УСТРОЙСТВО для РАСКАЧКИ СЛЕДЯЩИХ СИСТЕМ"— Советский патент 1972 года по МПК G05B23/00 

Изобретение относится к средствам контроля .и испытания следящих систем и может быть использовано, например для раскачки индекса команд в а1виационных приборах, для тренировки любого функционального элемента в электронных потенциометрах, мостах и следящих системах.

В известных устройствах для раскачки следящих систем, содержащих блок сравнения, преобразователь, фазочувствительный усилитель, подключенный к исполиительному реверси1вному двигателю, и элемент основной обратной связи, процесс раскачки осуществляется вручную.

В целях автоматизации данного процесса и ириближения условий испытания систем к реальным условиям эксплуатации, предлагае-мое изобретение позволяет: а) полностью автоматизировать данный процесс; б) обеспечить высокую точность пределов зан раскачки с перемещением зоны по все.му диапазону раскачки; в) полностью имитировать режим слежения; г) испытать любой элемент следящей системы. Это достигается тем, что устройство содержит элемент дополнительной обратной связи, блок коммутации и второй блок сравнения, вход которого подключен к элементу основной обратной связи и входу первого блока сравнения, причем выходы блоков сравнения через блок коммутации и преобразователь подключены ко входу фазочувств«тельного усилителя, выход которого через эле.мент доиолнительной обратной связи соединен с управляющим входо.м блока коммутации.

На фиг. I приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 приведена его принципиальная электрическая схема.

На блок-схеме приняты следующие обозначения: блоки /, 2 сравнения; блок 3 коммутации; преобразователь 4; фазочувствительный усилитель 5; реверсивный двигатель 6; элемент 7 дополнительной обратной связи; элемент 8 основной обратной связи.

Блок / сравнения выполнен в виде одинарного моста начала зоны раскачки, состоящего из потенциометров 9 и 10 (см. фиг. 2), входная диагональ которого к-d, а выходная - щетки потенциометров 9 и 10, где

потенциометр 9 задает начало зоны раскачки, а потенциометр 10 отыскивает начало зоны раскачки. Блок 2 сравнения выполнен в виде одинарного .моста конца зоны раскачки, состоящего из потенциометров 11 и 10, входная

диагональ которого к-d, а выходная диагональ - щетки потенциометров // и 10, где потенциометр // задает конец зоны раскачки, а потенциометр 10 отыскивает конец зоны раскачки. Блок 3 коммутации включает в сеэлектромагнитных реле 14 н 15 и кнопки /б и 17. Контакты электромагнитных реле служат для выведения системы из устойчивых состояний, а кнопки-для коммутации схемы во время задачи зон раскачки.

Преобразователь 4 выполнен в виде преобразующеч;огласующего элемента, включающего в себя диодный ограничитель 18, тумблер 19, ви.бропреобразователь 20, трансформатор 21, и служит для преобразования сигнала постоянного тока в сигнал переменного тока, когда мосты питаются постоянным током, и для согласования мостов с усилителем 22, когда мосты питаются переменным током. Фазочуествительный усилитель 22 слул ит для усиления переменного сигнала, в устройстве может применяться любой типовой фазочувствительяой усилитель, .в зависимости от нагруженного на него электродвигателя 23.

Реверсивный электродвигатель 23, как правило, применяется совместно с потенциометром 10. Элемент 7 дополнительной обратной связи включает в себя трансформатор 24, транзисторы 25 и 26, о бмотки электромагнитных реле 14 и 15, полупроводниковые диоды 27 и 28 и служит для осуществления обратной связи с выхода усилителя 22 на блок коммутации.

Элемент основной обратной связи выходом системы со входом изображен пунктирной линией, связывающей электродвигатель 23 с потенциометром 10. Блок питания, .выключающий в себя источник постоянного напряжения, трансформатор 29 и тумблер 30, служит для питания устройства нео бходимыми напряжениями. Блок для отсчета циклов включает в себя импульсный счетчик 31 и нормально открытый контакт 32 электромагнитного реле 14.

Для питан-ия мостов постоянным током тумблеры 19 и 30 устанавливают в положение, указанное на фиг. 2. Для питания переменным током туМблеры 19 и 30 устанавливают в противоположное положение (см. фиг. 2-верхнее положение).

