Устройство компенсации помех (его варианты)

.С 05 ВОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(56) 1, Авторское свидетельство СССРР 478283, кл, с 05 В 11/12, 1975.2Авторское свидетельство СССРР 344411, кл. с 05 В 11/12, 1971,3Авторское свидетельство СССР9 622043, кл. С 05 В 11/12, 1977,(ЕГО ВАРИАНТЫ).57 1. Устройство компенсации помех, содержащее блок памяти, первый коммутатор, выходом подключенныйчерез корректирующее звено к входувторого коммутатора, и источник переменного напряжения, выходом подключенный через блок питания к электрическим входам синусно-косинусного вращающегося трансформатора, через формирователь сигналов коммутации - к управляющим входам первогои второго .коммутаторов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с цельюповышения эфФективности и стабильностипараметров устройства, в нем дополнительно установлены источник постоянного напряжения, преобразовательпеременного напряжения в постоянноеи интегратор, первым входом подключенный к выходу источника постоянного напряжения, вторым входом черезпреобразователь переменного напряжения в постоянное - к второму выходувторого коммутатора, а выходом - квторому( входу корректирующего звена,вход блока памяти подключен к перво-му выходу второго коммутатора,.авыходы синусно-косинусного вращающе-, ффгася трансформатора подключены ксоответствующим сигнальным входампервого коммутатора,1096604 10 15 20 2. Устройство компенсации помех,содержащее блок. памяти, первый коммутатор, выходом подключенный черезкорректирующее звено к входу второгокоммутатора, источник переменногонапряжения, подключенный через блокпитания к электрическим входам синусно-косинусного вращающегося трансформатора, и Формирователь сигналовкоммутации, выходом подключенный куправляющим входам коммутаторов,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения эффективности истабильности параметров устройства,в нем дополнительно установленыисточник постоянного напряжения,преобразователь переменного напряжения в постоянное и интегратор, первым входом подключенный к выходуисточника постоянного напряжения,вторым входом через преобразовательпеременного напряжения в постоянное)к второму выходу второго коммутатора,а выходом - к второму входу корректирующего звена, блок памяти, подключенный входом к первому выходу второго коммутатора, и синусно-косинусный вращающийся трансФорматор, первым выходом подключенный к первомувходу первого коммутатора, а вторымк второму входу первого коммутатораи входу Формирователя сигналов коммутации,3. Устройство по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в качестве блока питания применен скнусно-косинусныйвращающийся трансформатор-датчик. 1Изобретение относится к устройствам. компенсации помех и может бытьиспользовано в следящих системах переменного тока для подавления квадратных помех, содержащихся в выходных сигналах индукционных датчиков.угла,Известно устройство компенсациипомех, содержащее синусно-косинусныйвращающийся трансФорматор СКВТ ),управляемый Фаэовращатель, фазочувствительный выпрямитель13.Недостатком этого устройства является нестабильность его параметров,т,е, изменение Фазы выходного напряжения при изменении коэфФициентатрансформации и напряжения питания.Известно устройство компенсациипомех, содержащее последовательно.соединенные датчик угла (например,СКВТ ), первый коммутатор, блок памя 4, Устройство по пп,1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что Формирователь сигналов коммутации содержит последовательно соединенныепервый Фазовращатель, первый Формирователь прямоугольного напряжения,дифференциатор и Формирователь импульсов, выходом подключенный к выходу Формирователя сигналов коммутации, вход которого подключен к входу первого Фазовращателя.5. Устройство по п.4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что Формирователь сигналов коммутации дополнительно содержит последовательно соединенные второй Фазовращатель и второйФормирователь прямоугольного напряжения, выходом подключенный к второмувыходу Формирователя сигналов коммутации, вход которого соединен с входом второго фазовращателя,6. Устройство по п.5, о т л и ч аю щ е е с я тем, что второй выходФормирователя сигналов коммутации соединен с вторым входом преобразователя переменного напряжения в постоянное,7, Устройство по п.6, о т л ич а ю щ е е с я тем, что преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит последовательносоединенные Фазочувствительный выпрямитель и блок выделения модуля, выходом подключенный к выходу преобразователя переменного напряжения впостоянное, первый и второй входыкоторого подключены соответственнок сигнальному и управляющему входамФазочувствительного выпрямителя. 