Фазовая следящая система Советский патент 1982 года по МПК G05B11/01 

(54) ФАЗОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть, в частности, использовано в преобразователях угол - фаза - код следящего типа.

Известны фазовые след5Ш1ие системы (ФСС), содержащие фазовые детекторы, суммирующий усилитель, фильтр, -управляемый генератор Л .

Наиболее близкой но технической сущности к предлагаемой является фазовая следящая система, содержащая синуснокосинусный вращающийся paнcфopмaтqp (СКВТ), входы которого подключены к двухфазному генератору, состоящему из генератора импульсов, делителя частоты и формирователя синусоидального капряжешш, а выходы связаны усилители к фазовые детекторы с сумматором, выход которого/ через фшшгр и гфеобразователь напряжения в частоту соединен с реверсивным счетчиком, щзя- мые выходы котсрого через преобразователь код-фаза подключены к вторым входам фазовых детекторов 2.

Недостатком известных систем является погрешность, обусловленная фазовой нестабильностью формщювания синусоидального напряжения и изменением от температуры фазового сдвига, вносимого. СКВТ вследствие потерь в меди и железе.

Цель изобретения - повьпиение преобразования путем исключения

,0 сшибки, обусловленной фазовой нестабильностью форм1фователя и СКВТ.

Поставленная цель достигается тем, что в фазовую следящую систему, соде1 жашую последовательно соединенные ратор импульсов, делитель частоты, формирователь синусоидального напряжения и основной скнусно-косвнусный ащак щийся трансформатор, два выхода которого через соответствукяцие усилители и

