СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА Советский патент 1974 года по МПК G05B11/26 

1

Изобретение относится к области автоматического управления и контроля и может быть использовано в различных устройствах автоматики при измерении, контроле и регулировании различных параметров.

Известна следящая система, содержащая последовательно соединенные схему сравнения и усилитель, источник переменного напряжения, подключенный к схеме сравнения и формирователю опорного напряжения, выход которого соединен со входом первой схемы совпадения непосредственно и со входо.м второй схемы совпадения через инвертор, и последовательно соединенные коммутатор и шаговый двигатель, который через редуктор соединен со схемой сравнения, в.ходы коммутатора подключены к выходам схем совпадепия.

В известной следящей системе при заданной точности отработки сигнала рассогласования и высоком быстродействии, ограничивающемся максимальной рабочей частотой шагового двигателя в системе, возможна потеря устойчивости вблизи порога чувствительности. Вызвано это запаздыванием управляющего сигнала с выхода усилителя на величину, соизмеримую с периодом следования управляющих импульсов в случае, если максимальпая рабочая частота щагового двигателя одного порядка с частотой напрял ения, питающего схему сравнения. Обеспечение устойчивости при заданной точности отработки сигнала рассогласования при этом возможпо лишь уменьщением быстродействия отпосительно максимально возможного. Кроме того, необходимо ириипмать дополнительные меры обеспечения устойчивости, если по каким-либо причинам фазовый у.ход сигнала рассогласования относительно опорного.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т. е. повышение быстродействия и устойчивостн систе: 1ы нри заданной точности отработки сигнала рассогласования.

Для достнження этой цели следящая система содержит последовательно соединенные формирователь прямоугольных импульсов и формирователь управляющих импульсов, выход которого соедпнен с другими входами

схем совпадения, а вход формирователя прямоугольных импульсов соединен с выходом усилителя.

На фиг. 1 приведена блок-схема следящей системы; на фиг. 2 - временная диаграмма

ее работы.

Система содержит источник 1 переменного напряжения, еоединенный со схемой сравнения 2 и формирователем 3 опорного напряжения, выход которого соединен со входом схемы совпадения 4 непосредственно, а со входом схемы совпадения 5 - через инвертор 6, усилитель 7 сигнала рассогласования, вход которого соединен с выходом схемы сравнения 2, а выход - со входом формирователя 8 прямоугольных импульсов, последовательно с которым соединен формирователь 9 управляющих имнульсов. Выход формирователя управляющих импульсов соединен с другими входами схем совпадения 4 и 5.

Выходы схем совпадения 4 и 5 соединены с коммутатором 10, подключенным к обмоткам щагового двигателя 11. Шаговый двигатель через редуктор 12 соединен со схемой сравнения 2.

На диаграмме (см. фиг. 2) представлены переменное напряжение источника 1, выходные сигналы t/14-Uzo формирователя 3, инвертора 6, усилителя 7, формирователя 8, формирователя 9, схемы совпадения 4 и схемы совпадения 5.

Работает следящая система следующим образом.

На время, равное полупериоду питающего напряжения Ui, импульсы последовательностей U2 и {/3 поочередно открывают по первым входам схемы совпадения 4 и 5.

Сигнал рассогласования с выхода схемы сравнения 2 усиливается усилителем 7. В моменты времени, когда амплитуда сигнала f/i рассогласования с выхода усилителя равна или больще заданного порога срабатывания формирователя 8 прямоугольных импульсов, на его выходе возникают прямоугольные имнульсы и, синфазные с положительной полуволной сигнала рассогласования. Минимальная длительность этого импульса определяегся гисгерезисом формирователя 8, максимальная - длительностью полупериода напряжения сигнала рассогласования. Передним фронтом импульсов 5 запускается формирователь 9 управляющих импульсов, на выходе которого формируются импульсы Us, задержанные относительно переднего фронта импульсов 175, например, на Vs периода сигнала рассогласования, если величина угла сигнала рассогласования относительно питающего напряжения лежит в пределах О-45°. Указачная задержка позволяет устранить влияние этого паразитного фазового угла на нормальную работу следящей системы.

Длительность импульсов Us выбирается, исходя из условий нормальной работы коммутатора 10.

Каждый следующий управляющий импульс на входе коммутатора может появиться только в том случае, если после отработки предыдущего импульса в последующем за этим интервале времени амплитуда сигнала рассогласования превысит иорог срабатывания формирователя 8. Сформированные таким образом управляющие импульсы (Уд поступают на другие входы схем совпадения 4 и 5. Из фиг. 2 видно, что условие совпадения импульсов выполняется всегда тол;,-ко для одной из схем совпадений. Так, если опорное напряжение Uz и напряжение сигнала Ui совпадают по фазе, то условие совпадения выполняется для импульсов Ui и UG, и на выход схемы совпадения 4 проходят импульсы Uj. Если опорное напряжение t/2 и напряжение сигнала f)/,. противофазны, то условие совпадения выполняется для импульсов Us и Ue, и

0 на выход схемы совпадения 5 проходят импульсы Us. Импульсы с выхода схем совпадения 4 или 5 поступают на соответствующий вход коммутатора 10, задавая необходимое направление вращения щагового двигателя

5 11. Шаговый двигатель, вращаясь, воздействует через редуктор 12 на элемент комненсации и стремится привести схему сравнения 2 в состояние баланса. Таким образом, щаговый двигатель фактически отрабатывает каждую полуволну сигнала рассогласования, если ее амплитуда иовыщает заданный порог срабатывания формирователя прямоугольных импульсов, чем принципиально исключено появление унрав5 ляющих импульсов на входе коммутатора в моменты времени, когда амплитуда сигнала ниже указанного порога. В дальнейшем следящую систему из состояния покоя можно вывести только задающим элементом схемы

0 сравнения.

При этом схема сравнения выходит из состояния баланса, увеличивается сигнал рассогласования на входе формирователя прямоугольных имнульсов, и начинается очередной

5 цикл работы. Следящая система работает устойчиво при любой частоте управляющих импульсов и различных режимах работы щагового двигателя, когда еще возможна нормальная его работа в системе без сбоя и потери щага, определяемая его механическими и частотными характеристиками.

Предмет изобретения

Следящая система, содержащая последовательно соединенные схему сравнения и усилитель, источник иеременного напряжения, подключеииый к схеме сравнения и формирователю опорного напряжения, выход которого соединен со входом первой схемы совпадения

0 непосредственно и со входом второй схемы совпадения через инвертор, и последовательно соединенные коммутатор и щаговый двигатель, который через редуктор соединен со схемой сравнения, входы коммутатора подключены к выходам схем совпадения, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия и устойчивости системы, она содержит последовательно соединенные формирователь прямоугольных импульсов и формирователь управляющих импульсов, выход которого соединен с другими входами схем совпадения, а вход формирователя прямоугольных импульсов соединен с выходом усилителя.

сри 2