Усилитель мощности класса Д Советский патент 1987 года по МПК H03F3/217 

Изобретение относится к техническим средствам нелинейной Коррекции характеристик систем автоматического управления, .может быть использовано в системах управления грузовыми лебедками и является усовершенствованием усилителя по авт.св. № 1123091.

Цель изобретения - повьшение статической точности усилителя.

На фиг. 1 показана -структурная схема усилителя; на фиг. 2 - статическая характеристика усилителя; на фиг. 3 - структурная схема системы

автоматиЧеского управления, в которой 5 разно до амплитуды выходного напряжеиспользуется усилитель; на фиг. 4 - эпюра напряжения, поясняющая работу усилителя.

Усилитель содержит генератор 1 пи- лообразногр напряжения, входной компаратор 2, сумматор 3, выходной усилитель 4, источник 5 смещения, нагруз- ку усилителя 6, ограничитель 7, суммирующее устройство 8, формирова20

ния, соизмеримого с напряжением тро- гания нагрузки 13 системы, а далее усиливают по линейному закону (фиг. 2). Для этого на выходе суммирующего устройства 8 в усилителе 10 формируют треугольное напряжение, вершина которого смещена относительно нулевого уровня. С выхода суммирующего устройства 8 пилообразное наптель 9 напряжения смещения, усилитель 25 ряжение подают на второй вход сумма10, испольнител1гное устройство 11, редуктор 12, нагрузку 13 системы, датчик 14 обратной связи, задатчик 15, измеритель 16 рассогласования.

На фиг. 1-4 приняты обозначения; U; - выходное напряжение i-ro бло- t - время, UTP -напряжения трока,

гания исполнительного устройства 11, и.„ - напряжение зоны нечувствительности усилителя.

Усилитель работает следующим образом.

Работа усилителя рассматривается в составе системы автоматического управления.

С задатчика 15 управляющее напряжение, выражающее алгоритм работы системы, подают на первьй вход измерителя 16 рассогласования, на второй

вход которого подают сигнал обратной жения, поступающего с ограничителя 7,

связи с датчика 14, который через редуктор 12 соединен с нагрузкой 13 системы. В измерителе 16 рассогласования формируют сигнал рассогласования, характеризующий отклонение фактического значения регулируемой величины от заданного значения. Этот сигнал рассогласования усиливают усилителем 10 и подают на исполнительное устройство 11, которое перемещает нагрузку 13 системы в сторону уменьшения сигнала рассогласования.

Пока напряжение на выходе усилителя 10 не превышает напряжение трога50

55

после чего выходное напряжение усилителя 10 возрастает скачкообразно до амплитуды, равной напряжению тро- гания исполнительного устройства 11, С дальнейшим увеличением амплитуды сигнала рассогласования U,g длительность выходных импульсов входного компаратора 2 и, следовательно, на выходе выходного усилителя 4 растет пропорционально амплитуде сигнала рассогласования U,g до полного заполнения, т.е. зависимость выходного

напряжения и ,д усилителя 1U от сигнала рассогласования и, будет соот

ния нагрузки 13 системы, последняя неподвижна. Зона нечувствительности определяет статическую ошибку системы управления. При линейном коэффициенте усиления усилителя 10 ошибка уменьшается пропорционально коэффициенту усиления, но его значение не может быть больше определенной величины, так как влияет на устойчивость системы управления.

Для уменьшения статической ошибки сигнал рассогласования при амплитуде, близкой к нулю, усиливают скачкооб0

ния, соизмеримого с напряжением тро- гания нагрузки 13 системы, а далее усиливают по линейному закону (фиг. 2). Для этого на выходе суммирующего устройства 8 в усилителе 10 формируют треугольное напряжение, вершина которого смещена относительно нулевого уровня. С выхода суммирующего устройства 8 пилообразное наптора 3, на первый вход которого подают постоянное напряжение с источника 5 смещения. После прохождения суммарного напряжения через ограничи- 30 тель 7 формируют усеченное треугольное напряжение, форма которого приведена на фиг. 4 и которое подают на вход входного компаратора 2. Это напряжение является запирающим для усилителя 10 (на выходе входного компаратора 2 напряжение запирает выходные каскады усилителя 10).

35

При поступлении на второй вход компаратора 2 сигнала рассогласования U,g отпирающей полярности его состояние не изменится до того момента, пока амплитуда сигнала рассогласования Ujg не превысит амплитуды напря50

55

после чего выходное напряжение усилителя 10 возрастает скачкообразно до амплитуды, равной напряжению тро- гания исполнительного устройства 11, С дальнейшим увеличением амплитуды сигнала рассогласования U,g длительность выходных импульсов входного компаратора 2 и, следовательно, на выходе выходного усилителя 4 растет пропорционально амплитуде сигнала рассогласования U,g до полного заполнения, т.е. зависимость выходного

напряжения и ,д усилителя 1U от сигнала рассогласования и, будет соот31

ветствовать приведенной на фиг. 2 характеристике.

Таким образом, при подаче сигнала рассогласования, амплитуда которого меньше зоны нечувствительности усилителя 10, устанавливаемой источником 5 смещения, на нагрузке усилителя 6 напряжение отсутствует. При дальнейшем увеличении сигнала рассог- ласования на нагрузке усилителя 6 появляются импульсы, длительность которых рпределяется формирователем 9 напряжения смещения и при дальнейшем увеличении сигнала рассогласования длительность импульсов линейно увели- .чивается до полного их заполнения.

За счет того, что в момент отпирания входного компаратора 2 появля- ются импульсы определенной длительности, на исполнительном устройстве

98

11 формируется напряжение, среднее значение которого близко к его напряжению трогания, чем устраняется зона нечувствительности системы, вызванна моментом сопротивления нагрузки.

Формула изобретения

Усилитель мощности класса Д по -авт.св. № 1123091, отличающийся тем, что, с целью повышения статической точности усилителя, в нем дополнительно установлены сумми ующее устройство и формирователь напряжения смещения, причем выход генератора пилообразного напряжения соединен с вторьм входом сумматора через переход первый вход-выход суммирующего устройства, второй вход которого подключен к выходу формирователя напряжения смещения.

Раг./

Фаг. 2

7

Составитель Г. Нефедова Редактор А. КозоризТехред М.Ходанич

, ,.в«. -- - - ™ - -«Заказ 4054/54 Тираж 901Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Пройзводственно-полИ

графическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 4

Изобретение относится к техническим средствам нелинейной коррекции характеристик систем автоматического управления, может быть использовано в системах управления грузовыми лебедками и является усовершенствованием усилителя по авт.св. №1123091. Целью изобретения является повьшение статической точности усилителя. Поставленная цель достигается за счет того, что сигнал рассогласования, которьй является входным сигналом усилителя, сравнивается в усилителе с заданным пороговым значением. Если сигнал рассогласования меньше этого значения, то на выходе усилителя формируется нулевой сигнал, при равенстве сигнала рассогласования пороговому значению на выходе усилителя формируется скачкообразный сигнал, равный по величине сигналу трогания исполнительного механизма. Если сигнал рассогласования больше порогового значения, то выходной сигнал усилителя меняется по линейному закону. 4 ил. с 00 05 ;о оо N)