Устройство для уравновешивающего преобразования сигналов Советский патент 1977 года по МПК G01R29/00 H03F3/34 

1

Изобретение относится к технике преобразования электрических сигналов, а именно к устройствам уравновешивающего преобразования непрерывных, периодических и дискретных сигналов, и может быть использовано для идентификации и стабилизации характеристик объектов, находящихся в замкнутой системе автоматического регулирования.

Известны устройства для уравновешивающего преобразования сигналов, содержащие цепи прямого и обратного преобразования, образующ:ие энергетическую отрицательную обратную связь, в целях уменьшения чувствительности устройств к вариациям параметров цепи прямого преобразования.

Однако применение глубокой энергетической отрицательной обратной связи, реализующей обмен погрешности цепи прямого преобразования на погрешность, обусловленную нестабильностью параметров цепи обратного преобразования, сопрял ено с потерей результирующей чувствительности преобразования, поэтому требование реализации в известных устройствах высокой чувствительности и точНОСТ1И преобразования является противоречивым. Кроме того, используемая энергетическая отрицательная обратная связь ограничивается соображениями устойчивости в условиях эксплуатации, характеризуемых значительными

дестаоилизирующими воздействиями, не достигает требуемого эффекта в пассивных и дискретных устройствах, характеризуемых временной задержкой в петле обратной связи.

С целью увеличения точности и чувствительности в предлагаемое устройство уравновешивающего преобразователя сигналов введены два совместимых параметрических модулятора цепей преобразования, генератор модулирующего воздействия и блок регистрации равновесия цепи преобразования, состоящий из последовательно соединенных преобразователя параметров сигнала и узла сравнения (например, фазочувствительного выпрямителя с фильтром нижних частот на выходе), причем выход одного из параметрических модуляторов соединен с входом обратного преобразователя, выход другого - с входом управляющего элемента, а выход устройства через блок регистрации равновесия соединен с входом управляющего блока, при этом входы генератора модулирующего воздействия подключены ко вторым входам параметрических модуляторов и другому входу узла сравнения.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит преобразователь 1 и регулирующий эле.мент 2 в цепи прямого преобразования, преобразователь 3 и параметрический модулятор 4 в цепи обратного преобразования, параметрический модулятор 5, блок 6 регистрации равновесия в цепи преобразования с преобразователем 7 параметров сигнала и узлом сравнения 8, генератор 9 модулирующего воздействия и блок 10 управления. Устройство работает следующим образом. При поступлении на вход устройства сигнала X он преобразуется цепью прямого преобразования, состоящей из преобразователя 1 и элемента 2. Преобразованное значение сигнала У преобразуется, в свою очередь, цепью обратного преобразования, состоящей из преобразователя 3 и .модулятора 4, в сигнал однородный с сигналом X, который суммируется с последним во входном контуре. Установившееся преобразованное значение сигнала У поступает через модулятор 5 в блок 6, где это значение запоминается. Затем управлением от генератора 9 изменяются параметры цепей преобразования с помощью модуляторов 4 и 5, и процесс в устройстве повторяется. Установившееся значение преобразованного сигнала У при измененных параметрах цепей преобразования поступает в блок 6 и сравнивается с сигналом У. Результат Сравнения значений преобразованного сигнала на различных уровнях параметрической модуляции воздействует через блок 10 на элемент 2 до установления равновесия в цепи преобразования (), характеризующего совместимость параметрической модуляции, определяемого в блоке 6. При этом работа устройства характеризуется Соотнощениями .2, H- 3Q|0 параметрической откуда при совместимости Модуляции следует Qf))-Qp)Qf) ) где р - результирующий статический коэффициент преобразования устройства; , Кр, Р - статические коэффициенты преобразования цепей прямого и обратного преобразования соответственно; пр и /Ср - статические коэффициенты преобразования преобразователя 1 и регулируемого элемента 2; ЛП - ) П - П( Г))- П г ЛУ -Oil - У , QZ - Q2 , Q(i), Q{2) - коэффициенты, учитывающие соответственно относительные изменения параметров цепей пря.мого и обратного преобразования; kfj - значение усиления Ё разомкнутой петле энергетической отрицательной обратной связи; k/p - относительный запас по чувствительности преобразования в устройстве. Из вырал ;ен:ий (2, 3, 4) следует, что значение р определяется заданными соотнощениями параметра цепи обратного преобразования и относительных изменений параметров цепей преобразования, стабильность которых значительио выще стабильности параметров цепи прямого преобразования, значение k/p при будет достаточно малым. Изложенное выще справедливо и для устройства, в котором использована положительная энергетическая обратная связь, ограниченная соображением устойчивости. В этом случае возможно достижение в устройстве увеличения результирующего коэффициента преобразования по сравнению с коэффициентом преобразования цепи прямого преобразования. При преобразовании устройством переменных электрических Сигналов его комплексный коэффициент преобразования с учетом параметрической модуляции определяется выражением .,- 1,2,3, (5) YI + 2йЗ cos ( + .z|r.(yu))l, ())и(Уш)|, (ш) |р(уи))| -- МОдули коэффициентов преобразования устройства цепей прямого и обратного преобразования соответственно; cos cpg cos (f + p); ft, Pp соответственно сдвиг фаз, вносимый цепью прямого и обратного преобразования; it - количество сосгояний параметров цепей преобразования, обусловленное параметрической модуляцией. Из выражения (5) при совместимости параметрической модуляци-и следует J - „,t CPU arctg - : arctg Уо1 - Joi а NI COS fff - COS () - Nt sin P() N, (QJQ,) N2 cos f - COS (p-f 3(1-.) )- -ЛГз$ п9 р(1-ЛГа) N, -(qjQ,} a,j - действительная часть и коэффициент При мнимой части амплитудно-фазной характеристики цепи прямого преобразования на частоте со. Таким образом, при определении и стабилизации фазового сдвига, вносимого цепью прямого преобразования, требуется трехуровневая параметрическая модуляция соответствующих параметров цепей преобразования, осуществляемая элементами 4, 5, обусловленная существованием двух неизвестных параметров цепи прямого преобразования - В общем случае, при существовании задачи стабилизации п параметров устройства, количество параметрических модуляторов с учетом количества состояний параметров цепей преобразования должно обеспечивать реализацию устройства -f 1-го независимых уравнений, описывающих процессы в нем, а каналы самонастройки каждого из параметров должны быть организованы указанным выще образом. Формула изобретения Устройство для уравновешивающего преобразования сигналов, содержап ее прямой преобразователь с несинфазньш входом, К Которому подключен .выход обратного преобразователя и управляющий элемент цепи прямого преобразования, один вход которого подключен к выходу прямого преобразователя, а другой к выходу управляющего блока, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности и чувствительности преобразования, в устройство введены два совместимых параметрических модулятора цепей преобразования, генератор модулирующего воздействия и блок регистрации равновесия цепи преобразования, состоящий из последовательно соединенных преобразователя параметров сигнала и узла сравнения (например, фазочувствительного выпрямителя с фильтром нижних частот на выходе), причем выход одного из параметрических модуляторов соединен с входом обратного преобразователя, выход другого - с входом управляющего элемента, а выход устройства через блок регистрации равновесия соединен с входом управляющего блока, при этом вхо-. ды генератора модулирующего воздействия подключены к вторым входам параметрических модуляторов и другому входу узла сравнения.