Сравнивающее устройство для следящих систем Советский патент 1987 года по МПК G05B1/01 

Изобретение относится к автоматике и может найти применение в системах автоматического управления производственными процессами.

Известны следящие системы, в состав сравнивающих устройств которых входят задающий и измерительный фазовращатели с .подключенным к их выходам фазовым детектором. Выходной сигнал фазового детектора является одновременно и выходным сигналом сравнивающего устройства. В качестве фазовращателей используются, как правило, вращающиеся трансформаторы - сельсины и синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ). Одной из областей применения указанных сравнивающих устройств являются автоматизированные технологические комплексы, в которых работа отдельных следящих систем синхронизируется с работой других следящих систем.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства за счет использования в качестве фазовращателей вращающихся трансформаторов с однофазным или двухфазным выходом, а также сокращения количества используемых перемножителей сигналов,

На фиг. 1 изображена блок-схема сравнивающего устройства, на фиг.2 - электрическая схема варианта сравнивающего устройства.

Сравнивающее устройство (фиг.1) содержит источник 1 питания, задающий 2 и измерительный 3 фазовращатели, сумматор 4, перемножители 5 аналоговых сигналов и два входа 6 и 7, Выход 8 сумматора 4 является выходом сравнивающего устройства. Задающий 2 и измерительный 3 фазовращатели за- питываются от источника 1 питания сигналами переменного тока синусоидальной формы, могут быть выполнены в виде сельсинов 9 и 10, связанных с фазорасщепителями 11 и 12. Входы каждого перемножителя 5 сигналов соединены с одноименными выходами фазовращателей 2 и 3, число кото)ых п может быть произвольньсч, но конечным и превьшающим единицу (1 п i ). Выходы перемножителей сигналов подключены к выходам сумматора 4, выполненных на операционном усилителе 13.

Задающий фазовращатель 2 осуществляет преобразование поступающей по входу 8 сравниваемой величины м ,, в фазу выходных сигналов переменного

тока. Для сигнала, снимаемого с га-го выхода фазовращателя 2, справедливо выражение

+

Ч „

-1-- .

(1)

где А - амплитуда выходных сигналов, f - рабочая частота источника

питанияJ t - время, f - фаза сигнала на первом вы. ходе| п - количество фаз на выходе

фазовращателя.

Аналогичным образом измерительный фазовращатель 3 осуществляет преобразование поступающей по входу 7 другой сравниваемой величины у в фазовый сдвиг выходньпс сигналов

(.ь)

m

Bsin(2lift + 1,2, . .., n

.

(2)

где

Ч ,

-амплитуда выходных сигналов,

-фаза сигнала на первом выходе.

Назначением сравнивающего устрой- 0 ства (фиг. 1) является преобразование разности поступающих по входам 6 и 7 величин, определяемых выражением Ч Р2 -- Чз(3)

в сигнал постоянного тока на выходе 5 8 сумматора 4.

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал всего устройства является суммой выходных сигналов пе- 0 ремножителей 5

и„

и

(.5)

(4)

1т, 1

В СВОЮ очередь,, снимаемые с выходов перемножителей 5 сигналы равны произведениям сигналов (1) и (2), снимаемых с одноименных выходов фазовращателей 2 и 3

(5) (2) (Ъ1

и и и, ; ,2,,..,п (5),

Выражение (4) для выходного сигнала с учетом выражений (1),(2), (3) и (5), а также тригонометрического соотношения

sind sin /3 - I cos(o( - p) - ((Л + /3 )|

- cos

может быть преобразовано к виду Uebix С + D

31328791

где С - полезная составляющая выходного сигнала, определяемая вьфажением

и 5 ще ке не

С -АВ cos Lf,

D - пульсирующая составляющая выходного сигнала, определяемая выражением

АВ D - cos(4Ji ft + ч + f +

, гп

+ 2ji -) п

При п 2 составляющая D тождественно равна нулю, что можно доказать представив ее в виде суммы векторов.

