Устройство компенсации помех (его варианты) Советский патент 1984 года по МПК G05B5/01 

со

CXi 05

аг,Г

с целью повышения эффективности и стабильности параметров устройства, в нем дополнительно установлены источник постоянного напряжения, преобразователь переменного напряжения в постоянное и интегратор, первым входом подключенный к выходу источника постоянного напряжения, вторым входом через преобразователь 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 синусно-косинусный вращающийся трансформатор, первым выходом подключенный к первому входу первого коммутатора, а вторымк второму входу первого коммутатора и входу формирователя сигналов коммутации.

1

Изобретение относится к устройствам компенсации помех и может быть использовано в следящих системах переменного тока для подавления квадратных помех, содержащихся в выходных сигналах индукционных датчиков, угла.

Известно устройство компенсации помех,содержащее синусно-косинусный вращающийся трансформатор (CKBTJ, управляемый фазовращатель, Лазочувствительный выпрямитель Cl.

Недостатком этого устройства является нестабильность его параметров, т.е. изменение фазы выходного напряжения при изменении коэффициента трансформации и напряжения питания.

Известно устройство компенсации помех, содержащее последовательно. соединенные датчик угла (например, СКВТ), первый коммутатор, блок памя4.Устройство по ПП.1 и 2, о т личающееся тем, что 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 фазовращателя.

к сигнальному и управлянлцему входам фазочувствительного выпрямителя.

ти, первое корректирующее звено, второй коммутатор, ,второе корректирующее звено, третий коммутатор и усилитель, а также источник переменного напряжения, подключенный через блок питания к датчику угла, а через фазосдвигающее звено к управляющим входам коммутатора 2.

Недостатками этого устройства являются малая эффективность компенсации помех и высокая нестабильность параметров устройства, обусловленная изменением внешних факторов, таких, например, как напряжение -питания .

5 Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство компенсации помех, содержащее последовательно соединенные датчик угла (например, СКВТ), первый

0 коммутатор, блок памяти, первое корректирующее звено, второй коммутатор, второе корректирующее звено, третий коммутатор и усилитель, а также источник переменного напряжения, подключенный через блок питания к электрическим входам датчика угла а через первый и второй формирователи сигналов коммутации - к управляющим входам соответствующих коммутаторов СЗ, Однако известное устройство характеризуется мгшой эффективностью подавления помех и недостаточной стабильностью коэффициента передачи вследствие зависимости выходного напряжения устройства от напряжения питания и коэффициента передачи СКВТ. Целью изобретения является повыше ние эффективности и стабильности параметров устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве компенсации помех по первому варианту,содержащем блок памяти, первый коммутатор, выходом подключенный через корректирующее звено к входу второго коммутато ра, и источник переменного напряжения, выходом подключенный через бло питания к электрическим входам СКВТ а через формирователь сигналов коммутации - к управляющим входам перво го и второго коммутаторов, дополнительно установлены источник постоян ного напряжения, преобразователь переменного напряжения в постоянное и интегратор, первым входом подключенный к выходу источника напряжения, вторым входом через преобразователь переменного напряжения в постоянное - к второму выходу второго коммутатора, а выходом - к второму входу корректирующего звена, вход блока памяти подключен к первому вы ходу второго коммутатора, а выходы СКВТ подключены к соответствующим сигнальным входам первого коммутато pa. В устройстве компенсации помех по второму варианту дополнительно установлены источник постоянного напряжения, преобразователь переменно го напряжения в постоянное и интегра тор, первым входом подключенный к выходу источника постоянного напряжения, вторым входом через преобраз ватель переменного напряжения в стоянное - 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. 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 первЪго фазовращателя. Причем формирователь сигналов коммутации дополнительно содержит последовательно соединенные второй фазовращатель и второй формирователь прямоугольного напряжения , выходом подключенный к второму выходу формирователя сигналов коммутации, вход которого соединен с входом второго фазовращателя. Второй выход формирователя сигналов коммутации соединен с вторым входом преобразователя переменного напряжения в постоянное. Преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит последовательно соединенные фазочувствительный выпрямитель и блок выделения 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.З и 4 - структурные схемы 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 котимутации, 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 вторым 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 6, 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, СКВТдатчик 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 корректирунадего звена 7 может быть использован блок умножения.

Устройство по первому варианту работает следующим,образом.

Подавление квадратурной помехи, содержащейсяв выходном напряжении СКВТ 1 , осуществляется за счет использования информации с первой (.синус-гной ) оЪмотки СКВТ 1 в те же моменты времени, когда синфазное напряжение, содержащее информацию об угле поворота вала СКВТ 1, достигает амплитудного значения. Квадратурное напряжение при з;том равно нулю и на выходное напряжение устройства не влияет.

