Импульсно-фазовая следящая система
ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВАЯ СЛЕДЯ1 |АЯ СИСТЕМА, содержащая генератор тактрвых импульсов, первый выход которого через канал задания соединен с пер- ; .вым входом фазового дискриминатора, а второй выход подключен к входу делителя частоты, первые выходы которого подключены через последовательно соединенные первые триггеру усилитель, фильтр к первой обмотке вращающегося трансформатора, к второй обмотке которого подключены последовательно соединенные вторые ,. г fi-. , 3 : ЙШЯг; fii;;, гер, усилитель и фильтр, а выход через пороговое устройство подключен к второму входу фазового дискриминатора , отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы , в нее введены второй и третий пороговые устройства, блок сравнения , регистр, реверсивный и нереверсивный счетчики и коммутатор, входы которого,подключены к вторым выходам делителя частоты, выходы - к входам второго триггера, а управляющий вход - к выходу реверсивного счетчика, вход которого соединён с выходом канала задания и входом ре гистра, а счетные входы - с-соответствующими выходами блока сравнения , первый вход которого подклюС|ен через первое пороговое устройство к второй обмотке вращающегося трансформатора, первая обмотка которого через последовательно соединенные второе пороговое устройство и нереверсивный счетчик подключена к второму входу блока сравнения, третьим вхоINS . дом подключенного к выходу регистра, САЭ тактовый вход нереверсивного счет1C чика подключен к выходу генератора оо тактовых импульсов.
„„SU„„ 102 280
/ . СОЮЗ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
3цр G 05 В 11/26
Г=
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ) ИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3393331/18-24 (22) 15.02,82 . (46) 15.06.:83. Бюл. Ю 22 (72) В.Н.Соколов, Н.Д.Заяц. и В.. М. Водовозов (71) Ленийградский ордена Ленина элек . тротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (53) 62-50(088.8) (56) 1. Патент США и 4158800, кл. 6 05 В 19/40, опублик.1979.
2. Макеев Ю.Е., Сосокин В.А.
Системы автоматического управления станками, М., "Машиностроение", 1978, с.161 (прототип). (54)(57) ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ
СИСТЕМА, содержащая генератор такто- вых импульсов, первый выход которого через канал задания соединен с пер.вым входом фазового дискриминатора, а второй .выход подключен к входу делителя частоты, первые выходы которого подключены через последовательно соединенные первые триггер; усилитель, фильтр к первой обмотке вращающегося трансформатора, к второй обмотке которого подключены последовательно соединенные вторые триго гер, усилитель и фильтр, а выход через пороговое устройство подключен к второму входу фазового дискриминатора, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, в нее введены второй и третий пороговые устройства, блок сравне.ния, регистр, реверсивный и нереверсивный счетчики и коммутатор, входы которого, подключены к вторым выходам делителя частоты, выходык входам второго триггера, а управляющий вход - к выходу .реверсивного счетчика, вход которого соединен с выходом канала задания и входом ре гистра, а счетные входы - с .соответствующими выходами блока сравнения, первь1й вход которого подключен через первое пороговое устройство к второй обмотке вращающегося трансфор матора, первая обмотка которого через последовательно соединенные вто-. рое пороговое устройство и нереверсивный счетчик подключена к второму входу блока сравненйя, третьим входом подключенного к выходу регистра, тактовый вход нереверсивного счетчика подключен к выходу генератора тактовых импульсов.
ОО
1023280
Изобретение относится к автоматике и может найти применение в импуль сно-фазовых системах автоматического управления и регулирования с Фазовыми датчиками обратной связи; вра- 5 щающимся трансформаторами, редусинами, индуктосинами.
Известны следящие системы, содержащие генератор тактовых импульсов, подключенный к первому 1О входу фа-ового дискриминатора через канал задания, а к второму входу — через канал обратной связи(1).
Недостатком системы является малая точность слежения.
