Управляемый генератор гармонических сигналов Советский патент 1991 года по МПК G06G7/22 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано, в частности, в системах векторного управления в качестве датчика функций, а также в измерительной технике в составе задающих генераторов.

Цель изобретения - повышение точности за счет повышения стабильности частоты гармонических сигналов.

На чертеже представлена функциональная схема управляемого генератора.

Генератор содержит первый и второй блоки 1,2 умножения, вход 3 регулирования частоты, первый и второй интеграторы 4 и 5. первый и второй выходы 6, 7 генератора, блок 8 задания начальных условий, стабилизатор 9 амплитуды, содержащий первый блок 10 вычисления модуля, третий и четвертый блоки 11, 12 умножения, первый пропорционально-интегральный регулятор 13 (ПИ-регулятор), блок 14 деления, вход 15 регулирования амплитуды генератора, пятый блок 16 умножения, суммирующий аперио- ди еский усилитель 17, вход 18 смещающего напряжения, первый и второй сумматоры 19 и 20, шестой и седьмой блоки 21. 22 умножения, третий сумматор 23. второй пропорционально-интегральный регулятор 24, четвертый сумматор 25, второй блок 26 вычисления модуля.

Управляемый генератор работает следу- ющим образом.

Сигнал задания ( )с входа 3 регулирования частоты, поступающий чеоез регулятор 24 и сумматор 25 на вторые входы блоков 1, 2 умножения (в виде сигнала ш), своей абсолютной величиной определяет коэффициент усиления в колебательном контуре, образованном блоком 1 умножения, интегратором 5. блоком 2 умножения и интегратором 4, и частоту генерируемых колебаний. При этом, так как выходные сигналы интеграторов 4,

00

ел

+

5(Xi sin (pi; Xz cos поступают на первые входы соответственно блоков 1,2 умножения, на вторые входы которых подается сигнал

(а)) с выхода сумматора 25, на выходах блоков 2,1 умножения получаются сигналы,пропорциональные их произведениям. Эти сигналы постулёют на входы сумматоров 20, 19, имеющих единичный коэффициент передачи по первому входу, а с их выходов поступают на входы интеграторов 4, 5 (связь между входными и выходными сигналами которых имеет вид:

-

d|

.

Сигналы, поступающие на вторые входы интеграторов 4, 5 с выходов блока 8 задания начальных условий определяют начальные значения амплитуд и фаз сигналов на выходах интеграторов 4, 5 (на выходах 6, 7). Сигналы ( ) с выходов интеграторов 4, 5 поступают на входы блока 10 вычисления модуля, выделяющего текущее значение амплитуды колебаний (р - -t ). поступающее на первый вход регулятора 13, на второй вход которого подается сигнал задания амплитуды (/зз} с входа 15. Сигнал ошибки по

амплитуде( Др рэ - р + KI /(рз -р) dr)

о

с выхода регулятора 13 поступает на второй вход блока 14 деления и нормируется делением его на величину амплитуды, поступающую на его первый вход. Сигнал относительной ошибки по амплитуде

(Др -Ј-) с выхода блока 14 деления

поступает на первый вход блока 16 умножения, коэффициент передачи которого пропорционален сигналу ( Кп V2 + ) с выхода апериодического усилителя 17. На один вход апериодического усилителя 17 подается напряжение (V2 const) с шины 18 смещающего напряжения (для обеспечения работы при частотах близких к нулю), а на

другой - сигнал ( KI -/Wo/), пропорциональный заданной частоте с выхода второго блока 26 вычисления модуля, на вход которого

подается сигнал (а,) задания частоты с входа 3 регулирования частоты генератора. Напряжение с выхода блока 16 умножения

( /2 + Ki/ftfe/ Др КпДр) поступает на вторые входы блоков 12, 11 умножения, на выходах которых при подаче на их первые входы напряжений с выходов интеграторов 5,4 формируются сигналы параметрических

обратных связей (УТкпДр ; КпДр), поступающие на вторые входы сумматоров

19 и 20. При этом знак обратных связей независимо от полярности сигнала нэ входе 3 регулирования частоты определяется по знаку ошибки амплитуды : если заданная амплитуда больше действительной амплитуды колебаний - обратные связи положительны, в противном случае - отрицательны, а при их равенстве коэффициенты обратных связей равны нулю и выходные сигналы сумматоров 19 и

20 равны входным. Коэффициент обратных связей определяется не только ошибкой по амплитуде, но и абсолютной величиной заданной частоты, в результате чего качество переходных процессов стабилизации не зависит от частоты

колебаний и порядка чередования фаз.