мени RC-цепочки равна Т 1/2и при рабочей частоте f 50 Гц со тавляет 0,00328 с, т.е. исчисляется тысячными долями секунды. ИнерционЕсли п 2, вектор D равен сумме двух векторов, равных по модулю, но обратных по знаку, следовательно, модуль суммарного вектора равен нулю, гг о „ с - 7п ность приводных, двигателей следящих При п 2 вектор D являет собой замк-

нутый правильный п-угольник, (т.е. имеющий п равных сторон и столько же равных углов), поэтому его модуль также равен нулю.

систем с датчиками на сельсинах обыч но измеряется десятыми долями или целыми секундами, в сравнении с чем инерционностью фазорасщепителей мож- 25 но пренебречь.

Отсюда следует; что

вых f АВ COSV,

т.е. устройство осуществляет преобразование сравниваемых величин в постоянный ток с безынерционным подавлением пульсаций при любом конечном п, превьтающем единицу.

Практическая реализация сравнивающего устройства наиболее проста при п 2 (фиг. 2).

На фиг. 2 изображена электрическая схема варианта устройства, в котором фазовращатели 2 и 3 выполнены в виде сельсинов 9 и 10 с подключенными к их выходам фазорасщепителями 11 и 12. Источник 1 питания - трехфазная элект-. рическая сеть, а сумматор 4 выполнен на операционном усилителе 13.

Фазорасщепителн 11 и 12 осущес.тв- ляют преобразование выходного сигнала сельсина в два сигнала одинаковой амплитуды, сдвинутых между собой по

jr

фазе на - рад. Они выполнены по общеизвестной схеме в виде фазосдвигаю- щей RC-цепочки, подключенной к обмотке трансформатора с отводом от средней точки. Фазовый сдвиг в - рад.

обеспечивается при следующих парамет- рах фазосдвигающей цепочки: 2iffR C

л

- 1 . .

Наличие RC-цепочки в фазорасщепи- телях н.е оказьгоает существенного влияния на динамическую точность срав- ниваклцего устройства. Постоянная вре

мени RC-цепочки равна Т 1/2iif и при рабочей частоте f 50 Гц составляет 0,00328 с, т.е. исчисляется тысячными долями секунды. Инерционность приводных, двигателей следящих

7п ность приводных, двигателей следящих

систем с датчиками на сельсинах обычно измеряется десятыми долями или целыми секундами, в сравнении с чем инерционностью фазорасщепителей мож- 25 но пренебречь.

35

Формула изобретения

Сравнивающее устройство для следя- 30 щих систем, содержащее задающий и измерительный фазовращатели с п-фазны- ми выходами, подключенные к общему источнику питания, сумматор и п перемножителей сигналов, входы каждого из которых соединены с одноименными выходами задающего и измерительного фазовращателей, а выходы подключены к входам сумматора, отличающееся тем, что, с целью упро- 40 щения конструкции устройства, фазовращатели содержат сельсин с бдно- фазным выходом и фазорасщепитель лходного сигнала на п выходных сигналов с фазовым сдвигом мелзду ними,

45 равными - (п 2) рад, причем вход

фазорасщепителя сельсина.

подключен к выходу

/

f

i I

-Н 5 И

L.

/

N|/

/

Изобретение может быть использовано 13 следящих системах для выделения сигнала рассогласования с бе- зынерционньм подавлением пульсаций . Цель изобретения состоит в упрощении конструкции устройства. Устройство содержит фазовращатели с п-фазными выходами и п блоков перемножения с подключенным к их выходам сумматором. Входы блоков перемножения соединены с одноименными выходами фазовращателей. Фазовый сдвиг между выходными сигналами каждого фазовращателя равен /п рад, а количество фаз п равно двум или больше двух. 2 ил. §

L±....iJ

Редактор О,Головач

Заказ 3488/50Тираж 863Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам и:зобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35,, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул,Проектная, 4

Фиг. 2

Составитель П„Кудрявцев

Техред М.Ходанич Корректор Н.Муска