Наиболее близким к изобретению является импульсно-фазовая следящая система, содержащая генератор тактовых импульсов, подключенный к первому входу фазового дискримина- 2О тора через канал задания, а к второму входу -через канал обратной связи, в состав которого входят делитель частоты, к первой паре выходов карого последовательно подключены пер- 25 вый триггер, первый усилитель, первый фильтр и первая обмотка вращающегося трансформатора, к второй паре выходов - второй триггер, второй усилитель., второй Фильтр и вторая обмотка вращающегося трансформатора, третья обмотка которого соединена с первым пороговым элементом, 2).
Известное устройство характеризуется недостаточной точностью вслед ствие нестабильности напряжений, питающих обмотки вращающегося трансфор; матора - особенно из-за неравенства
90 эл.град. сдвига Фаз между напряже ниями обмоток. Недостаток вызван раз бросом значений индуктивностеи и
40 емкостей усиливателей и Фильтров канала обратной связи, а также температурным дрейфом усилителей.
Цель изобретения - повышение точности системы при одновременном yseличении его надежности.
Поставленная цель достигается тем
: что в импульсно-фазовую следящую систему, содержащую генератор тактовых 5О импульсов, первый выход которого через канал задания соединен с первым входом фазового дискриминатора, а . второй выход подключен к входу делителя частоты, первые выходы которо- 55 го подключены через последовательно соединенные первые триггер, усилитель, .фильтр к первой обмотке вращающегося трансформатора, к второй об-, мотке которого подключены последовательно соединенные вторые триггер, усилитель и фильтр, а выход через пороговое устройство подключен к второму1 входу фазового дискриминатора, введены второй и третий пороговые устройства, Ьлок сравнения, регистр, реверсивный и нереверсивнь и счетчики и коммутатор, входы которого подключены к вторым выходам делителя час" тоты, выходы - к входам второго три гера, а управляющий вход - к выходу реверсивного счетчика, вход которого соединен с выходом канала задания и входом регистра, а счетные входы — с соответствующими выходами блока сравнения, первый вход которого подключен через первое пороговое устройство к второй обмотке.вращающегося. трансформатора, первая обмотка которого через последовательно соединенные второе пороговое устройство и нереверсивный счетчик подключена к второму входу блока сравнения, третьим входом подключенного к выходу регистра, тактовый вход нереверсивного счетчика подключен к выходу генератора тактовых импульсов.
Сущность изобретения заключается в том, что ошибка в сдвиге фаз аналоговых сигналов, питающих обмотки вращающегося трансформатора, выявляется и корректируется в дискретной форме. Устройством осуществляется автоподстройка дискретной части системы в функции ошибок ее аналоговой части. Благодаря этому удается существенно повысить не только точность, но также надежность и досто" верность проводимой операции. Кроме того, предложенное устройство обеспечивает аварийное .отключение сисI темы в случае обрыва одной иэ 4епей,. питающих обмотки вращающегося трансФорматора.
На фиг. 1 изображена структур" ная схема системы; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг.3 - схема варианта исполнения пороговых устройств.
Следящая система содержит генератор 1 тактовых импульсов, канал
2 задания, Фазовый дискриминатор 3., делитель 4 частоты, первый и второй. триггеры 5 и 6, первый и второй уси023280 4
3 1 лители 7 и 8, первый и второй фильтры 9. и 10, вращающийся трансформатор Il, первое пороговое устройство 12, второе и третье пороговые уст . ройства 13 и 14, реверсивный и нереверсивный счетчики 15 и 16, блок 17 сравнения кодов, регистр 18 и коммутатор 19.
