Устройство для измерения амплитудныхи фазовых частотных характеристиксистем автоматического управления

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

<>840815.Ф ,„ а дФ

=.-", " /б.: —...„,,+;, = "=-

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к авт. свид-ву 9 44 6035 51)М. Кл (22) Заявлено 1204,79 {21) 2766113/18-24 с присоединением заявки ¹

G 05 В 23/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий, (23) Приоритет

Опубликовано 2 306 81. Б юллетень Но 2 3 (53) УДК62-50 (088. 8) Дата опубликования описания 210681 (72) Авторы изобретения

И.И.Годнсь и В.В.Стасюк ° ««

Управление наладочных работ Западно-Украи ского; А .," производственного объединения по добыче угля-—

"Укрзападу г оль"

I

)

« =:l (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНЫХ

И ФАЗОВЫХ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам для измерения амплитудных и фазовых частотных характеристик элементов и систем автоматического управления.

По основному авт. св. Р 4 46035 известно устройство, содержащее регулируемый по частоте генератор синусоидальных колебаний, соединенный с исследуемым объектом, канал подстрой- 1О ки амплитуды, включащий последовательно соединенные блок перемножения, синхронный детектор, интегратор и индикатор,канал подстройки фазы, включающий последовательно включенные синхронный детектор, интегратор и индикатор, причем оба канала соединены с регулируемым по частоте генератором синусоидальных колебаний через .регулируемый фаэовращатель, первый выход фазовращателя подключен к одному иэ 20 входов синхронного детектора фазы, первый вход фаэовращателя присоединен к выходу регулируемого по частоте генератора синусоидальных колебаний его второй вход подключен к выходу интегратора канала подстройки фазы, а выход интегратора канала подстройки амплитуды подсоединен к одному из входов блока перемножения, а также содержащее сумматор, один вход кото- ЗО рого связан с выходом исследуемого объекта, другой вход — со. входом синхронного детектора канала подстройки амплитуды, выход подключен ко входам обоих синхронных детекторов, а второй вход блока перемножения подключен ко второму выходу фазовращателя P1$., Однако из вест ное устройство имеет сравнительно узкий динамический и частотный диапазон в области низких и инфраниэких частот и недостаточную точность измерения фазы, что связано с нарушением квадратурности опорных сигналов фаэорегулятора вследствие влияния нелинейности его фаэочастотной характеристики.

Цель изобретения — расширение диапазона частот и повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что фаэорегулятор содержит фазовый детектор, последовательно соединенные первый фаэовращатель, первый нормализатор амплитуды, второй фазовращатель, второй нормализатор амплитуды, причем первый вход фазового детектора подключен к первому входу второго фазовращателя и первому выходу фаэорегулятора, второй вход - к выходу второго фазовращателя, выход - ко BT0" рому входу этого же фазовращателя, 840815 выход второго нормалиэатора амплитуды подключен ко второму выходу фазорегулятора.

Кроме того, интегратор выполнен в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя и реверсивного счетчика.

На чертеже изображена блок-схема стройства.

Устройство содержит генератор 1 синусоидальных колебаний, объект 2, перестраиваеьый фазорегулятор 3, сумматор

4, канал 5 подстройки амплитуды, канал 6 подстройки фазы. Канал 5 подст-,, ройки амплитуды включет в себя блок

7 умножения, синхронный детектор 8, аналого-цифровой преобразователь 9, реверсивный счетчк 10, индикатор 11 амплитуды.

Канал 6 подстройки фазы включет в себя синхронный детектор 12, аналого-цифровой преобразователь. 13, ре- 20 версивный счетчик 14, индикатор 15 фазы.

Фаэорегулятор 3 включает в себя первый фаэовращатель 16, первый нормалиэатор. 17 амплитуды, второй фаэовращатель 18, второй нормалиэатор 19 амплитуды, фазовый детектор 20.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальный сигнал генератора

1 подается на исследуемый объект 2 и одновременно на вход фаэорегулятора

3. С выхода исследуемого объекта 2 сигнал поступает на первый вход сумматора 4, на второй вход которого подается опорный сигнал фаэорегулятора 3 через блок 7 перемножения. Сумматор 4 осуществляет вычитание поступающих сигналов, причем сигнал., поступающий на второй вход сумматора, выполняет роль компенсационного. Раэ- 40 ность этих сигналов подается на пер вые входы синхронных детекторов 8 и