Когчмутаторы 2 и 6 подключают на время t«T, где Т - период переменного напряжения, блок 3 памяти через корректирукядее 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 6 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 меньшей 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 сигнсШов 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 формирова5 тель 4. С выходаформирователя 4 импульсное напряжение поступает на - управляющие входы коммутаторов 2 и 6. Напряжение, формирующееся на выходе блока 3 памяти,равно

0 бы.питЧр- ° (« где d - угол поворота вала СКВТ 1; Ч. - фаза переменного напряжения источника 21; тр фаза выходного напряжения 5 СКВТ 1;

Кур - коэффициент передачи СКВТ 1 пит амплитуда переменного напряжения на выходе источника 21; 0 масштабный коэффициент корректирующего звена 7; и - напряжение на втором входе

корректируквдего звена 7. После переключения коммутаторов 5 2 и 6 к первому входу корректирующего звена 7 подключается вторая (косинусная) обмотка СКВТ 1, а к входу преобр азователя 10 - выход корректирующего звена 7. При этом замыкаQ ется контур, в который входят корректирующее звено 7, преобразователь 10 и интегратор 8.

В установившемся режиме напряжение Ug на выходе интегратора 8 постоянно, а на входе - разность напряже нийЦд-ид,поступакадих .с выходов преобразователя 10 и источника,9 постоян,ного напряжения, разна нулю(Цр-ид 0). При этом

- .,AV . (21;

где К - коэффициент передачи преобразователя 10.

Установившееся значение U определяется из формулы f2) с учетом то5 - -° . ,,

где Ug - напряжение источника 9 постоянного напряжения.

При подстановке выражения (3) в 0 формулу (1)получается значение выходного напряжения предлагаемого устройства ,.„,„,,.у ., и Дит тр с rpl зми 9 в% питЧр е мнЧр t ctcos((). (41

Из выражения (4) видно, что напряжение на выходе устройства не Зависит от переменного напряжения источ0 ника 21Upj, и коэффициента передачи КТР СКВТ 1.

Так как предлагаемое устройство предназначено для работы в системах автоматического управления в

5 сигнала ошибки, величина которой не

превышает единиц градусов, то замена угла ошибки его тангенсом дает небольшую погрешность и допустима.

Для устройства на фиг.2 характерна зависимость его выходного напряжения от фазы выходного напряжения СКВТ 1 (см.выражение 4).

Для исключения влияния фазы напряжения СКВТ 1 на выходное напряжение могут быть использованы устройства, схемы которых приведены на фиг,2 и 5

Устройство, представленное на фиг,5, состоит из тех же блоков, что и первый вариант устройства (фиг.1). Отличие заключается в том, что преобразователь переменного напряжения в постоянное выполнен в виде последовательно соединенных фазочувствительного выпрямителя 22 и блока 23 выделениямодуля, а формирователь 4 сигналов коммутации дополнительно содержит последовательно включенные второй фазовршцатель 24 и второй формирователь 25 прямоугольного напряжения. При этом управлякиций вход фазочувствительного выпрямителя 22 подключен к второму выходу Формирователя 4. Напряжение на выходе преобразователя 10 в случае равно

I )K,p, (5)

а напряжение на выходе устройства U,

(М

вы.

яр

Из выражения (61 видно, что выходное напряжение в предлагаемом устройстве компенсации помехи (фиг.51 не зависит от фазы выходного напряжения СКВТ 1.

Устройство по второму варианту (фиг.2) состоит из тех же блоков, что и устройство по первому варианту (фиг.1). Отличие заключается в том, что вход формирователя 2 сигналов коммутации подключен -к выходу источника переменного напряжения через последовательно соединенные СКВТ 1 и блок 5 питания, СКВТ 1 и косинусную обмотку СКВТ 1. При таком соединении фаза выходного напряжения формирователя 4 изменяется синхронно с фазой выходных напряжеНИИ СКВТ 1, а выходные импульсы

формирователя 4 по времени совпадают с амплитудными значениями напряжения первой (синуснойJ обмотки СКВТ 1. Из чего следует, что амплитуда выходного напряжения блока 3 памяти не зависит от изменения фазы выходного напряжения СКВТ 1. Устройство (фиг.21 целесообразно применять в следящих системах с ограниченным углом поворота. Практически вопрос о выборе и применении предлагаемого устройства (фиг.1, 2 и 5 необходимо решать с учетом конкретных параметров СКВТ 1 и всей системы автоматического управления в целом. Если фазовая нестабильность напряжения СКВТ 1 невелика, целесообразнее использовать второй вариант предлагаемого устройства (см, фиг.2/, так как оно проще в реализации.

Положительный эффект от использования предлагаемого технического решения заключается в повышении стабильности коэффициента передачи устройства компенсации (квадратурной помехи при работе его совместно с СКВТ 1, имеющего нестабильные параметры. Например, при изменении напряжения питания СКВТ 1 на 10% коэффициент передачи известного устройства так же изменяется на 10%, а коэффициент передачи предлагаемой: устройств - менее чем на 2%. При изменении фазы выходного напряжения СКВТ 1 на 30° коэффициент передачи известного устройства изменяется более, чем на 10%, а коэффициент передачи второго из предлагаемых устройств менее, чем на 2%. Таким образом, стабильность коэффициента передачи предлагаемого устройства пршдерно в пять раз выше известного. Примерно во столько же раз в предлагаемом устройстве выше эффективность подавления квадратурной помехи по сравнению с известным устройством.

о

Следовательно, без ущерба для качества системы автоматического управления, в ней можно использовать более дешевые и малогабаритные СКВТ, имеющие нестабильные коэффициент передачи и фазовый сдвиг выходного напряжения.

Stn

19

17

фиг.2

9иг 3

18

ZO

ФигЛ

Фи,У