Устройство компенсации помех (его варианты)

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3©1> . С 05 В 5/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3404582/18-24 (22) 01.03.82 (46 ) 07.06.84. Бюл. 9 21 (72) A.B.ßêoâëåâ, (53) 62-50(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 478283, кл. G 05 В 11/12, 1975.

2 ° Авторское свидетельство СССР

-Р 344411, кл. 0 05 В 11/12, 1971.

3 ° Авторское свидетельство СССР

9 622043, кл. G 05 В 11/12, 1977. (54) УСТРОЧСТВО КОМПЕНСА1 ИИ ПОМЕХ (ЕГО ВАРИАНТЫ).

57 1. Устройство компенсации помех, содержащее блок памяти, первый коммутатор, выходом подключенный через корректирующее звено к входу второго коммутатора, и источник переменного напряжения, выходом подключенный через блок питания к электрическим входам синусно-косинусного вращающегося трансформатора, через формирователь сигналов коммутации — к управляющим входам первого и второго .коммутаторов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности и стабильности параметров устройства, в нем дополнительно установлены источник постоянного напряжения, преобразователь переменного напряжения в постоянное и интегратор, первым входом подключенный к выходу источника постоянного напряжения, вторым входом через преобразователь переменного напряжения в постоянное - к второму выходу второго коммутатора, а выходом — к второму входу корректирующего звена, вход блока памяти подключен к перво- Я му выходу второго коммутатора,.а выходы синусно- косинусного вращающе-. g+ . гася трансформатора подключены к соответствующим сигнальным входам первого коммутатора.

1096604

2. Устройство компенсации помех, содержащее блок. памяти, первый коммутатор, выходом подключенный через корректирующее звено к входу второго коммутатора, источник переменного напряжения, подключенный через блок питания к электрическим входам синусно-косинусного вращающегося трансформатора, и формирователь сигналов коммутации, выходом подключенный к управляющим входам коммутаторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности и стабильности параметров устройства, в нем дополнительно установлены источник постоянного напряжения, преобразователь переменного напряжения в постоянное и интегратор, первым входом подключенный к выходу источника постоянного напряжения, вторым входом через преобразователь переменного напряжения в постоянное)к второму выходу второго коммутатора, а выходом — к второму входу корректирующего звена, блок памяти, подключенный входом к первому выходу второго коммутатора, и синусно-косинусный вращающийся трансформатор, первым выходом подключенный к первому входу первого коммутатора, а вторник второму входу первого коммутатора и входу формирователя сигналов коммутации.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в качестве блока питания применен скнусно-косинусный вращающийся трансформатор-датчик.

Изобретение относится к устройствам. компенсации помех и может быть использовано в следящих системах переменного тока для подавления квадратных помех, содержащихся в выходных сигналах индукционных датчиков. угла.

Известнс устройство компенсации помех, содержащее синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ ), управляемый фаэовращатель, фазочув ствительный выпрямитель (1).

Недостатком этого устройства является нестабильность его параметров, т.е. изменение фазы выходного напряжения при изменении коэффициента трансформации и напряжения питания.

Известно устройство компенсации помех, содержащее последовательно. соединенные датчик угла (например, СКВТ ), первый коммутатор, блок памя4. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что Формирователь сигналов коммутации содержит последовательно соединенные первый фазовращатель, первый Формирователь прямоугольного напряжения, дифференциатор и формирователь импульсов, выходом подключенный к выходу формирователя сигналов коммутации, вход которого подключен к входу первого фазовращателя.

5. Устройство по п.4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что формирователь сигналов коммутации дополнительно содержит последовательно соединенные второй фазовращатель и второй формирователь прямоугольного напряжения, выходом подключенный к второму выходу формирователя сигналов коммутации, вход которого соединен с входом второго фазовращателя, 6. Устройство по п.5, о т л и ч аю щ е е с я тем, что второй выход формирователя сигналов коммутации соединен с вторым входом преобразователя переменного напряжения в постоянное.

7, Устройство по п.6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит последовательно соединенные фазочувствительный выпрямитель и блок выделения модуля, выходом подключенный к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное, первый и второй входы которого подключены соответственно к сигнальному и управляющему входам фазочувствительного выпрямителя.

