Генератор синусоидальных колебаний Советский патент 1982 года по МПК G06G7/22 H03B5/00 

(5) ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

1

Изобретение относится к автоматике, может быть использовано при создании систем автоматического управления, систем регулирования, систем автоматического контроля и исследования их динамических характеристик. Наиболее предпочтительная область применения рассматриваемого типа генератора низкие и инфранизкие частоты.

Известны генераторы синусоидальных колебаний, содержащие RC-генераторы с релейным управляющим элементом .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности- является генератор, содержащий два блока интеграторов, усилители, два квадратора, подключенные к интеграторам, блок умножения, сумматоры и потенциометры 23.

В этом генераторе при наличии допусков на коэффициент усиления и постоянную времени интеграторов происходит ухудшение переходного процесса, изменение формы колебаний.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение настройки за счет обеспечения раздельной и независимой регулировки частоты, амплитуды колебаний и фазы.

Для достижения цели в генератор синусоидальных колебаний, содержащий два последов.ательно соединенных интегратора, последовательно соединенные первый усилитель и блок переменного

10 коэффициента, выход которого подключен к первому входу первого интегратора, сумматор, входы которого через второй и третий усилители подключены соответственно к выходам первого и

15 второго интеграторов, а выход .подключен к первому входу нелинейного формирователя функции переключения, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора, являющимся вы20ходом генератора, а третий вход является управляющим входом генератора, введены два блока с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, причем первый блок с дискретно изменяемым коэффициентом передачи включен между выходом второго интегратора и входом первого усилителя, а второй подключен входом к выходу сумматора, а выходом - ко второму входу первого интегратора, первый управляющий вход первого блока с дискретно изменяемым коэффициентом передачи и управляющий вход второго блока с дискретно изменяемым коэффициентом передачи соединен с выходом нелинейного формирователя функции переключения, второй и третий управляющие входы первого блока с дискретно изменяемым коэффициентом передачи подключены соответственно к выходам сумматора и второго интегратора, также введен третий блок с дискретно изменяемым коэффициентом передачи , вход которого соединен с выходом нелинейного формирова т еля функц ии п ереключени я, вы ход подключен к третьему входу первого интегратора, а. управляющий вход связан с выходом сумматора.

На фиг. 1 приведена блок-схема генератора синусоидальных колебаний; на фиг. 2 и 3 графики работы генератора; на фиг. +-6 - схемы блоков с дискретно изменяемым коэффициентом передачи.

Генератор синусоидальных колебани (фиг. 1) содержит интеграторы 1 и 2, нелинейный формирователь функции переключения 3 (ФФП), содержащий два квадратора 4 и 5 выходного сигнала и его производной соответственно, усилитель 6, потенциометр 7 для регулиройания частоты колебаний, сумматор 8 и второй потенциометр 9 для регулирования амплитуды синусоидальных колебаний, усилитель 10 блоки П и 12 с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, усилители 13 и , подключенные ко входу смматора 15, к выходу которого подключен третий блок 16 с дискретно изменяемым коэффициентом передачи и блок I7 переменного коэффициента, управляемый синхронно с, потенциометром 7.

Выход блока 12 через усилитель 10 и блок 17 переменного коэффициента и выходы блоков 11 и 12 с дискретно изменяемым коэффициентом передачи подключены к соответствующим входам интегратора 1.

Блок 11 с дискретно изменяемым коэффициентом передачи содержит yenлитель 18 с коэффициентом усиления k, инвертор 19 (с коэффициентом усиления 1) и поляризованное реле 20. Если сигнал х, поступающий на управляющий вход реле 20, больше нуля, то к выходу блока 11 подключается выход усилителя 18, если х меньше нуля, то к выходу блока 11 подключается выход инвертора 19Блок 12 с дискретно изменяемым коэффициентом передачи (фиг. 5) состоит из усилителя 21, реле 22-25, вход усилителя 21 является сигнальным входом блока 12, а входы реле 23-25 являются управляющими входами блока 12.

Сигналы д, х, х, поступающие на управляющие входы блока 12, изменяют состояние реле 23-25. При поступлении тока на реле 22 к выходу блока 22 подключается выход усилителя 21 с коэффициентом усиления ky. При обесточивании реле 22 к выходу блока 12 подключается, выход усилителя 21 с коэффициентом усиления ky. .

Блок 16 с дискретно из еняемым коэффициентом передачи (фиг. 6) содержит усилитель 26 с коэффициентами

ki и поляризованное

усиления

Х а. реле 27.

Если сигнал д, поступающий на управляющий вход реле 27 больше нуля, то к выходу преобразователя подключается вы.ход усилителя 26 с коэффициентом усиления kjv , если сигнал g меньше нуля, то к выходу преобразователя .подключается выход усилителя 26 с коэффициентом усиления .

