Фазовая следящая система

О П И С А Н И Е 407276

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

М. Кл. G 05b 11/06

Заявлено 25.Х.1971 (№ 1708044/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 21.XI.1973. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания З.IV.1974

Государственный комитет

Совета Министров СССР на делам изобретений и открытий

УДК 621.316.71-503.53 (088.8) Авторы изобретения

; "1

E. А. Артюхов, В. В. Мартышев и М. И. Печкуров

Заявитель

ФАЗОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики и может быть использовано для точной передачи угла поворота вала.

Известна фазовая следящая система, содержащая фазовращающий датчик, первый выход которого через первый усилитель а второй выход через последовательно соединенные второй усилитель и фазовращающий приемник подключены к фазовому дискриминатору, выход которого через последовательно соединенные третий усилитель и двигатель подключен к фазовращающему приемнику, Предлагаемое изобретение позволяет добиться высокой точности работы следящей системы более простыми средствами.

Это достигается тем, что в обратные связи первого и второго усилителей включены частотозависимые четырехполюсники.

На фиг. 1 представлена блок-схема фазовой следящей системы; на фиг. 2 и 3 — принципиальные схемы частотозависимых четырехполюсников.

Следящая система содержит фазовращающий датчик 1, усилители 2, 3 и 4, фазовый дискриминатор 5, фазовращающий приемник 6, двигатель 7, частотозависимые четырехполюсники 8 и 9.

Четырехполюсник, представленный на фиг. 2, содержит две пары последовательно соединенных интегрирующих и дифференцирующих R С-звеньев, причем интегрирующие звенья составлены из резисторов R<, R> и конденсаторов Сь Се, а дифференцирующие звенья — из резисторов R3, R< и конденсаторов Сз, С .

Четырехполюсник, представленный на фиг. 3, содержит последовательно соединенные индуктивность L и дифференцирующее звено, состоящее из резистора R5 и конденсатора С .

При низкой частоте сигналов датчика 1 четырехполюсники выполняются в виде последовательно включенных интегрирующих и дифференцирующих RC-звеньев.

15 Из условия получения нулевого фазового сдвига в цепи обратной связи усилителей 2 и 3 при номинальной угловой частоте а0 сигналов датчика 1 постоянные времени звеньев установлены равными, т. е. выполнено усло20 вие

RiC1 Я Сд — Rs s = R4Cs (1) о

С целью развязки звеньев между собой выполнено соотношение:

R,»R.»R.»R. (2)

Число пар и интегрирующих и дифференцирующих звеньев установлено равным: и=— "o

407276

25 р, = — arctg

Ь (2+ Л)

2(1+ Л) (7) 55

60 (15) 65

2.0 где D — добротность по скорости фазовой следящей системы. При высокой частоте сто сигналов датчика 1 четырехполюсники 8 и 9 выполнены в виде резонансного LRC-контура.

Добротность Q контура установлена равной: гв (4) при соотношении реактивных элементов: о о в (5) ,с, Работа фазовой следящей системы происходит следующим образом.

Поворот вала датчика 1 вызывает изменение фазы сигнала, поступающего через усилитель 2 на первый вход фазового дискриминатора 5. На второй вход дискриминатора поступает через усилитель 3 и приемник 6 опорный сигнал датчика 1, фаза которого зависит от угла поворота вала приемника.

В результате на выходе фазового дискриминатора появляется напряжение рассогласования фаз, пропорциональное рассогласованию между валом датчика и валом приемника.

Это напряжение, усиленное усилителем 4, поступает на исполнительный двигатель 7, который вращает вал приемника до согласования его с валом датчика 1.

Известно, что при работе такой следящей системы без использования частотозависимых четырехполюсников в цепи обратной связи усилителей 2 и 3 возникает скоростная ошибка в, определяемая формулой:

8:—

Q (6)

D где Й вЂ” угловая скорость вращения вала датчика 1.

Введение в цепь обратной связи усилителей

2 и 3 частотозависимых четырехполюсников 8 и 9 позволяет устранить эту ошибку следующим образом.

