Экстремальный регулятор Советский патент 1977 года по МПК G05B13/02 

(54) ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР

1

Изобретение относится к автоматике самонастраивающихся систем.

Известна схема экстремум-детектора с частотной модуляцией и реверсивным счетчиком, состояшая из ограничителя, частотиого модулятора, реверсивного счетчика, обеспечивающая иастройку на экстремум синусоидального входного напряжения путем преобразования входного напряжения в испульсную последовательность и измере- ния количества импульсов за полупериод колебаний. Результат измерения фиксируется реверсивным счетчнком. Схема имеет низкую помехоустойчивость из-за того, что на вход частотного модулятора поступает сигнал без фильтрации. Кроме того, схема неработоспособности при входном сигнале, имеющем частоту несколько кнлогерц

Известен также экстремальный регулятор, представляющий собой регулятор с запоминанием экстремума, в котором между блоками Запоминания экстремума и исполнительным устройством включены четыре пороговых устройства и схема их подстройки..

Недостатком такого регулятора является наличие сложной схемы сигнум-реле и автоматики для подстройки пороговых устройств.

Известен также экстремальный регулятор, содержащий генератор тактовых импульсов, блок запоминания экстремума, первый и второй мультивибраторы и последовательно соединенные компаратор, триггер реверса, интегратор, соединенный с входом полосового фильтра, выход которого соединен через усилитель с автоматической регулировкой усиления (АРУ) с входом ограничителя, а выход триггера реверса соединён с одним из входов блока запоминания экстремума.

Недостатком известного регулятора является его низкая помехозашита при настроке фильтра на амплитудно-модулированный сигнал из-оа того, что на вход счетчика поступают импульсы, частота которых изменяется при наличии на входе регулятора сигнала, модулированного по амплитуде.

Ирадпэженкый регулятор отличается тем, в схекгу включены последовательно соедняенпыз первый элемент И, второй эле:. и, счетчик и декодирующий блок, сое-. яикамный с входами блока запоминания эксTfjeNfj Ma, компаратора, последовательно соед1 1Ю1Т|1ые первый ждущий мультивибратор и .4«руя1шаяьный блок, соединенный с одним из входов счетчикв, и после« довательно соединенные второй ждуший мультивибратор и ключ, соед шенный с выходом блока запомннання экстремума н . /входом компаратора, один из выходов первого ждущего мультивибратора соединен с одним из входов второго элемента И, а rpfr , тнй и четвертый мультивибраторы соединевы соЬтветственно с одним из входов инт гратора и первого элемента И.

Это .позволяет повысить помехрустойчнвость регулятора...

На фиг. 1 показан предлагаемый регу;-ятор; на фиг. 2 приведен график его работы..

Экстремальный регулятор состоит из полосового фильтра 1, являющегося объектом управления, усилителя с автоматической регулировкой усиления (АРУ) 2, ограничителя 3, первого и второго элементов И 4 н 5, счетчика 6, декодирующего блока 7, блока запоминания экстремума 8, ключа 9, .компаратора 1О, триггера реверса 11, интегратора 12, первого, и второго ждуших муйтнвибраторов 13 и 14, генератора тактоЦ, Еых импульсов 15, третьего и четвертого мультивибраторов 16 и 17, а также дифференцируюшего блока 18.

Принцип повышения помехозашиты экстремального регулятора основан на ограничении сигнала по амплитуде. Это ограничение обеспечивает демодуляцию сигнала по - амплитуде. При перестройке фильтрапо мере приближения к экстремуму огибающей сигнала ширина верщины ограниченного импульса увеличивается и будет максимальной-при тачной настройке фильтра на сигнал. Учитывая, что при амплитудной модуляции имеет место и фазовая модуляция, то для увеличения точности настройки фильтра замеряют длительность пачки импульсов

Для увеличения быстродействия схема регулятора имеет два цикла работы: - запоминающие экстремально о значения огибающей, второй - сравенение текущего значения огибающей с запомненным значением и сброс на нуль.

Устройство работает следующим .образом. С выхода электронн1 перестраиваемог фильтра 1 сигнал поступает через усилитель с автоматической регулировкой усиления (АРУ) 2 и ограничитель 3 на пер. вый элемент И 4, при этом импульсы четвертого мультивибратора 17 через второй элемент И 5 поступакгт на вход счетчика 6. Второй элемент И 5 в этот момент будет открыт. Прекращается поступление импульсов в счетчик 6 при подаче нмпульса с первого ждущего мультивибратора 13. Импульсы муль.тнвибратора 13 показаны на фиг. 2 5 . Спад импульса первого ждущего мультивибратора 13 дифференцируется блоком 18 и используется для сброс а счетчика 6 на йуль. Напряжение на выходе декодирующего устройства 7 показано в виде сплошной линии на фиг. .2 в , а штриховой линией - напряжение на выходе блока запоминания экстрему.ма 8.

Уровень напряжения вь1хода блока запо-: минания экстремума по мере приближения настройки фильтра к экстремуму сигнала увеличивается. При переходе через экспрремум напряжение на выходе декодирующего блока уменьшается. Компаратор 10 срабатьшает при определенной разности между текущим и экстремальным значениями выхода декодирующего устройства и блока запоминания экстремума.

Чтобы схема запоминания. экстремума соединялась с компаратором только в момент поступления импульсов в счетчик, между компаратором и блоком запоминания установлен ключ 9, на вход которого пода1от- ся импульсы со второго ждущего мультивибратора 14 (фиг. 2, г). Третий мультивибратор 16 и интегратор 12 формируют управляющее напряжение, показанное на фиг. 2.

Технический эффект предложенного технического решения - повышение помехоустойчивости регулятора при настройке полосового фильтра на амплитудно-модулированный олгнал.

Помехоустойчивость экстремального регулятора определяется коэффициентом подавления амплитудной модуляции при ограничителе.:

-ф

гдегп итп глубина модуляции на входе и выходе ограничителя.

Чем меньше уровень ограничения, тем больше коэффициент подавления амплитудной модуляции.

Вторым условием для обеспечения помехоустойчивости является длительность интегрирования импульсов . т

. IUn, о

Чем больше Т, тем больше помехоустойчивость, однако при большом Т уменьшается Величина Т определяется быстродействие, из условия где IM - частота несущего колебания входного сигнала: I ( - частота импульсов модулятора используемого для перестройки интегратор Помехоустойчивость достигается за сче изменения функциональной схемы включения ограничителя амплитуды сигнала, пери одического измерения нескольких периодов несущего колебания. Формула изобретения Экстремальный регулятор, содержащий генератор тактовых импульсов, блок запоминания экстремума, первый и второй мул тивибраторы и последовательно соед1||1еиые компаратор, триггер реверса, интеграор, сое,иненный с вход ом полосового фильтра, выход которого соединен через усилитель с автоматической регулировкой усиления (АРУ) с входом ограничителя,а выход триггера роверса соединен с одним из входов блока запоминания экстремума, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости регулятора, он содержит последовательно соединеншле первый элемент И, второй элемент И, счетчик и декодирующий блок, соединенный с входами блока запоминания экстремума, компаратора, последовательно соединенные первый ждущий мультивибратор и дифференцирующий блок, соединенный с одним из входов счетчика, и последовательно соединенные второй ждущий мультивибратор и ключ, соединенный с выходом блока запоминания экстремума и входом компаратора, один из выходов первого ждущего мультивибратора соединен с одним из входов второго элемента И, а третий и четвертый мультивибраторы соединены соответственно с одним из входов интегратора Ж первого элемента И.