В результате на выходах 6, 7 генератора получаются гармонические сигналы стабильной амплитуды, равной заданной ( р рз). На выходах шестого и седьмого блоков 21, 22 умножения формируются сигналы, пропорциональные произведениям входных сигналов

со (cospi -cos9 t ); ш ( slnpi-slnpi), и на выходе третьего сумматора 23 из этих вели- чин получается сигнал текущего значения частоты

a) ( -cosyJt + ) . Этот сигнал полается на первый вход регулятора 24, на второй вход которого поступает сигнал а задания с входа 3 регулирования. Получающийся на выходе регулятора 24 разностный сигнал

Дш оЈ -ш + Кр / ()Дг

о

подается на первый вход сумматора 25. Так как на второй вход сумматора 25 подается

jf

сигнал с входа 3 регулирования частоты, то на выходе сумматора 25 формируется

суммарный сигнал (сигнал оЈ фиксирует рабочую точку на статической характеристике регулирования частоты генератора и, следовательно, регулятор 24 работает в окресностях этой точки). В результате снижаются ошибка управления (разность между заданной и действительной частотой) и чувствительность частоты к изменению параметров элементов колебательной системы.

Формула изобретения

Управляемый генератор гармонических сигналов, содержащий первый и второй интеграторы, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами

устройства и соединены с первыми входами соответственно первого и второго блоков умножения, с первыми входами соответственно третьего и четвертого блоков умножения, с первым и вторым входами первого блока вычисления модуля, выход которогосоединем с первым входом первого пропорционально-интегрального регулятора и с входом делителя блока деления, вход регулирования амплитуды генератора подключен к второму входу первого пропорционально-интегрального регулятора, выход которого соединен с входом делимого блока деления, выход которого соединен с первым входом пятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу суммирующего апериодического усилителя, а выход пятого умножения соединен с вторыми входами третьего и четвертого блоков умножения, первый вход суммирующего апериодического усилителя подключен к шине смещающего напряжения генератора, вторые входы первого и второго блоков умножения объединены, первый и второй выходы блока задания начальных условий соединены с входами задания начальных условий соответственно первого и второго интеграторов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет повышения стабильности гармонических сигналов, в него введены первый, второй, третий и четвертый сумматоры, второй блок вычисления модуля, второй пропорционально-интегральный регулятор, шестой и седьмой блоки умножения, причем выходы первого и

второго блоков умножения соединены с первыми входами соответственно первого и второго сумматоров, вторые входы которых подключены к выходам соответственно четвертого и третьего блоков умножения, а выходы первого и второго сумматоров соединены с информационными входами соответственно второго и первого интеграторов и с первыми входами соответственно шестого и седьмого блоков умножения, вторые входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго интеграторов, а выходы шестого и седьмого блоков умножения соединены соответственно с первым и вторым входами третьего сумматора, выход которого подключен к первому входу второго пропорционально- интегрального регулятора, второй вход которого подключен к входу регулирования

частоты генератора, через второй блок вычисления модуля - к второму входу суммирующего апериодического усилителя и непосредственно к первому входу четвертого сумматора, второй вход которого

соединен с выходом второго пропорционально-интегрального регулятора, а выход четвертого сумматора соединен с вторыми входами первого и втооого блоков умножения.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано, в частности, в системах векторного управления в качестве датчика функций, а также в измерительной технике в составе задающих генераторов, обеспечивающих частотную и амплитудную модуляцию. Целью изобретения является повышение точности за счет повышения стабильности частоты гармонических сигналов. Цель достигается тем, что генератор дополнительно снабжен четырьмя сумматорами, двумя блоками умножения, а также вторыми ПИ-регулятором и блоком вычисления модуля. 1ил.

уЬЦТ --ЈЛ- ЕЈ

г

18

.2J