2 ти, первое корректирующее звено, второй коммутатор, второе корректирующее звено, третий коммутатор и усилитель, а также источник переменного напряжения, подключенный через блок питания к датчику угла, а через фаэосдвигающее звено к управляющим входам коммутатора ) 2).

Недостатками этого устройства являются малая эффективность компенсации помех и высокая нестабильность параметров устройства, обусловленная изменением внешних факторов, таких, например, как напряжение -питания.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство компенсации помех, содержащее последовательно соединенные датчик угла (например, СКВТ ), первый коммутатор, блок памяти, первое кор1096604

В устройстве компенсации помех по второму варианту дополнительно установлены источник постоянного напряжения, преобразователь переменного напряжения в постоянное и интегратор, первым входом подключенный к выходу источника постоянного напряжения, вторым входом через преобразователь переменного напряжения в по стоянное — к второму выходу второго коммутатора, а выходом — к второму входу корректирующего звена, блок памяти, подключенный входом к первому выходу второго коммутатора, и

СКВТ, первым выходом подключенный к первому входу первого коммутатора, а вторым — к второму входу первого коммутатора и входу формирователя сигналов коммутации.

65 ректирующее звено, второй коммутатор; второе корректирующее звено, третий коммутатор и усилитель, а также источник переменного напряжения, подключенный через блок питания к электрическим входам датчика угла, 5 а через первый и второй формирователи сигналов коммутации — к управляющим входам соответствующих коммутаторов 33.

Однако известное устройство ха- )0 рактеризуется малой эффективностью подавления помех и недостаточной стабильностью коэфФициента передачи вследствие зависимости выходного напряжения устройства от напряжения питания и коэффициента передачи

CKBT.

Целью изобретения является повышение эффективности и стабильности параметров устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве компенсации помех по первому варианту, содержащем блок памяти, первый коммутатор, выходом подключенный через корректиру- 25 ющее звено к входу второго коммутатора, и источник переменного напряжения, выходом подключенный через блок питания к электрическим входам СКВТ,а через формирователь сигналов коммутации — к управляющим входам перво-Зр го и второго коммутаторов, дополнительно установлены источник постоянного напряжения, преобразователь . переменного напряжения в постоянноеи интегратор, первым входом подклю- 35 ченный к выходу источника напряжения, вторым входом через преобразователь переменного напряжения в постоянное — к второму выходу второго коммутатора, а выходом — к втоРому 40 входу корректирующего звена, вход блока памяти подключен к первому выходу второго коммутатора, а выходы

СКВТ подключены к соответствующим сигнальным входам первого коммутато- 45 ра.

При этом в устройстве компенсации помех в качестве блока питания применен СКВТ-датчик.

Кроме того, формирователь сигналов коммутации содержит последовательно соединенные первый фазовращатель, первый формирователь прямоугольного напряжения, дифференциатор и формирователь импульсов, выходом подключенный к выходу Формирователя сигналов коммутации, вход которого подключен к входу первого фаэовращателя.

Причем формирователь сигналов коммутации дополнительно содержит последовательно соединенные второй фаэовращатель и второй Формирователь прямоугольного напряжения, выходом подключенный к второму выходу формирователя сигналов коммутации, вход которого соединен с входом второго фаэовращателя.

Второй выход формирователя сигналов коммутации соединен с вторым входом преобразователя переменного напряжения в постоянное.

Преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит последовательно соединенные фаэочувствительный выпрямитель и блок выдепения модуля, выходом подключенный к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное, первый и второй входы которого подключены соответственно к сигнальному и управляющему входам фазочувствительного выпрямителя.

На Фиг.1 представлена структурная схема устройства по первому варианту; на фиг.2. — структурная схема устройства по второму варианту; на фиг.3 и 4 — структурные схемы вариантов выполнения блоков питания;на фиг,5 — структурная схема устройства с регулируемым преобразователем переменного напряжения в постоянное.