12. На вторые (опорные) входы синх" ронных детекторов 8 и 12 подаются, соответственно, опорный сигнал со 45 второго выхода фазорегулятора 3 через блок 7 перемножения и квадратурный по фазе относительно него опорный сигнал с первого выхода того же фазорегулятора„ Выходные сигналы син- 0 хронных детекторов 8 и 12 содержат информацию об ошибке компенсации амплитуды и фазы соответственно, и подаются на входы аналого-цифровых преобразователей 9 и 13, где напряжение сигнала преобразуется в число импульсов. Преобразователи 9 и 13 синхронизируются от генератора 1 (связи на рисунке не показаны). Импульсы.с выходов аналого-цифровых преобразователей 9 и 13 поступают на вхо- 69 ды реверсивных счетчиков 10 и 14. При наличии ошибки компенсации определенной полярности, реверсивные счетчики

10 и 14 устанавливаются:на сложение или вычитание поступакщих импульсов.

Результаты суьмирования и вычитания в реверсивных счетчиках 10 и 14 регистрируются индикаторами 11, 15 амплитуды и йазы в десятичном коде и кроме того поступают, соответственно, на второй вход блока 7 перемножения и на управляющий дискретный вход фазорегулятора 3, образуя следяцие системы астатического типа. В результате действия двух систем регулирования происходит компенсация выходных сигналов синхронных детекторов 8 и 12 до тех пор, пока их выходные напряжения не будут ниже порога преобразования аналого-цифровых преобразователей 9 и

13. При этом процесс уравновешивания останавливается и индикаторы 11 и 15 показывают величину измеряеьых параметров.

Одновременно осуществляется автоматическая подстройка фазы и амплитуды квадрлтурных опорных напряжений в фаэорегуляторе 3. В первом фазовращателе, управляемом дискретно с выхода реверсивного счетчика 14 канала

6 измерения Фазы, осуществляется поворот системы опорных векторов напряжения, поступающего с генератора 1.

Выходной сигнал первого фаэовращателя 16 поступает на вход первого нормалиэатора 17 амплитуды, который представляет собой систему автомати-ческого регулирования выходного уровня сигнала, проходящего через -усилитель с регулируемым коэффициентом усиления путем сравнения выпрямленного выходного и образцового постоянного напряжений. Схема регулирования фазы выходного напряжения нормализатора 17 амплитуды, состоящая из аналогового фаэовращателя 18 и фазового детектора

20, обеспечивает стабильный сдвиг по фазе выходного напряжения по отношению к входному на угол в широком диапазоне частот. Это напряжение нормируется нормализ атором 19 амплитуды и подается на первый выход фазорегулятора 3. В результате регулирования фазы и амплитуды в фазорегуляторе

3, выходные напряжения нормализ аторов

17 и 19 амплитуды образуют систему прямоу гол ьно коорди н ат ных амплитудност абилиэированных опорных напряжений частоты, фаза одного из которых регулируется с выхода канала 6 измерения фазы, а фаза второго находится в квадратуре по отношению к нему в широком частотном диапазоне.

Таким образом, введение следящей системы подстройки фазы и амплитуды опорных напряжений позволяет уменьшить погрешность задания, сдвига фаз на угол †опорного напряжения в широком 2. диапазоне частот, а замена аналового интегрирования цифровым преобразованием и суммированием в реверсивном счетчике дает возможность измерять амплитуду и фазу низкочастотных процессов с более высокой точностью, 840815 определяемой числом разрядов реверсив-. ного счетчика и погрешностью аналогоцифрового преобразования.

Формула иэобререния

1. Устройство для измерения амплитудных и фазовых частотных характеристик систем автоматического управления по авт. св. Р 446035, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона изменения устойства, фазорегулятор содержит фазо« и детектор, последовательно соеди ненные первый фаэовращатель, первый нормализатор амплитуды, второй фаэовращатель, второй нормалиэатор амплитуды, причем первый вход фазового. детектора подключен к первому входу второго фазовращателя и первому выходу фазорегулятора, второй выход — к выходу второго фазовращателя, выход— ко второму входу фаэовращателя, выход второго нормалиэатора амплитуды подключен ко второму выходу фаэорегулятора.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что интегратор зыполнен в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя и реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР

Р 446035, кл. G 05 В 23/02, 1972 (прототип).

840815

Составитель Г. Нефедова

Редактор В.Лазаренко Техред T,Ìàòî÷êà

Корректор Л. Иван

4762/68 Тираж 940

ВНИКЛИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская-наб., д. 4/5

Заказ

Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4