2ти, первое корректирующее звено,второй коммутатор, второе корректирующее звено, третий коммутатор иусилитель, а также источник переменного напряжения, подключенный черезблок питания к датчику угла, а черезФаэосдвигающее звено к управляющимвходам коммутатора ) 2),Недостатками этого устройства являются малая эффективность компенсации помех и высокая нестабильностьпараметров устройства, обусловленная изменением внешних факторов, таких, например, как напряжение питания.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является устройство компенсации помех, содержащее последовательно соединенные датчик угла например, СКВТ ), первыйкоммутатор, блок памяти, первое корВ устройстве компенсации помех по второму варианту дополнительно установлены источник постоянного напряжения, преобразователь переменно-. го напряжения в постоянное и интегратор, первым входом подключенный к выходу источника постоянного напряжения, вторым входом через преобраэо ватель переменного напряжения в постоянное - к второму выходу второго коммутатора, а выходом - к второму входу корректирующего звена, блок памяти, подключенный входом к первому выходу второго коммутатора, и СКВТ, первым выходом подключенный к первому входу первого коммутатора, а вторым - к второму входу первого коммутатора и входу Формирователя сигналов коммутации. 65 ректируюшее звено, второй коммутатор; второе корректирующее звено,третий коммутатор и усилитель, атакже источник переменного напряжения, подключенный через блок питанияк электрическим входам датчика угла, 5а через первый и второй Формирователи сигналов коммутации - к управляющим входам соответствующих коммутаторов 33.Однако известное устройство характеризуется малой эффективностьюподавления помех и недостаточнойстабильностью коэфФициента передачивследствие зависимости выходного напряжения устРойства от напряженияпитания и коэффициента передачиСКВТ,Целью изобретения является повышение эффективности и стабильности параметров устройства.20Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве компенсациипомех по первому варианту, содержащемблок памяти, первый коммутатор, выходом подключенный через корректирующее звено к входу второго коммутатора, и источник переменного напряжения, выходом подключенный через блокпитания к электрическим входам СКВТ,.а через формирователь сигналов коммутации - к управляющим входам перво-З 0го и второго коммутаторов, дополнительно установлены источник постоянного напряжения, преобразователь. переменного напряжения в постоянноеи интегратор, первым входом подключенный к выходу источника напряжения, вторым входом через преобразователь переменного напряжения в постоянное - к второму выходу второгокоммутатора, а выходом - к второму 40входу корректирующего звена, входблока памяти подключен к первому выходу второго коммутатора, а выходыСКВТ подключены к соответствующимсигнальным входам первого коммутатора,При этом в устройстве компенсации помех в качестве блока питания применен СКВТ-датчик.Кроме того, формирователь сигналов коммутации содержит последовательно соединенные первый Фазовращатель, первый формирователь прямоугольного напряжения, диФФеренциатор и формирователь импульсов, выходом подключенный к выходу Формирователя сигналов коммутации, вход которого подключен к входу первого фаэовращателя.Причем формирователь сигналов коммутации дополнительно содержит последовательно соединенные второй фаэовращатель и второй Формирователь прямоугольного напряжения, выходом подключенный к второму выходу формирователя сигналов коммутации, вход которого соединен с входом второго фаэовращателя.Второй выход Формирователя сигналов коммутации соединен с вторым входом преобразователя переменного напряжения в постоянное.Преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит последовательно соединенные Фаэочувствительный выпрямитель и блок выдепения модуля, выходом подключенный к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное, первый и второй входы которого подключены соответственно к сигнальному и управляющему входам фазочувствительного выпрямителя.