 21, реле 22-25,вход усилителя 21 является сигнальным входом блока 12, а входы реле23-25 являются уловляющими входамиблока 12.Сигналы д, х, х, поступающие науправляющие входы блока 12, изменяют состояние реле 23-25. При поступлении тока на реле 22 к выходу блока22 подключается выход усилителя 21с коэффициентом усиления 1 у. Приобесточивании реле 22 к выходу блока12 подключается, выход усилителя 21с коэффициентом усиленияБлок 16 с дискретно изменяемымкоэффициентом передачи (фиг, 6) содержит усилитель 26 с коэффициентамиусиления 1 ии поляризованноеХХреле 27.Если сигнал д, поступающий на управляющий вход реле 27 больше нуля,то к выходу преобразователя подключается выход усилителя 26 с коэффициентом усиления 1 если сигнал дменьше нуля, то к выходу преобразователя подключается выход усилителя26 с коэффициентом усиленияГенератор работает следующим образом.На вход потенциометра 9 формирователя Функции переключения 3 (ФФП)Я.подается сигнал, равный А , от источника постоянного напряжения. С помощью потенциометра 9 устанавливается требуемая амплитуда выходногосигнала х интегратора 2, а с помощьюблока переменного коэффициента 17 ипотенциометра 7 устанавливается требуемая частота синусоидальных колебаний и соответствующий коэффициентусиления в цепи нелинейного преобразователя 12. При переходе от одно.го режима (Ж,А) к другому сигналуу и х иа выходе интеграторов 1 и 2имеют произвольные начальные значения, в результате чего дО. Дляобеспечения попадания на д =0 и существования скользящего режима на;2 и 16 с дискретно изменяемым коэффициентом передачи изменяли коэффициенты усиления в соответствии со знаками сигналов д, х, х. При сочетании 5знаков д, х, х более нуля на входинтегратора 1 подключается цепь скоэффициентом усиления 1, а при сочетании знаков д, х, х менее нуляподключается цепь с коэффициентом 10усиления 11. Блок 16 с дискретноизменяемым коэффициентом передачиизменяет коэффициент усиленияПри д ) 0 на вход интегратора 1 подключается цепь с коэффициентом усиления Е, а при д с 0 - подключаетсяКцепь с коэффициентом усиленияСоответственно блок 11 изменяет коэфФициент усиления 1. При х 1 0 навход интегратора 1 йодключается цепь 20с коэффициентом усиления Е, а прих с 0 подключается цепь с коэффициентом 1 с,Проводится моделирование работыгенератора при законе управления (9) 25на ЭЦВИ при Т = Т = 30 с, (ЬТ 1,у= 0,033; к = 0,171 э х,1 = -0,.39;с= -0,171; Сю = 0,5 с ; А = 10. 30На Фиг, 2 приведен граФик переходного процесса при Е = 0,1, а на фиг. 3 при 1 с = 1, Как видно из граФиков с увеличением коэффициента усиления 1 время установления д = 0 З 5 уменьшается. В частности, если изменение задаваемой частоты колебаний производить при х = ыА; х = О, то длительность перехода на новый режим равна нулю, так как при этом 40 д = О. В этом случае нелинейный преобразователь функции переключения может быть исключен из схемы генератора.45Полученная схема генератора отличается раздельным и независимым регулированием частоты, амплитуды колебаний и фазы. Частота регулируется с помощью потенциометра 7 и блока пе 50 ременного коэффициента 17, амплитуда - с помощью потенциометра 9, Фаза - заданием начальных условий интеграторов 1 и 2, При уменьшении задаваемой частоты ни амплитуда, ни форма колебаний не изменяются. Ниж 55 ний предел частоты практически неограничен (вплоть до нуля) . Верхний предел частоты определяется макси 8 6мально возможным коэффициентом усиления усилителей.Построение генератора синусоидальных колебаний с переменной структурой позволяет компенсировать допуски на параметры интеграторов, повысить качество переходного процесса. Генератор синусоидальных колебаний, содержащий два последовательно соединенных интегратора, последовательно соединенные первый усилитель и блок переменного коэффициента, выход которого подключен к первому входу первого интегратора, сумматор, входы которого через второй и третий усилители подключены соответственно к выходам первого и второго интеграторов, а выход подключен к первому входу нелинейного формирователя функции переключения, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора, являющимся выходом генератора, а третий вход является управляющим входом генератора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения настройки за счет обеспечения раздельной и независимой регулировки частоты, амплитуды колебаний и фазы, в него введены два блока с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, причем первый блок с дискретно изменяемым коэффициентом передачи включен между выходом второго интегратора и входом первого усилителя, а второй подключен входом к выходу сумматора, а выходом - к второму входу первого интегратора, первый управляющий вход первого блока с дискретно изменяемым коэффициентом передачи и управляющий вход второго блока с дискретно изменяемым коэффициентом передачи соединены с выходом нелинейного формирователя функции переключения, второй и третий управляющие входы первого блока с дискретно изменяемым коэффициентом передачи подключены соответственно к выходам сумматора и второго интегратора.2. Генератор по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в.него введен третий блок с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, вход которого соединен с выходом нелинейного формирователя функции переключе 935978ния, выход подключен к третьему входупервого интегратора, а управляющийвход связан с выходом сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Вавилов А,А Солодовников А,И.Электронный генератор инфранизких частот с релейным управляющим элементом. - "Изв. вузов". Сер. "Приборостроение", 1962, У 1,2. Бойчук Л.П. Иетод структурногосинтеза нелинейных систем автоматического управления. М., "Энергия",1971, с. 68 (прототип).Тира ВНИИПИ по де 113035, М