Следящая система

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 19) (11 б 1)4 С 05 В 1/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ о СССР 1977,СССР1979. 4 ъ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к автоматическому регулированию и может бытьиспользовано для стабилизации приборов, установленных на качающемся основании. Цель изобретения - повышение точности системы. Система содержит измеритель рассогласования 1, усилитель 2, выпрямители 5,7, блоки сравнения 6,6, сумматор 7, широ гноимпульсный модулятор 8, бесконтакт - ный двигатель постоянного тока 9, редуктор О, фазоопережающий фильтр 11, реле реверса 12, блок умножения 13, фазовращатель 3, блок подавления квадратурной составляющей 4, блок формирования опорных напряжений 18, источник опорного напряжения. 19, В системе повышается динамическая точность за счет зффективной фильтрации квадратурной составляющей и накопления полезного сигнала. 4 з,п. 4-лы, 6 ил.Изобретение относится к автоматическому регулированию и может бытьиспользовано для стабилизации прибо-ров, установленных на качающемся основании.Цель изобретения - повышение точности следящей системы,На фиг.1 изображена Функциональная схема системы; на фиг,2 - примероптимальной реализации фазовращателя;на фиг.3 - пример оптимального выполнения блока подавления квадратурнойсоставляющей; на фиг.4 - то же, первого выпрямителя; на фиг.5 - то же,блока формирования опорных напряжений; на фиг.б - эпюры основных сигналов системы,Следующая система содержит дистанционный измеритель 1 рассогласования,усилитель 2, фазовращатель 3, блок 4подавления.квадратурной составляющей,первый выпрямитель 5, первый блок 6сравнения, сумматор 7, широтно-импульсный модулятор 8, бесконтактныйдвигатель 9 постоянного тока, редуктор 10, фазоопережающий фильтр 11,реле 12 реверса, блок 13 умножения,тахогенератор 14, дифференцирующеезвено 15, второй блок 16 сравнения,второй выпрямитель 17, блок 18 Фоомирования опорных. напряжений, источник 19 опорного напряжения.Фазовращатель 3 (фиг.2) содержитконденсаторы 20 и 21, резистор 22,вход 23 фазовращателя, резистор 24,операционный усилитель 25, резистор26, конденсаторы 27 и 28, резистор29, выход 30 Фазовращателя.Блок 4 подавления квадратурнойсоставляющей содержит (фиг.3) электронный ключ 31, резисторы 32 и 33,конденсатор 34, апериодическое звено 35, сглаживающий КС-фильтр 36,дифференцирующее звено 37, электронный ключ 38, конденсаторы 39 и резистор 40, электронный ключ 41, информационный вход 42, первый 43 и второй 44 опорные входы и выход 45.Первый выпрямитель 5, выполненныйв виде двухтактного детектора, содержит (фиг.4) два электронных ключа46,47, информационный вход 48, инвертор 49, первый 50 и второй 51опорные входы, резисторы 52,53, выход 54, сглаживающий конденсатор 55,Блок 18 формирования опорных напряжений содержит (Фиг.5) усилительограничитель 56, согласующий резис тор 57, транзисторный ключ 58 и элемент НЕ 59, вход 60, первый выход61 и второй выход 62,Следящая система работает следующим образом.Измеритель 1 рассогласования, выполненный в виде сельсинной пары,формирует сигнал рассогласования снесущей опорного напряжения частотой Гоп, амплитуда и фаза огибающейсигнала частотой Й несет в себе полезную информацию о значении и направлении рассогласования (фиг.ба,б).В результате дистанционной передачисигнала рассогласования последний,кроме полезной составляющей, содер 10 15 жит и другие гармоники помех, наиляющей может оказаться низкой, поскольку вероятности подавления полезного сигнала и его помехи одинаковы.Сигнал рассогласования с выхода уси 30 35 лителя 2 поступает на вход (23) фазовращателя 3, который сдвигает Фазу сигнала рассогласования до совпадения ее с фазой опорных напряжений(фиг.бг,д), поступающих на входы(43,44) блока 4 подавления квадратурной составляющей с первого 61 и второго 62 выходов блока 18 формирования опорных напряжений, Последний формирует опорные напряжения из напряжений питания, поступающего с источника 19 опорного напряжения, рдновременно запитывающего и измеритель 1 рассогласования.Фазовращатель 3 представляет собой полосовой усилитель на базе операционного усилителя 25. Нижняя полоса пропускания этого усилителя определяется Т-образным КС-фильтром, состоящим из резистора 22 и конденсаторов 20,21, а верхняя полоса - таким же фильтром из резистора 29 и конденсаторов 27,28, т.е. отношение резисторов 24 и 26 определяет коэффициент усиления усилителя 25.Резисторы 22 и 29 вьполнены регулируемыми по величине. Вследствие этого имеется возможность смешать положение полосы пропускания усилителя относительно частоты 2 в ту или 40 45 50 большей из которых является квадра- Ю турная составляющая (фиг.