Устройство работает следующим образом (мосты питаются постоянным током).

Щетку потенциометра 9 устанавливают в такое положение, что в выходной диагонали моста начала зоны раскачки э.д.с. 9,, когда потенциометр 10 находится в крайнем положении со стороны вершины d диагонали к-d. Любое другое положение щетки потенциометра 10 вызовет ток от щетки потенциометра 9 через нормально замкнутый контакт 12 электромагнитного реле 14, кнопку 16, диодный ограеичитель 18 к щетке потенциометра 10. Щетку потенциометра // устанавливают в такое положение, что в выходной диагонали моста конца зоны раскачки э.д.с. ЕП, 10 0, когда потенциометр 10 находится в крайнем полжонвии со стороны вершины К диaгoнav и к-d.

ра 10 вызовет ток от щетки потенциометра 10 через диодный ограничитель 18, кнопку 17, нормально замкнутый контакт 13 электромагнитного реле 15 к щетке нотенциометра 11. Из ужазанного можно сделать вывод, что через диодный ограничитель 18 в данный момент времени протекают токи г/д и г/ц выходных диагоналей обоих мостов, причем в противоположном направлении. Если в данный момент времени г/э уц, то на диодном ограничителе 18 выделится сигнал постоянного тока, нолярность которого совпадает с током. Преобразующе-согласующий элемент преобразует этот сигнал в сигнал неременпого тока вида: U (У sin (wt + 0), т. е. начальная фаза равна нулю, и выдает на фазочувСтвительный усилитель 22. Усиленный сигнал поступит на обмотку управления электродвигателя 23 и на трансформатор 24,

т. е. на элемент дополнительной обратной связи.

Сочетание переменных напряжений, поданных на транзисторы 25 и 26 от трансформаторов 24 и 29, образует постоянный ток,

который через полупроводниковый диод 28 включит электромагнитное реле 15, которое в свою очередь, разорвет свой нормально замкнутый контакт 13 в цепи потенциометра 11. Мост конца зоны раскачки выключится

ИЗ схемы, а электродвигатель 25.начнет перемещать щетку потенциометра 10 к вер-шине d диагонали к-d, так как система начнет искать равновесное состояние.

Как только э.д.с. EQ, 10 0, электродвигатель 23 остановится, и сигнал с трансформатора 24 на транзисторы 25 и 26 также станет равен нулю. Ток через электромагнитное реле 15 прекратится, реле отключится, его нормально замкнутый контакт 13 в цепи потенциометра 11 замкнется, через диодный ограничитель 18 потечет ток г/ц (г/д в этот момент равен нулю), который после преобразующесогласующего элемента превращается в сигнал переменного тока вида .,,акс sin

(wt + 180), т. е. фаза изменится на 180°.

Этот сигнал, усиленный фазочувствительным усилителем 22, вновь поступает на обмотку управления электродвигателя 23 и параллельно через трансформатор 24-на транзисторы 25 и 26. Сочетание напряжения трансформатора 29 с повернутым на 180° напряжением трансформатора 24 вызовет через транзисторы 25 и 26 постоянный ток, который через полупроводниковый диод 27 включит

электромагнитное реле 14, последнее разорвет свой нормально замкнутый контакт 12 в цепи потенциометра 9. В результате мост начала зоны раскачки выключится из схемы, а потенциометр 10, ведомый электродвигателем 23, начнет искать равновесное состояние конца зоны раскачки. При достижении нулевого состояния точно по принципу, описанному выше, мост начала зоны раскачки включится, а мост конца зоны раскачки отключитпрерывный процесс, т. е. режим тренировки (раскачки).

Известно, что для питания потенциометра 3 переменным током необходимо тумблеры 19 и 30 установить в верхнее полол ение. В этом случае мосты в диагонали к-d получат переменное напряжение от трансформатора 29 через тумблер 30, а сигнал с диодного ограничителя 18 через тумблер JP поступит на верхнюю часть первичной обмотки трансформатора 21. Вибропреобразователь 20 выключится из схемы, а трансформатор 21 будет выполнять роль согласующего элемента.