На Фиг,1 представлена структурная схема устройства по первому варианту; на фиг.2. - структурная схема устройства по второму варианту; на фиг.3 и 4 - структурныесхемы вариантов выполнения блоков питания;на Фиг,5 - структурная схема устройства с регулируемым преобразователем переменного напряжения в постоянное.Устройство (фиг.1) содержит СКВТ 1, последовательно включенные второй коммутатор 2 и блок 3 памяти, формирователь 4 сигналов коммутации, подключенный к тому же источнику переменного напряжения, что и блок 5 питания, при этом выход Формирователя сигналов коммутации подключен к управляющему входу коммутатора 2, последовательно включенные первый коммутатор 6 и корректирующее звено 7, интегратор 8, источник 9 постоянного напряжения и преобразователь 10 переменного напряжения в постоянное, выполненный например, в виде однополупериодного выпрямителя 11. Источник 9 постоянного напряжения подключен к первому входу интегратора 8, к второму входу которого подключен выход преобразователя 10. Вход преобразователя 10 соединен с вто 1096604рым выходом второго коммутатора 2, выход интегратора 8 подключен к второму входу корректирующего звена 7, выход которого связан с входом второго коммутатора 2, Первая (синусная) обмотка СКВТ 1 подключена к первому входу первого коммутатора б, вторая (косинусная) обмотка СКВТ 1 - к второму входу первого коммутатора б, а управляющий вход последнего связан с выходом формирователя 4. Формирователь 4 может быть выполнен, например, в виде последовательно включенных фазовращателя 12, формирователя 13 прямоугольного напряжения, дифференциатора 14 и формирователя 15 импульсов.В качестве блока 5 питания могут быть использованы, например, СКВТ- датчик 16 или счетно-решающая схема, состоящая из двух СКВТ 17 и 18 и усилителей 19 и 20 мощности.В качестве корректирующего звена 7 может быть использовано звено с переменным коэффициентом передачи, зависящим от выходного сигнала интегратора 8. В простейшем случае в качестве корректирующего звена 7 может быть использован блок умножения.Устройство по первому варианту работает следующим образом.Подавление квадратурной помехи, содержащейся в выходном напряжении СКВТ 1,осуществляется за счет использования информации с первой синус-. ной) обмотки СКВТ 1 в те же моменты времени, когда синфазное напряжение, содержащее информацию об угле поворота вала СКВТ 1, достигает амплитудного значения, Квадратурное напряжение при этом равно нулю и на выходное напряжение устройства не влияет,Коммутаторы 2 и б подключают на время 7 сТ, где Т - период переменного напряжения, блок 3 памяти черезакорректирующее звено 7 - к первой синусной обмотке СКВТ 1 дважды за период переменного напряжения в те же моменты, когда синфазная составляющая выходного напряжения СКВТ 1 достигает амплитудного значения. Управляющие входы коммутаторов 2 и б связаны с первым выходом формирователя 4 сигналов коммутации, который преобразует, переменное (синусоидальное) напряжение сети.в импульсное напряжение с частотой, вдвое большей частоты переменного напряжения, и длительностью импульсов, много мень. шей периода Т переменного напряжения. Фаза выходных импульсов формирователя 4 сигналов коммутации жестко связана с фазой переменного напряжения и может регулироваться с помощью Фазовращателя 12, Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы импульсы формирователя 4 сигналов коммутации по времени совпадали с амплитудным значением выходного напряжения СКВТ 1, Для выполнения этого условия блок 5 питания СКВТ подключен к тому же источнику 21 переменного напряжения, что и формирователь 4. С выхода формирователя 4импульсное напряжение поступает науправляющие входы коммутаторов 2 иб. Напряжение, Формирующееся на выходе блока 3 памяти, равногде с - угол поворота вала СКВТ 1,фаза переменного напряжения источника 21;фаза выходного напряжения15 сквт 1;Ктр - коэффициент передачи СКВТ 1О - амплитуда переменного напряпитжения на выходе источника21;К - масштабный коэффициент корректирующего звена 7;От - напряжение на втором входекорректирующего звена 7,После переключения коммутаторов25 2 и б к первому входу корректирующего звена 7 подключается вторая (косинусная) обмотка СКВТ 1, а к входу преобразователя 10 - выход корректирующего звена 7, При этом замыкаЗ 0 ется контур, в который входят корректирующее звено 7, преобразователь 10и интегратор 8.В установившемся режиме напряжение О на выходе интегратора 8 посто 8янно, а на входе - разность напряженийО, -О,поступающих.