бв). Кромеэтого, сигнал рассогласования на выходе усилителя 2 имеет сдвиг Фазы по отношению к Фазе опорного питающего напряжения. В результате эффектив ность подавления квадратурной состав 1472871другую сторону. Ес.ш максимум полосы пропускання не совпадает с частотой Ер),) то усилитель сдвигает фазу, причем сдвиг тем больше, чем больше рас) стройка. Затухание сигнала по амплитуде при этом компенсируется увеличением коэффициента усиления с помощью подбора резисторов 24,26. Указанный усилитель компенсирует сдвиг фаз до 10ф4 60 , что оказывается достаточным для правильного их совмещения.Формирование опорных напряжений, поступающих на входы 43,44 блока 4, осуществляется в блоке 8 формирова ния опорных напряжений, на вход 60 которого поступает опорное напряжение. Усилитель 56 (фиг.5) обеспечивает.двухстороннее ограничение поступающего напряжения по амплитуде, а 20 транзисторный ключ 58 формирует с этого напряжения положительные импульсы прямоугольной формы. Элемент НЕ 59 меняет фазу сформированных импульсов на 180 , в результате чего 25 на выходах 61 и 62 снимаются две последовательности прямоугольных импульсов (фиг.б, эпюры г,д), Относительно однОго из них в зависимости от напряжения рассогласования выполняется ре гулировка сдвига фазы фазовращателем 3. Прямоугольный импульс, поступивший на вход 42 (см,фиг,3) через ключ 31, подается сфазированным с сигналом рассогласования, в результате че го с выхода ключа 31 снимается последовательность импульсов, представленная на эпюре (фиг.бе)..С выхода ключа 31 напряжение подается на сглаживающий КС-фильтр 36, 40 период интегрирования которого равен 2 - 3 периодам опорного напряжения, в результате чего получается малое запаздывание, но эффективность сглаживания оказывается низкой (Фиг.бж). 45 Вместе с тем уровень пульсации (соответственно, и уровень гармоник) на выходе фильтра по сравнению с изменением входного сигнала значительно ниже (фиг.бе и ж). Это позволяет реализовать устойчивую работу апериодического звена 35 при большом коэффициенте усиления.В этом случае эффективность сглаживания определяется в основном коэфцициентом усиления, а не постоянной времени КС-цепи. Таким образом, можно обеспечить сглаживание при малом запаздывании (фиг.би) . Что касается квадргтурной сосла н)ляющей) то прп отрегулированном соо)ношении фаз среднее значение в каждом периоде демодуляции равно нулю, поскольку положительная и отрицательная частиоказываются равными между собой, но противоположными по знаку (Фнг.бз, заштрихованныечасти). Отметим, что в случае переходных режимов работы, т.е. при наличии приращений входного сигнала, эффективность подавления квадратурной составляющей оказывается недостаточной. Поэтому в блоке подавления квадратурной составляющей (Фиг.3) используется модулятор из ключей 41,38 и звена 37 из резистора 40 и конденсатора 39. Ключи 38 и 41 управляются противоположнымн напряжениями, поэтому моменты подачи сигнала на вход Фильтра 36 и на звено 37 разнесены во времени, чем исключается сквозная передача входных изменений на выход 45 блока 4, Вследствие коммутирующего действия ключей 38 и 41 сигнал рассогласования повторно модулируется (Фпг.бк), а с учетом преобразующего действия звена 37 и ключа 41 восстанавливается противофазная компонента) которая не пропускалась при однотактной демодуляции (фиг.бл), После прохождения элемента 49 противофазная компонента (фиг.бм) демодулнруется в первом выпрямителе 5 (фиг.4) ключом 47 и конденсатором 55. Прямая компонента демодулируется ключом 46 и конденсатором 55. Таким образом, конденсатор накапливает амплитуду (фиг,бн) как в, положительные, так и отрицательные полупериоды опорного напряжения, в результате чего улучшается соотношение сигнал/шум, причем эффективность сглаживания при этом возрастает.Далее напряжение рассогласования через первый сравнивающий блок б и первый сумматор 7 поступает на входширотно-импульсного модулятора 8,формирующего импульсы управлениядвигателем 9 постоянного тока, выходной вал которого через редуктор10 связан с входом измерителя 1 рас.согласования. На валу двигателя 9укреплен тахогенератор 14, которыйсовместно с диференцирующим звеном 5 и вторым выпрямителем 17 осуществляет гибкую отрицательную обратную связь, а в сочетании со звеном 15, 147" 871 64550 55 блоком 16, блоком 13, сумматором 7 положительную обратную связь.