Первый выход генератора 1 такто-вых импульсов через канал задания 2 соединен с первым входом фазового дискриминатора 3, а второй выход подклю чен к входу делителя 4 частоты, который делит частоту генератора 1 тактовых импульсов на Й (например„
N=360, т.е. один импульс соответствует одному эл.град.) и имеет две группы выходов. Первая пара выходов (а,с) участвует в формировании коси" нусоидального питающего напряжения
0,, (фиг.2) первый импульс а поступает на S-вход первого триггера 5, открывая его, а приходящий позднее на й-вход М/2-ый импульс (s нашем примере — 180-ый ) закрывает его. Сформированный меандр усиливается первым усилителем 7, а на первом фильтре 9 из него выделяется первая гармоника, питающая первую обмотку вращающегося трансформатора 11. Вторая пара выхо" дов (Ь,d) делителя частоты .4 участвует в формировании синусоидального питающего напряжения О и ц (фиг.2)> й/4-ый импульс (в нашем примере90-ый) через коммутатор 19 открывает второй триггер, тогда как 3N/4-ый импульс (270-ый) закрывает его. Сфор;мированный меандр поступает через .второй усилитель 8 и фильтр 10 на вторую обмотку вращающегося транс. форматора 11. К коммутатору 19 подключены, также, другие пары выходов делителя 4 частоты, сдвинутые влево и вправо относительно второй .пары на 1,2,3 и т.д. выходов. На них появляются 89 и 269-ый, 88 и
268-ой и т.д., или 91 и 271-ый, 92,и 272-ой и т.д. импульсы. Количество таких выходов равно количеству входов коммутатора. Эти группы выходов подключаются коммутатором 19 к входам второго триггера 6 по сигналам, подаваемым на управляющий вход коммутатора 19, от реверсивного счетчика 1, импульсные входы которого объединены с выходами блока 17 сравнения кодов.
Последний срабатывает коды нереверсивного счетчика 16 и регистра ° 18
s момент прохождения через йуль сигнала U О тояний реверсивного счетчика 15 и регистра 18 передаются из канала задания 2. Третья обмотка вращающегося трансформатора ll, несущая информа-. цию о повороте его ротора, через поро говое устройство 12 подключена к второму вхОду фазового дискриминатора 3 ° Устройство работает следующим образом. 90 зл.град. Они усиливаются усилите" лями 7 и 8, после чего фильтры 9 и 10 нижних частот выделяют их первые гармоники, исключают постоянные составляющие и глушат высшие гар50 55 моники. Если фильтры 9 и 10 стрОГО I идентичны, то на первую и вторую обмотки вращающегося трансформатора 11 поступают сигналы соответственно В исходном состоянии в регистр 18 от канала 2 задания записан код, соответствующий Й/4 импульсам, т.е. 90 эл.град.; на которые должны быть сдвинуты напряжения, питающие вращающийся трансформатор 11. На управляющий вход коммутатора 19 через реверсивный счетчик 15 от канала 2 задания подан код, при котором к второму триггеру 6 подключается вторая пара выходов (b,d) делителя 4 частоты. Импульсы программы, синхронизированные в канале 2 задания тактами генератора 1 тактовых импульсов, поступают на первый вход фазового дискриминатора 3. Другая тактирующая последовательность генератора 1 в делителе 4 частоты разделяется на четыре равномерно смещенные по фа-, зе последовательности путем снятия импульсов с промежуточных выходов де лителя 4 частоты - с 1-ro (с1), й/4-го (Ь), й/2-го (с) и 3/4-ro(d). Эти последовательности заставляют 45 первый и второй триггеры 5 и 6 ра° ботать в таком режиме, при котором на их выходах появляются прямоугольные меандры со скважностью 2, сдвинутые относительно друг друга на 1023280 1О 15. 