Генератор работает следующим образом .

На вход потенциометра 9 формирователя функции переключения 3 (ФФП) подается сигнал, равный А, от источника постоянного напряжения. С помощью потенциометра 9 устанавливается требуемая амплитуда выходного сигнала х интегратора 2, а с помощью блока переменного коэффициента 17 и потенциометра 7 устанавливается тре- буемая частота синусоидальных колебаний и соответствующий коэффициент усиления в цепи нелинейного преобразователя 12. При переходе от одного режима (it),A) к другому сигналу у и X на выходе интеграторОЕз 1 и 2 имеют произвольные начальные значения, в результате чего . Для обеспечения попадания на g 0 и существования скользящего режима на g О необходимо, чтобы блоки .1 1 , ;2 и 16 с дискретно изменяемым коэфф циентом передачи изменяли коэффициен ты усиления в соответствии со знаками сигналов g, х, х. При сочетании знаков g, х, х более нуля на вход интегратора 1 подключается цепь с коэффициентом усиления k , а при со четании знаков g, х, х менее нуля подключается ц.епь с коэффициентом усиления Ц, лок 16 с дискретно изменяемым коэффициентом передачи изменяет коэффициент усиления k. При 9 О на вход интегратора 1 подключается цепь с коэффициентом усиле ния k. , а при - подключается цепь с коэффициентом усиления k . Соответственно блок 11 изменяет коэф фициент усиления kq. . При х- О на вход интегратора 1 подключается цепь с коэффициентом усиления ko, а при подключается цепь с коэффициентом . Проводится моделирование работц генератора при законе управления (Э) на ЭЦВМ при Т 1,2. 30 с. {дТ-,,1 ); а a-i. 1 ( 120%); k. 0,033; 0, k -0,39 kyl, -0, ш 0,5 A 10. Ha фиг. 2 приведен график переходного процесса при k 0,1, а на фиг. 3 при k(v 1 . Как видно из графиков с увеличением коэффициента уси ления ka. время установления g О уменьшается. В частности, если изменение задаваемой частоты колебаний производить при X х О, то длительность перехода на новый режим равна нулю, так как при этом g О..В этом случае нелинейный преобразователь функции переключения может быть исключен из схемы генератора. Полученная схема генератора отличается раздельным и независимым регулированием частоты, амплитуды колебаний и фазы. Частота регулируется с помощью потенциометра 7 и блока пе ременного коэффициента 7 амплитуда - с помощью потенциометра 9, фаза - заданием начальных условий интеграторов 1 и 2. При уменьшении задаваемой частоты ни амплитуда, ни форма колебаний не изменяются. Нижний предел частоты практически неограничен (вплоть до нуля). Верхний предел частоты определяется максимально возможным коэффициентом усиления усилителей. Построение генератора синусоидальных колебаний с переменной структурой позволяет компенсировать допуски на параметры интеграторов, повысить качество переходного процесса. Формула изобретения 1.Генератор синусоидальных колебаний, содержащий два последовательно соединенных интегратора, последовательно соединенные первый усилитель и блок переменного коэффициента, выход которого подключен к пербому входу первого интегратора, сумматор, входы которого через второй и третий усилители подключены соответственно к выходам первого и второго интеграторов, а выход подключен к первому входу нелинейного формирователя функции переключения, второй вход ко- . торого соединен с выходом второго интегратора, являющимся выходом генератора, а третий вход является управляющим входом генератора, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения .точности и упрощения настройки за счет обеспечения раздельной и независимой регулировки частоты, амплитуды колебаний и фазы, в него введены два блока с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, причем первый блок с дискретно изменяемым коэффициентом передачи включен между выходом второго интегратора и входом первого усилителя, а второй подключен входом к выходу сумматора, а выходом - к второму входу первого интегратора, первый управляющий вход перйого блока с дискретно изменяемым коэффициентом передачи и управляющий вход второго блока с дискретно изменяемым коэффициентом передачи соединены с выходом нелинейного формирователя функции переключения, второй и третий управляющие входы первого блока с дискретно изменяемым коэффициентом передачи подключены соответственно к выходам сумматора и второго интегратора. 2.Генератор по п. 1, отличающий ся тем, что в него введен третий блок с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, вход которого соединен с выходом нелинейного формирователя функции переключенйя, выход подключен к третьему входу первого интегратора, а управляющий вход связан с выходом сумматора.

Источники инфйрмации, принятые во внимание при экспертизе

t. Вавилов А.А., Солодовников А.И. Электронный генератор инфранизких

частот с релейным управляющим элементом. - Изв. вузов. Сер. Приборостроение, 1962, № 4.

2, Бойчук Л.П. Метод структурного синтеза нелинейных систем автоматического управления. М., Энергия, 1971, с. 68 (прототип).

spli 7 щ