Устройство (фиг.11 содержит CKBT

1, последовательно включенные второй коммутатор 2 и блок 3 памяти, формирователь 4 сигналов коммутации, подключенный к тому же источнику переменного напряжения, что и блок 5 питания, при этом выход формирователя сигналов коммутации подключен к управляющему входу коммутатора 2, последовательно включенные первый коммутатор 6 и корректирующее звено

7, интегратор 8, источник 9 постоянного напряжения и преобразователь 10 переменного напряжения в постоянное, выполненный например, в виде однополупериодного выпрямителя 11. Источник 9 постоянного напряжения под ключен к первому входу интегратора

8, к второму входу которого подключен выход преобразователя 10. Вход преобразователя 10 соединен с вто1096604 рым выходом второго коммутатора 2, выход интегратора 8 подключен к второму входу корректирующего звена 7, выход которого связан с входом второго коммутатора 2. Первая (синусная) обмотка СКВТ 1 подключена к первому входу первого коммутатора б, вторая (косинусная I обмотка CKBT 1 — к второму входу первого коммутатора б, а управляющий вход последнего связан с выходом формирователя 4. Формирователь 4 может быть выполнен, например, в виде последовательно включенных фазовращателя 12, формирователя

13 прямоугольного напряжения, дифференциатора 14 и формирователя 15 импульсов.

В качестве блока 5 питания могут быть использованы, например, СКВТдатчик 16 или счетно-решающая схема, состоящая из двух СКВТ 17 и 18 и усилителей 19 и 20 мощности.

В качестве корректирующего звена

7 может быть использовано звено с переменным коэффициентом передачи, зависящим от выходного сигнала интегратора 8. В простейшем случае в качестве корректирующего звена 7 может быть использован блок умножения.

Устройство по первому варианту работает следующим образом.

Подавление квадратурой помехи, содержащейся в выходном напряжении

CÊÂÒ 1,осуществляется за счет использования информации с первой (синус-. ной) обмотки CKBT 1 в те же моменты времени, когда синфазное напряжение, содержащее информацию об угле поворота вала СКВТ 1, достигает амплитудного значения. Квадратурное напряжение при этом равно нулю и на выходное напряжение устройства не влияет.

Коглмутаторы 2 и б подключают на время Т с<Т, где Т вЂ” период переменного напряжения, блок 3 памяти через и корректирующее звено 7 — к первой синусной обмотке CKBT 1 дважды за период переменного напряжения в те же моменты, когда синфазная составляющая выходного напряжения СКВТ 1 достигает амплитудного значения. Управляющие входы коммутаторов 2 и 6 связаны с первым выходом формирователя 4 сигналов коммутации, который преобразует, переменное (синусоидальное) напряжение сети.в импульсное напряжение с частотой, вдвое большей частоты переменного напряжения, и длительностью импульсов, много меньшей периода Т переменного напряжения.

Фаза выходных импульсов формирователя 4 сигналов коммутации жестко связана с фазой переменного напряжения и может регулироваться с помощью

Фазовращателя 12. Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы импульсы формирователя 4 сигналов коммутации по времени совпадали с амплитудным значением выходного напряжения СКВТ 1. Для выполнения этого условия блок 5 питания СКВТ под ключен к тому же источнику 21 переменного напряжения, что и формирователь 4. С выхода формирователя 4 импульсное напряжение поступает на .Управляющие входы коммутаторов 2 и б. Напряжение, Формирующееся на выходе блока 3 памяти, равно где о(— угол поворота вала СКВТ 1, фаза переменного напряжения источника 21; фаза выходного напряжения

15 сквт 1;

Кт — коэффициент передачи СКВТ 1

U — амплитуда переменного напряпит жения на выходе источника

21;

К„ „- масштабный коэффициент корректирующего звена 7; ()т — напряжение на втором входе корректирующего звена 7.

После переключения коммутаторов

25 2 и б к первому входу корректирующего звена 7 подключается вторая (косинусная обмотка СКВТ 1, а к входу преобразователя 10 - выход корректирующего звена 7, При этом замыка 0 ется контур, в который входят корректирующее звено 7, преобразователь 10 и интегратор 8.

В установившемся режиме напряжение U на выходе интегратора 8 посто8 янно, а на входе — разность напряженийО, -U,ïîñòóïàþùèõ с выходов преобразователя 10 и источника 9 постоянного напряжения, равна нули(0„-U =О).

При этом

0 где К вЂ” коэффициент передачи преоб"р разователя 10.

Установившееся значение U> .определяется из Формулы (2) с учетом тоГор что 0 s =0

U = ло пит тр c05 KyNH p где () — напряжение источника 9 постоянного напряжения.