На диодном ограничителе 18 вместо изменения полярности постоянного напряжения изменяется фаза на 180° переменного напряжения. Дальнейшая работа аналогична работе при питании постоянным током.

Для установки начала зоны раскачки необходимо нажать на кнопку 17. В результате контакты 12 и /5 электромагнитных реле 14 и 15 исключатся из схемы, потенциометра 11 отключится, а щетка потенциометра 9 включится. Схема работает в режиме обычной следящей системы. При вращении потенциометра 9 потенциометр 10 осуществляет слежение за ним. Таким образом, молСно сбалансировать, а значит, и задать начало зоны раскачки в любой точке нотенциометра 10.

Для установки конца зоны раскачки необходимо нажать на кнопку 16, а потенциометром 11 установить щетку потенциометра 10 в конец зоны. Pai6oTa схемы аналогична задаче начала зоны.

Из описания принципа работы устройства ясно, что электромагнитное реле 14 включается, когда щетка потенциометра 10 идет в конец зоны раскачки, и отключается, когда щетка этого потенциометра идет в начало зо}1ы раскачки. Значит, за один полный цикл щетки потенциометра 10 электромагнитное реле 14 один раз включится и один раз отключится. Следовательно, своим контактом 32 реле в цепи импульсного счетчика 31 за один цикл дает один импульс, а счетчик регистрирует их.

Электрическая схема (см. фиг. 2) имеет структурную схему, которая отличается от обычной структурной схемы следящей системы тем, что имеет:

а)блок 2 сравнения с собственным сигналом входа .t.jBx , где из принципа работы

видно, что XIBX . а выходной сигнал .Хвы.ч

через элемент 8 основной обратной связи параллельно поступает на блоки сравнения 1 и 2; конструктивно - это общий потенциометр 10 в двух мостах;

б)блок 3 коммутации, сиособный коммутировать входные сигналы х „ и х опх поочередно;

в)элемент 7 дополнительной обратной

связи, который управляет блоком 3 в зависимости от выходного сигнала усилителя 5.

Теоретически на потенцио.метре 10 существует единстзеиная точка положения щетки, когда система не способна автоматически заиуститься в начальный момент. Это имеет место в том случае, когда .

Для запуска системы необходимо нажать и а киопку 16 или 17, в результате чего один

мост исключается из схемы и система мгновенно запустится. При установке зон раскачки недонустимо выбирать точку начала зоны раскачки на потенциометре W ближе к вершине к диагонали к-d, чем точка конца зоны раскачки, иными словами, точка начала зоны не должна переходить точку конца зоны (возможно их смещение по всему диапазону, но не пересечение).

Из принципа работы следует, что границы

ЗОИ раскачки иередвигаются по всему диапазону и система остается работоспособной. Это подтверждает положение, что зона раскачки может быть выбрана в любом участке диапазона потенциометра 10. Если потенциометр 10 ири раскачке перейдет точку задания (иулевую точку) больше величииы 5-ошибки слежения системы, то на управляющей обмотке электродвигателя 23 возникнет максимальный сигнал обратной связи и

заставит систел у вернуться в нулевое иоложение. Таким образом, иогренаность раскачки не может превышать величину б. Датчиками сигнала х х являются одинарные мосты, где граница зоны-нулевое положение

моста; следовательно, изменения 1апряжения питания мостов ие окажут влияния на пере.мещение границ зон раскачки.

Из структурной схемы видно, что при работе системы все ее элементы выполняют

свои фуикции в режиме слежения. Поэтому в режиме слежения получается 100%-я имитация работы системы.

Предмет изобретения

Устройство для раскачки следящих систем, содернчащее иервый блок сравнения, преобразователь и фазочувстБИтельный усилитель, подключенный к исполнительному реверсивному двигателю, и элемент основной обратной связи, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно содержит элемент дополнительной обратной связи, блок коммутации и второй

блок сравнения, вход которого иодключен к элементу основной обратной связи и входу первого блока сравиения, иpичe выходы .блоков сравнения через блок коммутации и преобразователь подключены ко в.ходу фазочувствительного усилителя, выход которого через элемент дополнительной обратной связи соединен с управляющим входом блока коммутации.

/O