Устройство экстремального регулирования для полосового фильтра Советский патент 1976 года по МПК G05B13/02 

1

Изобретение предназначено для настройки полосовых фильтров в радиотехнических установках различного назначения.

Известны устройства, состоящие из экстремального регулятора и системы автоматической регулировки усиления (АРУ) на цифровых элементах, в которых для обеспечения устойчивой работы экстремального регулятора осуществляется временное разделение циклов работы системы АРУ и экстремального регулятора. Такое разделение уменьшает быстродействие экстремального регулятора. Известны также системы АРУ на цифровых элементах, предназначенные для совместной работы с экстремальным регулятором и содержащие последовательно соединенные регулируемый усилитель, детектор, усилитель постоянного тока, компаратор, мультивибратор, нереверсивный счетчик и декодирующее устройство, выход которого соединен с управляющим входом регулируемого усилителя. Эта система АРУ нереверсивна и работает совместно с экстремальным регулятором при временном разделении циклов настройки системы АРУ и экстремального регулятора. В этом устройстве обеспечивается устойчивость работы при условии, если входной сигнал не меняется по уровню. Из известных устройств экстремального регулирования наиболее близким по технической сущности к изобретению

является устройство, содержащее последовательно соединенные усилитель с переменным коэффициентом усиления, детектор, усилитель постоянного тока, выход которого непосредственно и через блок запоминания экстремума соединен со входами компаратора, выход которого соединен со входом триггера Шмитта, первый выход которого через первый дифференцирующий элемент соединен с управляющим входом блока запоминания экстремума и непосредственно - с первым входом интегратора, а второй выход - со вторым входом интегратора. Это известное устройство характеризуется малым запасом устойчивости при

совместной работе с системой АРУ, так как система АРУ и экстремальный регулятор работают в противофазе. Для обеспечения устойчивой работы устройства система АРУ должна иметь рабочую частоту, находящуюся

вне области частот автоколебаний экстремального регулятора, что в свою очередь приводит к уменьшению быстродействия системы АРУ и неустойчивости работы устройства при быстром изменении входного сигнала.

Целью изобретения является увеличение запаса устойчивости устройства. В предлагаемо.м устройстве это достигается тем, что в нем установлены второй дифференцирующий элемент, инвертор, сумматор и фильтр, причем выход усилителя постоянного тока через второй дифференцирующий элемент и инвертор соединен с иервым входом сумматора, а через фильтр - со вторым входом сумматора, выход которого соединен с управляюш.им входом усилителя с переменным коэффициентом усиления. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - графики временных зависимостей выходных сигналов функциональных блоков устройства. На чертежах приняты обозначения: 1 - полосовой фильтр; 2-усилитель с переменным коэффициентом усиления; 3 - детектор; 4-усилитель постоянного тока; 5-блок запоминания экстремума; 6 - компаратор; 7 - триггер Шмитта; 8 - интегратор; 9 - фильтр; 10 и II -первый и второй дифференцирующий элементы; 12 - инвертор; 13 - сумматор; С/о, - выходной сигнал полосового фильтра; Uk - выходной сигнал инвертора; t/pi - выходной сигнал фильтра; Up - выходной сигнал сумматора; f/ynp. - сигнал }травления. При настройке полосового фильтра экстремальным регулятором имеют место автоколебания рабочей точки относительно экстремума. Для обеспечения устойчивой настройки регулятора необходимо, чтобы автоколебания не попадали на вход системы АРУ, для чего выход усилителя постоянного тока через фильтр подключен на второй вход сумматора. Напряжение на втором входе сумматора складывается из постоянного напряжения и переменной составляющей, пропорциональной амплитЗДе автоколебаний рабочей точки относительно экстремума и,,и,,, + ш,„ где Vр - постоянная составляющая напряжения;А ир - переменная составляющая напряжения. Перемепная составляющая компенсируется напряжением, поступающим на первый вход сумматора через второй дифференцирующий элемент и инвертор. Таким образом, на управляющ;ий вход усилителя е переменным коэффициентом усиления поступает напряжение Up, , пропорциональное только постоянной составляющей. Это приводит к тому, что автоколебательное движение рабочей точки относительно экстремума не влияет на работу системы АРУ и, следовательно, обеспечивается устойчивая работа устройства. Технико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства выражается в виде обеспечения устойчивости и уменьщении рыскания при поиске экстремума. Если устройство имеет один и тот же частотный диапазон, то его работа неустойчива в силу противофазности регулятора и системы АРУ. Величина потери на )ысканье может быть определена по формуле .... где А -зона нечувствительности; Ki - параметр экстремальной характеристики;а - модуль скорости поиска; Т - постоянная времени фильтра низких частот экстремального регулятора. Чем больще постоянная времени, тем больще величина рысканья. При исиользовании устройства для настройки полосового фильтра постоянную времени выбирают из условия обеспечения фильтрации колебаний огибающей, вследствие помех модуляции при работе системы АРУ. Постоянная времени определяется из услоВИЯ получения минимальной величины потерь на рысканье по формуле 2i/oM где т - глубина модуляции сигнала вследствие работы системы АРУ; f/o - максимальное напряжение на выходе усилителя постоянного тока; Kz - постоянный множитель, обычно 7(,8; ЗАРУ - рабочая частота системы АРУ. Коэффициент запаса устойчивости определяется зависимостью ( /ГЛйр-ЙАру), где QP-рабочая частота регулятора; и АРУ - рабочая частота системы АРУ. Так как Qi)QApy, то устойчивость тем больще, чем больще разность указанных частот. Формула изобретения Устройство экстремального регулирования для полосового фильтра, содержащее последовательно соединенные усилитель с переменным коэффициентом усиления, детектор, усилитель постоянного тока, выход которого непоередственно и через блок запоминания экстремума соединен со входами компаратора, выход которого соединен со входом триггера Шмитта, первый выход которого через первый дифференцирующий элемент соединен с управляющим входом блока запоминания экстремума и непосредственно - с первым входом интегратора, г второй выход - со вторым входом интегратора, отличающееся тем, что, с целью увеличения запаса устойчивости устройства, в нем установлены второй дифференцирующий элемент, инвертор, сумматор и фильтр, причем выход усилителя постояиного тока через второй дифференцирующий эле.мент и иивеотор соединен с первым входом сумматора, а через фильтр - со вторым входом сумматора, выход которого соединен с управляющим входом усилителя с переменным коэффициентом усиления.

влод

упр.

VP,

VK

Vp

-i