@ри подстановке выражения (3) в

5р формулу (1)получается значение выходного напряжения предлагаемого устройства. пит тр " с тр) углн

tg с cas(P -Ч )

Из выражения (4) видно, что напряжение на выходе устройства не Зависит от переменного напряжения источ60 ника 21Uä„ и коэффициента передачи

Кт CKBT 1.

Так как предлагаемое устройство

:предназначено для работы в системах автоматического управления в цепФ

65 сигнала ошибки, величина которой не

1096604 превышает единиц градусов, то замена угла ошибки его тангенсом дает небольшую погрешность и допустима.

Для устройства на фиг.2 характерна зависимость его выходного напряжения от фазы выходного напряжения

СКВТ 1 (см.выражение 4).

Для исключения влияния фазы напряжения СКВТ 1 на выходное напряжение могут быть использованы устройства, схемы которых приведены на фиг.2 и 5. 1

Устройство, представленное на фиг.5, состоит из тех же блоков, что и первый вариант устройства (фиг.1).

Отличие заключается в том, что преобразователь переменного напряжения в постоянное выполнен в виде последовательно соединенных фазочувствительного выпрямителя 22 и блока 23 выделения модуля, а формирователь 4 сигналов коммутации дополнительно со- 2 держит последовательно включенные второй фазовращатель 24 и второй формирователь 25 прямоугольного напряжения. При этом управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 22 подключен к второму выходу формирователя 4. Напряжение на выходе преобразователя 10 в этом случае равно

"а= пит"тр" "умнПт (;,рJK, (S) а напряжение на выходе устройства (6)

l1P

Иэ выражения (6) видно, что выходное напряжение в предлагаемом устройстве компенсации помехи (фиг.5) не зависит от фазы выходного напряжения

CKBT 1.

Устройство по второму варианту (фиг.2) состоит из тех же блоков, что и устройство по первому вариан- ту (фиг.1) . Отличие заключается в том, что вход формирователя 2 сигналов коммутации подключен .к выходу источника переменного напряжения через последовательно соединенные

СКВТ 1 и блок 5 питания, СКВТ 1 и косинусную обмотку СКВТ 1. При та" ком соединении фаза выходного напряжения формирователя 4 изменяется синхронно с фазой выходных напряже ний СКВТ 1. а выходные импульсы формирователя 4 по времени совпадают с амплитудными значениями напряжения первой (синусной) обмотки СКВТ 1.

Из чего следует, что амплитуда выходного напряжения блока 3 памяти

5 не зависит от изменения фазы выходного напряжения СКВТ 1. Устройство (фиг.2) целесообразно применять в следящих системах с ограниченным углом поворота. Практически вопроС о выборе и применении предлагаемого, устройства (фиг.1, 2 и 5) необходимо решать с учетом конкретных параметров CKBT 1 и всей системы автоматического управления в целом. Если фазовая нестабильность напряжения

СКВТ 1 невелика, целесообразнее использовать второй вариант предлагаемого устройства (см. фиг.2), так как оно проще в реализации.

Положительный эффект от использования предлагаемого технического решения заключается в повышении стабильности коэффициента передачи устройства компенсации (квадратурной) помехи при работе его совместно с"

СКВТ 1. имеющего нестабильные параметры. Например, при изменении напряжения питания СКВТ 1 íà 10% коэффициент передачи известного устройства так же изменяется на 10%, а коэффициент передачи предлагаемых уст-. ройств — менее чем на 2%. При изменении фазы выходного напряжения

CKBT 1 на 30 коэффициент передачи известного устройства изменяется

35 более, чем на 10%, а коэффициент передачи второго иэ предлагаемых устройств менее. чем на 2%. Таким образом. стабильность коэффициента передачи предлагаемого устройства

4О примерно в пять раэ выше известного. Примерно во столько же раз в предлагаемом устройстве выше эффективность подавления квадратурной помехи по сравнению с известным устройством.

Следовательно, без ущерба для качества системы автоматического управления, в ней можно использовать более дешевые и малогабаритные СКВТ, имеющие нестабильные коэффициент пе5О редачи и фазовый сдвиг выходного напряжения.

1096604

1096б04

Фиг. 1

Составитель Г.Нефедова

Техред И. Метелева Корректор О.Тигор

Редактор A.(.)èøêèíà

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 3823/34 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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