Импульсно-фазовая следящая система Советский патент 1984 года по МПК G05B11/26 

Изобретение относится к автоматик и может найти применение в импульсно фазовых системах автоматического управления и регулирования с фазовым датчиками обратной связи: вращающими трансформаторами, редусинами, индукто синами. Известна следящая система, содержащая генератор тактовых импульсов, подключенный к первому входу фазового дискриминатора через канал задания, а ко второму входу - через канал обратной связи tl JУказанная система отличается мало точностью слежения. Известна импульсно-фазовая следящая система, содержащая последовательно соединенные генератор тактовы импульсов, делитель частоты, первый триггер, первый усилитель, первый фильтр, вращающийся трансформатор, пороговьй элемент, фазовый дискриминатор и последовательно соединенные второй триггер,, второй усилитель и второй фильтр, причем генератор такtoBbtx импульсов вторым выходом подключен через канал задания к второму входу фазового дискриминатора, второ выход делителя частоты подсоединен к первому входу второго триггера,трети выход делителя частоты - к второму входу первого триггера, четвертый выход делителя частоты - к второму входу второго триггера, выход второго фильтра подключен к второму входу вращающегося трансформатораГ2. Известная система характеризуется недостаточной точностью вследствие нестабильности амплитуд напряжения, питающих обмотки вращающегося трансформатора, что вызвано разбросом параметров аналоговых элементов канала обратной связи - усилителей и фильтров, температурным дрейфом и методической погрешностью выходного напряжения триггеров. Целью изобретения является повыше ние точности системы путем выравнива ния амплитуд питающих напряжений вращающегося трансформатора. Поставленная цель достигается тем что в импульсно-фазовую следящую систему введены блок выборки и хране ния, блок аналоговых ключей и блок управления ключами, первый вход блока управления ключами соединен с пер вым выходом второго триггера TI первы входом блока аналоговых ключей, второй вход блока управления ключами с первым выходом первого триггера, третий вход блока управления ключами с вторым выходом первого триггера, четвертый вход блока управления ключами - с вторым выходом второго триггера, второй вход блока аналоговых ключей - с выходом первого фильтра, третий вход блока аналоговых ключей - с выходом второго фильтра, первый выход блока аналоговых ключей подключен к четвертому входу этого же блока через блок выборки и хранения, второй выход блока аналоговых ключей связан с вторым входом второго усилителя. Сущность изобретения заключается в . том, что ошибка в виде разности амплитуд напряжений, питающих обмотки вращающегося трансформатора, автоматически выявляется и корректируется в течение одного периода питающего напряжения без существенного усложнения схемы. Благодаря этому удается повысить точность системы и достоверность сигнала обратной связи. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой системы; на фиг. 2 временные диаграммы работы системы; на фиг. 3 - схемы исполнения новых блоков. Импульсно-фазовая следящая система содержит генератор тактовых импульсов 1, канал задания 2, фазовый дискриминатор 3, делитель частоты 4, первый и второй триггеры 5, 6, первый и второй усилители 7, 8, первый и второй фильтры 9, 10, вращающийся трансформатор 11, пороговый элемент 12, блок управления ключами 13, блок аналоговых ключей 14, блок выборки и хранения 15, триггеры 16, 17, ключи 18, 19 и 20, конденсатор 21, резисторы 22 - 25, усилители 26 и 27. Первый выход генератора тактовьк импульсов 1 через канал задания 2 соединен с первым входом фазового дискриминатора 3, а второй выход подключен к входу делителя частоты 4, который делит частоту генератора 1 на N (например N 360, т.е. один импульс соответствует одному электрическому градусу) и имеет две пары выходов. Первая пара выходов (и,с) участвует в формировании косинусоидального питающего напряжения А cos uit (фиг. 2): первый импульс а поступает на S-вход первого триггера 5, открывая его, а приходящий позднее на R-вxoдN/2-й импульс (в нашем примере 180-й) закрывает его. Сформиропаннъ1й меандр усиливается первым усилителем 7, а на первом фильтре 9 из него выделяет ся первая гармоника, питающая первую обмотку вращающегося трансформатора 11. Вторая пара выходов (b,d) делителя частоты А участвует в формирова нии синусоидального питающего напряжения В siniut (см. фиг. 2): импульс (в нашем примере 90-й) откры вает второй триггер 6, тогда как 3 N/4-й импульс (270-й) закрывает его. Сформированный меандр поступает чере второй усилитель 8 и фильтр 10 на вторую обмотку вращающегося трансфор матора 11. Одновременно с формированием питающих напряжений триггеры 5 и 6 через блок управления ключами 13 и бло аналоговых ключей 14 управляют сравнением этих напряжений в блоке 15, хранением результата и вьщачей его на коррекцию усилителя 8. Для этого в интервале времени (см. фиг. 2) присутствует разрешающий потенциал на первом выходе блока управления ключами 13, благодаря которому сигнал - В sihuit через блок аналоговых ключей 14 записьтается в блоке выборки и хранения 15. В интервале времени tjtj разрешающий потенциал присутствует на втором выход блока управления ключами 13, благода ря чему сигнал +А coswt через блок аналоговых ключей 14 поступает в блок выборки и хранения 15, где вычитается из сигнала (В). К моменту ty в блоке 15 формируется разность (А-В),. которая хранится здесь в тече ние периода t,t и одновременно через блок аналоговых ключей 14 поступает на вход усилителя 8 для коррекции. Таким образом, изобретение позволяет охватить цепь формирования синусоидального напряжения отрицательной обратной связью по разности амплитуд двух каналов, обеспечивая этим идентичность питающих напряжений. Рассмотрим более подробно работу вновь введенных блоков на уровне принципиальной схемы (фиг. 3). В момент времени t триггер 16 блока 13 по S-входу напряжением, соответствующим логическому О, устанавливается в состояние 1. Сигнал 1 поступает на управляющий вход ключа 19блока 14 и замыкает его, передавая на первый вход блока выборки и хранения 15 напряжение В sinut. На интервале времени tj,t,j происходит выборка измеряемого напряжения В sinujt, в процессе которой конденсатор 21 блока 15 заряжается до значения (В). В момент tj размыкается ключ 19, так как на R-вход триггера 16 поступает О с инверсного выхода триггера 5. Одновременно на управляющий вход ключа 20блока 14 поступает с выхода триггера 17 блока 13 напряжение, соответствующее логической 1. Ключ 20 открывается и передает на второй вход блока выборки и хранения 15 напряжение А coswt с выхода фильтра 9. Так как в момент коммутации ключей t на конденсаторе 21 было отрицательное напряжение, равное по величине амплитуде сигнала (В) с выхода фильтра 10, то при подаче на второй вход блока 15 положительной полуволны сигнала А COSWC происходит перезаряд конденсатора 21. В момент времени tj напряжение на конденсаторе 21 равно разности амплитуд срапниваемых напряжений (А-В) с соответствующим знаком. Напряжение логического О с инверсного выхода триггера 6 по R-входу сбросит триггер 17 в состояние О, размыкая ключ 20. В блоке 15 начинается процесс хранения результата сравнения. Для того, чтобы обеспечить требуемое равенство , результат сравнения через ключ 18 блока 14 подается на входной каскад усилителя 8 во время положительного импульса на прямом выходе триггера 6 ( фиг. 2). Во входном каскаде усилителя 8 сигнал коррекции алгебраически складывается с входным сигналом. Коэффициент усиления по цепи отрицательной обратной связи определяется отношением сопротивлений резисторов 22 н 24. Применение предлагаемого устройства позволит существенно повысить точность управления.