В предложенной системе повышается точность за счет эффективности фильтрации квадратурной составляющей и накопления полезного сигнала,формула изобретения 1. Следящая система, содержащая дистанционный измеритель рассогласования, опорный вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, причем выход измерителя рассогласования подключен к входу усилителя, выход которого соединен с входом фазоопережающего фильтра, подключенного выходом к входу реле реверса, выход которого соединен с входом управления направлением вращения бесконтактного двигателя постоянного тока и с первым входом блока умножения, подключенного выходом к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, первыи вход которого соединен с выходом первого выпрямителя, выход сумматора соединен с входом широтно в импульсно модулятора, подключенного выходом к информационному входу бесконтактного двигателя постоянного тока, выход которого через редуктор подключен к первому информационному входу дистанционного измерителя рассогласования, а через тахо генератор - к первому входу второго блока сравнения и входу дифференци" рующего звена, выход которого соединен с вторым входом второго блока сравнения и с входом второго выпрямителя, подключенного выходом к вто" рому входу первого выпрямителя, выход второго блока сравнения соединен с вторым входом блока умножения, второй информационный вход дистанционного измерителя рассогласования подключен к входу задания системы, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы, в нее введены фазовращатель, блок подавания квадратурной составляющей и блок формирования опорных напряжений, вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, причем первый и второй выходы блока формирования опорных напряжений соединены 1 соответственно с первыми и втооыми опорными входами блока подавления квадратурной составляющей и первоговыпрямителя, выход усилителя соединен с входом фазовращателя, подключенного выходом к информационномувходу блока подавления квадратурнойсоставляющей, выход которого соединен с информационным входом первоговыпрямителя.2. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что фазовращатель содержит четыре конденсатора, четыререзистора и операционный усилитель,причем вход фазовращателя соединеНс первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого соединен спервыми выводами первого резистораи второго конденсатора, второй вывод которого подключен к первому выводу второго резистора, подключенного вторым выводом к первым выводамтретьего конденсатора и третьего резистора и к входу операционного усилителя, выход которого соединен спервым выводом четвертого конденсатора, с вторым выводом третьего резистора и с выходом фазовращателя,вторые выводы третьего и четвертогоконденсаторов .соединены с первымвыводом четвертого резистора, второйвывод которого соединен с вторым выводом первого резистора и с общей шиной,3. Система по п.1, о т л и ч а ющ. а я с я тем, что блок подавленияквадратурной составляющей содержитпервый ключ, информационный вход которого соединен с информационнымвходом блока подавления квадратурной составляющей, первый опорныйвход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого через сглаживающий ВС-фильтрподключен к входу апериодического 5 10 15 20 25 30 35 40 звена, подключенного выходом к информационному входу второго ключа, управляющий вход которого подключен квторому опорному входу блока подавления квадратурной составляющей, выход которого соединен с выходом дифференцирующего звена, вход которогоподключен к выходам второго и третьего ключей, информационный вход последнего подключен к земляной шине,а управляющий вход - к управляющемувходу первого ключа,4. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что первый выпрямитель содержит первый и второй ключи,ъуправляющие входы которых соединенысоответственно с первым и вторымопорными входами первого выпрямителя, информационный вход которого соединен непосредственно с информационным входом первого ключа, а черезинвертор - с информационным входомвторого ключа, выход которого через 10первый резистор соединен с выходомпервого выпрямителя, с первыми выводами сглаживающего конденсатора ивторого резистора, второй вывод которого подключен к выходу первогоключа,5. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок формирования опорных напряжений содержит последовательно соединенные уснлптельограничитель, согласующий резистор,транзисторный ключ, выход которогосоединен с первым выходом блока формирования опорных напряжений, второйвыход которого соединен с выходомэлемента 1 Е, вход которого соединенс выходом транзисторного ключа.,б Составитель Е,Власовор М.Келемеш Техред М.Ходанич Корректор Л.Зайцева писно иям при Гкнт ССС гарина, 101 Производственно-издательский комбинат Патент , г, Ужгород,н н аказ 1708/4 б Тираж 788 НИИПИ Государственного комитет 113035, Москва, о иэобретениям и отк 35, Раушская наб., д