с выходов преобразователя 10 и источника 9 постоянного напряжения, равна нули(0-0 =О).При этом0 где К - коэффициент передачи преоб"рразователя 10,установившееся значение О определяется из Формулы 2) с учетом того р что О О О45О (3)"пит тр"умн пргде Ц - напряжение источника 9 постоянного напряжения.Нри подстановке выражения (3) в50 формулу 1)получается значение выходного напряжения предлагаемогоустройства.Пут тРС тР) УМй Эит тр Мф 455 ОзССС С 05( -Ч ) 4Из выражения 41 видно, что напряжение на выходе устройства не Зависит от переменного напряжения источ 60 ника 21 О и коэффициента передачиК,. СКВТ 1.Так как предлагаемое устройствопредназначено для работы в системахавтоматического управления в цепФ65 сигнала ошибки, величина которой непревышает единиц градусов, то заменаугла ошибки его тангенсом дает небольшую погрешность и допустима.Для устройства на фиг.2 характерна зависимость его выходного напряжения от фазы выходного напряженияСКВТ 1 (см.выражение 4),Для исключения влияния фазы напряжения СКВТ 1 на выходное напряжениемогут быть использованы устройства,схемы которых приведены на фиг.2 и 5. 1Устройство, представленное наФиг.5, состоит из тех же блоков, чтои первый вариант устройства (фиг,1).Отличие заключается в том, что преобразователь переменного напряженияв постоянное выполнен в виде последовательно соединенных Фазочувствительного выпрямителя 22 и блока 23выделениямодуля, а формирователь 4сигналов коммутации дополнительно содержит последовательно включенныевторой фазовращатель 24 и второй формирователь 25 прямоугольного напряжения. При этом управляющий входФазочувствительного выпрямителя 22подключен к второму выходу формирователя 4, Напряжение на выходе преобразователя 10 в этом случае равноа пит тр умнтсф(с трРтра напряжение на выходе устройстваЦ,-. а(6)9Иэ выражения б) видно, что выходное напряжение в предлагаемом устройстве компенсации помехи (фиг.5) независит от Фазы выходного напряженияСКВТ 1.Устройство по второму варианту( фиг,2) состоит из тех же блоков,что и устройство по первому вариан-ту (Фиг.1) . Отличие заключается втом, что вход формирователя 2 сигналов коммутации подключен к выходуисточника переменного напряжениячерез последовательно соединенныеСКВТ 1 и блок 5 питания, СКВТ 1 икосинусную обмотку СКВТ 1. При таком соединении фаза выходного напряжения формирователя 4 изменяетсясинхронно с фазой выходных напряжефний СКВТ 1. а выходные импульсы формирователя 4 по времени совпадаютс амплитудными значениями напряженияпервой (синусной) обмотки СКВТ 1.Из чего следует, что амплитуда выходного напряжения блока 3 памяти 5 не зависит от изменения фазы выходного напряжения СКВТ 1, Устройство(фиг,2) целесообразно применять вследящих системах с ограниченнымуглом поворота. Практически вопроСо выборе и применении предлагаемого,устройства ( Фиг,1, 2 и 5) необходиморешать с учетом конкретных параметров СКВТ 1 и всей системы автоматического управления в целом. Если фазовая нестабильность напряженияСКВТ 1 невелика, целесообразнее использовать второй вариант предлагаемого устройства (см. Фиг.2/, таккак оно проще в реализации.Положительный эффект от использования предлагаемого техническогорешения заключается в повышении стабильности коэффициента передачи устройства компенсации (квадратурной)помехи при работе его совместно сСКВТ 1, имеющего нестабильные параметры, Например, при изменении напряжения питания СКВТ 1 на 10 коэффициент передачи известного устройства так же изменяется на 10, а ко- ЗО эффициент передачи предлагаемых устройств - менее чем на 2. При изменении Фазы выходного напряженияСКВТ 1 на 30 коэффициент передачиизвестного устройства изменяется 35 более, чем на 10%, а коэффициентпередачи второго иэ предлагаемых устройств менее. чем на 2. Таким образом, стабильность коэффициентапередачи предлагаемого устройства 4 О примерно в пять раэ выше известного.Примерно во столько же раз в предлагаемом устройстве выше эффективностьподавления квадратурной помехи посравнению с известным устройством.45Следовательно, без ущерба длякачества системы автоматическогоуправления, в ней можно использоватьболее дешевые и малогабаритные СКВТ,имеющие нестабильные коэффициент пе О редачи и Фазовый сдвиг выходного напряжения.1096 б 04Фиг, Х Составитель Г,НефедоваТехред И, Метелева Корректор О, Тигор Редактор Л,.гришкина Заказ 3823/34 Тираж 842 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4