5 .1

I

2T

1Z

Bsintit

w

ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ : СИСТЕМА, содержащая последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты, первый триггер, первый усилитель, первый фильтр, вращающийся трансформатор, пороговый элемент, фазовый дискриминатор и последовательно соединенные второй триггер, второй усилитель и второй фильтр, причем генератор тактовых импульсов вторым выходом подключен череэ канал задания к второму вх.оду фазового дискриминатора, второй выход делителя частоты подсоединен к первому входу второго триггера, третий выход делителя частоты - к второму входу первого триггера, четвертый выход делителя частоты - к второму входу второго триггера, выход второго фильтра подключен к второму входу вращающегося транформатора, отличающаяся тем, что, с целью повышения ТОЧНОСТИ системы, в нее введены блок, выборки и хранения, блок аналоговых ключей и блок управления ключами, первый вход блока управления ключами соединен с первым вьтодом второго триггера и первым входом блока аналоговых ключей, второй вход блока управления ключами - с первым вьркодом первого триггера, третий (Л вход блока управления ключами - с втос рым выходом первого триггера, четвертый вход блока управления ключами - с вторым выходом второго триггера, второй вход блока аналоговых ключей - с выходом первого фильтра, третий вход блока аналоговых ключей - с выходом второго фильтра, первый выход блока со аналоговых ключей подключен к четверел тому входу блока аналоговых ключей через блок выборки и хранения, второй оо выход блока аналоговых ключей связан с вторым входом второго усилителя.

13

Фи1.1

Bbtxf

ut.Z

г С пряно to h/xodaf

иг.З 8 (Входной каскад) - С выхода Ю С Выхода 9