Фазочастотная характеристика пары из интегрирующего и дифференцирующего звеньев (например, RC>) описывается уравнением: где — значение фазы на выходе пары

Q звеньев; Л= — — относительное изменение с о частоты напряжения на входе пары звеньев.

Так как на практике ep))Q, то можно считать

Л малой величиной, а следовательно, формулу (7) упростить: р

fQ (8)

СО 0

При включении такой пары звеньев в цепь обратной связи усилителя с достаточно высоким коэффициентом усиления его фазочастотная характеристика (

Я (9)

О

Это означает, что при вращении задающего вала датчика 1, соответствующем увеличеншо частоты а, фаза напряжения на выходе усилителя будет опережать фазу напряжения на его входе, т. е. фазу сигнала датчика 1.

При вращении вала датчика 1 в противоположную сторону уменьшению частоты а будет соответствовать запаздывание фазы на выходе усилителя 2.

Для того, чтобы создать это упреждение или запаздывание фазы по величине, соответствующей нулевой скоростной ошибке системы, необходимо выполнить соотношение: с ц (fir (10) и где п — число пар интегрирующих и дифференцирующих RC-звеньев. Решая выражение (10) относительно и с учетом (6) и (9), получим:

Четырехполюсник 9 в цепи обратной связи усилителя 3 опорного сигнала датчика 1 применен для того, чтобы компенсировать влияние изменения несущей частоты в, вызванного помимо вращения задающего вала датчика 1.

В этом случае частота а меняется одинаково в обоих каналах системы, создавая одинаковые фазовые сдвиги, благодаря чему в систему не вносится статической ошибки от изменения несущей частоты î .

При высокой номинальной несущей частоте во число RC-звеньев четырехполюсников может получиться практически неприемлемым.

В этом случае удобнее применить в качестве четырехполюсника в цепи обратной связи усилителей резонасный LRC-контур.

Так как его фазочастотная характеристика описывается выражением: р, = — 2Q —, Я (12) о то фазочастотная характеристика усилителя, содержащего в цепи обратной связи такой четырехполюсник, будет определяться формулой:

>2óñ = 2Я— (13) о

В этом случае для установки в следящей системе нулевой скоростной ошибки необходимо выполнить условие:

: 2 ° (14) ус

Подставляя в условие (14) выражения (6) и (13) и решая полученное равенство относительно Q, получим:

407276

Фиг. 1

При работе предложенной следящей системы усилитель 2 с частотозависимой обратной связью в зависимости от напряжения и скорости вращения задающего вала датчика 1 устанавливает фазу выходного сигнала датчика так, чтобы рассогласование между задающим и принимающим валами было равно нулю.

При этом сигнал на выходе фазового дискриминатора 5 всегда соответствует величине скоростной ошибки системы без применения частотозависимых звеньев в цепи обратной связи усилителей.

Предмет изобретения

1. Фазовая следящая система, содержащая фазовращающий датчик, первый выход которого через первый усилитель, а второй выход через последовательно соединенные второй усилитель и фазовращающий приемник подключены к фазовому дискриминатору, выход которого через последовательно соединенные третий усилитель и двигатель подключен к фазовращающему приемнику, отличающаяся тем, что, с целью упрощения системы, в обратные связи первого и второго усилителей включены частотозависимые четырехполюсники.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что частотозависимые четырехполюсники выполнены из последовательно соединенных интегрирующих и дифференцирующих RC-звеньев, о число пар которых п= —, где оо — номиD нальная угловая частота сигнала фазовращающего датчика; .0 — добротность системы по скорости.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что частотозависимые четырехполюсники выполнены в виде резонансных LRC-контуров, содержащих последовательно соединенные индуктивность и дифференцирующее RC-звено.

407276

Фиг 3

Составитель В. Лукашин

Техред Е. Борисова

Редактор В. Нанкин

Корректор В. Жолудева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 781/11 Изд. № 1087 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5