20 фазовые детекторы подключены к первому и втчзрому входуусумматора, выход которого последовательно соединенные фильтр, 1феобразователь напряжение частота и реверсивный счетчик подключен к первому ВХОДУ первого преобразователя код-фаза, тактовый вход подклю чен к выходу генератора импульсов, а два выхода - к вторым входам первого / и втфого фазовых детекторов, введены дополнительный синусно-косинуснь1й вращающийся трансформатор, третий и четвертый усилители, третий и четвертый фа зовые детектсры и второй преобразовател код-фаза, первый вход которого подключе к второму выходу реверсивного счетчика, тактовый вход - к выходу генератора им пульсов, а два выхода - к первым входам третьего и четвертого фазовых детек торов, вторые входы которых подключены к выходам третьего и четвертого усилителей, а выходы - к третьему и четвертому входам сумматора. Первые входы третьего .к четвертого усилителей подключены, соответственно к первому, и вто рому выходам основного синусно-косинус ного вращающегося трансформатора, вход дополнительного синусно-косинусного вра щающегося трансформатора, .расположенного на валу основного синусно-косинусного вращающегося трансформатрра, подключен к второму выходу формирователя синусоидального напряжения, первый выход - к вторым входам первого и третьего усилителей, а второй выход - к вторым входам второго и четвертого усилителей. На чертеже приведена блок-схема пре лагаемой системы. Фазовая следящая система содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты и формирователь 3 синусоидального напряжения, выходы которого подключены, к основному 4 и дополнительному 5 СКВТ, роторы которых кинематически связаны с входным валом 6, а их выходы через первый 7, второй 8 и дополнительные 9 и 10 усилители подключены соответстве но к основным И, 12 и дополнительным 13, 14 фазовым детекторам, выходы котсрьрс через последовательно соедине1шые сумматор 15, фильтр 16, преобразователь 17 напряжения в частоту соединены с реверсивным счетчиком 18, щэямые выходы которого через первый щэеобразователь 19 код-фаза связаны с вторыми входами фазовых детекторов 11 12, а инверсные выходы черюз второй 1реобразователь 2О код-фаза связаны с входами фазовых детекторов 13 и 14. Фазовая следящая система работает следующим образом. Частота импульсов генератора 1 пониается делителем 2 частотыи на выходе формирователя 3 вьфабатываются два квадратурных синусоидальных напряжения и sin (,u}-b V р.) и (Jcos(wt-t- B) , обеспечивающие возбуждение .основного 4 и дополнительного 5 СКВТ. соответственно, КВТ работают в режиме пульсирующего поля, напряжения на их выходах пропорциональны синусу и косинусу угла поворота вала 6. ) lJSinoi-si i(wt-K 1 U;((t)Ucos t-s n(GoU4i)l (1) U(0 Ucosot-cos())j .() Usino6Cos()J, где. Ц) f + ; P) - фазовый сдвиг выходных напряжений формирователя 3 относительно его входного сигнала; У - фазовый сдвиг, вносимый комплексным характером передачи сигнала через СКВТ за счет потерь в меди и железе. Выходные напряжения СКВТ суммируются суммирующими усилителями 7 - 10,/ изменение фазы напряжений на выходах которых от угла об происходит с разными знаками. U-T (t)-U co5(cot + (-OL) Ug(tl U-b-inlwUtt + od,) (2) U(j(t) Ucos(wt4 df-oL ) -((( Фазовые детекторы 11 - 14 осуществляют сравнение фаз напряжений (2) и соответствующих сигналов преобразователей код-фаза 19, 2О. Фазы +.6 я -8 сигналов преобразователей код-фаза 19 и 2О имеют разные знаки, поскольку инверсный код, поступающий на входы преобразователя 20 с точностью до единицы младщего разряда, соответствует (при полной емкости счетчика 18, соответствующей ЗбО) смещению фазы на угол (360° - Q ), Нагфяжение на выходе сумматора 15 равно сумме выходных напряжений фазовых детекторов 11-14 (-S(ri(od-0) 4. U s-i (1 ф cos() (4-Ucos)-sin(,ot-6)-Us-(n.cos((X--9)« , 2Ucosq;.sinto -8). . Выходное напряжение сумматора 15 угфавляет через преобразователь 17 напряжения в частоту изменением кода реверсивного счетчика 18. Код счетчика 18 устанавливается при U равном нулю, что, как видно из (З), происходит при оС Q . Таким образом, фаза выходного сигнала ФСС и код реверсивного счетчика определяются дифференциальным изменением фаз выходных сигналов суммирующих, усилителей 7, 8 и 9, 1О и нечувствительнь к их синфазным изменениям, обусловленным фазовой нестабильностью формирователя 3 и изменением фазового сдвига от комплексного характера i функци передачи СКВТ. Техническая эффективность предлагаемой ФСС состоит в том, что в результат введения дополнительных элементов и их соответствующего включения выходная фа за ФСС не зависит от паразитных фазовых сдвигов переменного напряжения при его формировании и прохсбкдении через СКВТ. Напряжение на выходе суммато ра известной системы описывается первы ми двумя слагаемыми (З), что приводит к равенству U|5 и cos Ц) s-in (ot-QUU 5тЦ-сое(об-е)0 и,5.и5дп(ц| + ос-в1 0, при 0 9«ОС, б о6 Н-Лв.гдеДб V . выходная фаза известной ФСС следкг за угловым положением вала с ошибкой, равной паразитному фазовому сдвигу нащ}яжешш в формирователе синусоидального напряжения и СКВТ, изменение коTqporo при изменении температ фы в диапазоне 20 i 20 С может достигать + (1О-15) ЭЛ.МЙН. Нечувствительность предлагаемой ФСС к паразитным фазовым сдвигам, обусловленным фазовой нестабильностью формирователя 3 синусоидального напряжения и потерями в меди и железе СКВТ, обес- печивает высокую точность ее работы при воздействии влияющих факторов. Экспериментальные исследования макетного образца ФСС подтвердили достижение TIOложительного эффекта. Нагрев формировав теля синусоидального напряжения и СКВТ 20-7 не гфиводил к смещению выходной фазы предлагаемой ФСС, в то время как дополнительная ошибка известной ФСС, выполненной на тех же элементах, достигала в указшшых услови5ьх 2О эл. мин Формула изобретения Фазовая следящая система, .содержащая последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, форми рователь синусоидального напряжения и основной синусно-косинусный вращающийся трансформатор, два выхода которого через соответствующие усилители и фазовые детекторы подключены к первому и второму входу сумматсра, вьцсод последовательно соединенные фильтр, преобразователь напряжение - частота и реверсивный счетчик подключен к первому входу первого преобразователя кодфаза, тактовый вход которого подключен к Выходу генератора импульсов, а два выхода - к вторым входам первого и второго фазовых детекторов, отличающаяся тем, что, с целью повьпчеНИН точности, в нее введены дополнительный синусно-косинусный вращающлйся трансформатор, третий и четвертый усилители, третий и четвертый фазовые детекторы и второй преобразователь кодфаза, первый вход которого подключен к второму выходу реверсивного счетчика, тактовый вход - к выходу генератора импульсов, а два выхода - к первым BXCVдам третьего и четвертого фазовых детекторов, входы которых подключены к выходам третьего и четвертого усилителей, а выходы - к третьему и четвертому, входам сумматора, первые входь третьего и четвертого усилителей подключены соответственно к первому и второму выходам основного синусно-косинусного вращающегося трансформатора, вход дополнительного синусно-косинусного вращающегося тpaнcфqpмaтopa, расположенного на валу основного синуснокосинусного вращающегося тpaнcфqpмaтoра, подключен к втсрому выходу формирователя синусоидального напряжения, первый выход - к вторым входам первого и третьего усилителей, а второй выход к BTOpbtM входам второго и четвертого усилителей. Источники ннфс мации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 395874, кл. Q 08 С 9/ОО, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР NJ 796787, кл. Q О5 В 11/О1, 1979 (прототип).