55 со g, 0 „„ чу, где 0 — амплитуда пйтающего напряжения; а- частота питающего напряжения; t - время. С выхода вращающегося трансформатора 11 на вход первого порогового элемента 12 приходит синусоидальный сигнал, смещенный по фазе относительно опорного на величину, пропорциональную углу поворота ротора вращающегося трансформатора 11. В момент перехода этого сигнала через нуль приходит импульс на второй вход фазового дискриминатора 3. Таким образом, выходной сигнал фазового дискриминатора 3 модулируется по ширине сигналом фазового рассогласования канала 2 задания и канала обратной связи. Вторая тактовая последовательность генератора 1 тактовых импульсов непрерывно заполняет нереверсивный счетчик 16. .. При прохождении сигнала 0 „,1.через нуль в положительном направлении второе пороговое устройство 13 формирует импульс обнуления нереверсивного счетчика 16. Этот момент служит началом отсчета величины сдвига Фаз питающих напряжений. При прохождении сигнала U<<. „ через нуль в положительном направлении третье пороговое устройство 14 формирует импульс, разрешающий бло. ку 17 сравнения кодов сравнить содержимое счетчика 16 с содержимым регистра 18 (т.е. с числом й/4 равным 90 эл.град.). Если коды совпадают (сдвиг фаз не нарушен),то на выходах блока 17 сигналы отсутствуют и коммутатор .19 сохраняет свое состояние. Если код в счетчике 16 превышает число в регистре 18 (сдвиг фаз больше 90 ), то на первом выходе блока 17 сравнения кодов появляется импульс и поступает на импульсный вход сложения реверсивного счетчика 15. Вследствие увеличения кода на управляющем входе коммутатора 19, последний переключит .триггер 6 с выходов Ъ,d на входы b 1-ый и d-1-ый делителя частоты 4. В результате меандр синусоидального напряжения сформируется на одну дискрету раньше, компенсируя тем самым излишний сдвиг фаз, возникший в аналоговых элементах схемы. Если проведенной коррекции окажется недостаточно и в следующем периоде вновь выявится превышение по фазе, новый импульс с первого выхода блока 17 сравнения кодов заставит коммутатор 19 переключиться на Ь-2-ой и д-2-ой выходы делителя частоты, и раз, пока сигнал переполнения реверсивного счетчика 15 аварийно не отключит схему (на фиг.1 цепь аварийного отключения не показана). Если в результате сравнения кодов блоком 17 сравнения выявится, что код в нереверсивном счетчике 16 меньше числа в регистре 18 (сдвиг фаз меньше 90, то на втором выходе блока 17 сравнения кодов появляется импульс и поступает на импульсный вход вычитания реверсивного счетчика 15. Это сразу же приводит к уменьшению кода на управляющем входе коммутатора 19, вследствие чего последний переключает триггер 6 с выходов b+i d+i на выходы b+i 1, d+i 1 делителя 4 частоты. В результате меандр сиеусоидального напряжения сформируется на .одну дискрету позднее, компенсируя тем самым потерю в сдвиге фаз, возникшую в аналоговых элементах схемы. Количество подобных сдвигов (глубина компенсации ) определяется количеством вхо" дов коммутатора 15 и/или объемом реверсивного счетчика 15. Система реализуется на базе стандартных элементов автоматики. Возможный вариант исполнения пороговых устройств показан на фиг.3. При 0 0транзистор закрывается, сопротивление его резко возрастает и на переходе коллектор-эмиттер появлвется напряжение, дифференцируемое емкостью. Половина импульсов, соответствующая нерабочему участку синусоидальных сигналов, .срезается диодом V . В качестве реверсивного счетчика могут использоваться микросхемы К155, ИЕ6, в качестве нереверсивного счетчикаК155, ИЕ5, схема сравнения кодов строится на базе микросхем К155 и N1 и элементов И-НЕ. Погрешность системы не превышает 0,5 эл.град. Кроме того, обеспечивается защита схемы от аварийных режимов обрыва цепей питания вращающегося трансформатора. Технический эффект заключается в существенном повышении точности следящей системы при одновременном увеличении ее надежности и долговечности. 1023280 ! lilo Nft 3ЩЯ . Ф OO ° ° ° ° ° е» ° е ° еее ЕЕ 1 ° Е ° ф Ф f3 Ij 8НИИПИ Заказ 4209/31 Тйраж 874 Подписное мююаюююеююююююююююмююФе Филиал AllA "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
