Следящая система с комбинированным управлением

 

СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА С КОМБИНИРОВАННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ по авт, св. № 913331, отличающая, ся тем, что, с целью повышения точности системы, в ней дополнительно установлены переключатель, второй фазочувствительный выпрямитель, второй усилитель-ограничитель и источник переменного напряжения, выходом подключенный к электрическому входу датчика и управляющему входу второго фазочувствительного выпрямителя , сигнальным входом подключенного к входу фазирующего устройства, а выходом через второй усилитель-ограничитель - к управляющему входу переключателя, а выход фазирующего устройства соед1 ен с входом первого усилифеля-органичителя через переключатель .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (192 (112

4(ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 913331 (21) 3648953/24-24 (22) 03.10.83 (46) 23.01.85. Бюл. 22 3 (72) В.С.Смирнов (53) 62-50 .(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

В 913331,кл. с 05 В 11/01,1980 (прототип). (54)(57).. СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕИА С КОМБИНИРОВАННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ по авт. св.

9 913331, отличающаяся тем, что, с целью повышения точнос- ти системы, в ней дополнительно установлены переключатель, второй фазочувствительный выпрямитель, второй усилитель-ограничитель и источник переменного напряжения, выходом подключенный к электрическому входу датчика и управляющему входу второго фаэочувствительного выпрямителя, сигнальным входом подключенного к входу фазирующего устройства а выходом через второй усилитель-ограничитель — к управляющему входу переключателя, а выход фазирующего устройства соединен с входом первогоусилителя-органичителя через переключатель.

1136106

10000 мВ

100000

Usoi»

ЬХ К

100 мкВ. ч paar где р 40т

65 рИзобретение относится к следящим системам с комбинированным управлением и может быть использовано в радиотехнике, приборостроении, станкостроении, т.е. там, где требуются системы повышенной точности, По основному авт. св. 9 913331 известна следящая система с комбинированным управлением, содержащая последовательно соединенные датчик, приемник, фазочувствительный выпрямитель, усилитель, двигатель, вал которого соединен с нагрузкой и механическим входом приемника, один из входов которого через последовательно соединенные фазирующее устройство и усилитель-ограничитель соединен с управляющим входом фазочувствительного выпрямителя Щ, Недостатком известной системы является ее низкая точность, обусловленная уходом фазы сигналов дистанционной передачи между датчиком и приемником и наличие фазирующего устройства.

Цель изобретения - повышение точности следящей системы при иэменении нагрузки сельсина-датчика путем обеспечения фаэирования входного и опорного сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в следящей системе дополнительно установлены переключатель, второй фазочувствительный выпрямитель, второй усилитель-ограничитель и источник переменного напряжения, выходом подключенный к электрическому входу датчика и к управляющему входу второго фаэочувствительного выпрямителя, сигнальным входом подключенного к входу фазирующего устройства, выходом через второй усилитель-ограничитель - к управляющему вхоцу переключателя, а выход фазирующего устройства соединен с вхо" дом первого усилителя-ограничителя через переключатель.

На Фиг.1 показана функциональная схема системы, на фиг.2 - осциллограмма, поясняющая работу системы; на фиг.3 статическая характеристика усилителей-ограничителей, на фиг.4 — эпюры напряжений на входе и выходе усилителя-ограничителя; на фиг.5 - эпюры напряжений на входе и выходе фаэочувствительных выпрямителей и напряжений на выходе усилителя-ограничителя.

Схема содержит датчик 1, приемник 2; первый фазочувствительный выпрямитель З,усилитель 4,двигатель 9, нагрузку 6, фазирующее устройство 7, -источник 8 переменного напряжения, второй и первый усилители-ограничи"тели 9 и 10,переключатель 11,второй фаэочувствительный выпрямитель 12 °

U — выходное напряжение i-ro

1 функционального блока; огибающая напряжения U на ог 1 выходе датчика 1.

В качестве датчика 1 и приемника 2 в частном случае могут быть использованы, например, сельсины;

Источник 8 переменного напряжения предназначен для питания сельсина-датчика 1 и второго фаэочувстви10,тельного выпрямителя 12.

В качестве усилителей-ограничите;лей 9 и 10 может быть использован операционный усилитель, включенный беэ обратной связи и имеющий характеристику, изображенную на фиг.3.

Коэффициенты усиления современных операционных усилителей, выполненныХ в интегральном исполнении, достигают десятков, а то и сотен тысяч, 2О Если принять коэффициент усиления операционного усилителя K = 100000, а максимальное напряжение на его выходе U „ = 10 В, то напряжение на входе составит всего

Осциллограммы напряжений на входе

0н и выходе 0, усилителя-ограничителя 10 приведены на фиг.4.

В качестве переключателя 11 может быть использовано переключающее

З5 устройство, выполненное, например, на полевых транзисторах, а также электромагнитное или магнитоуправляемое реле (геркон).

Блок 12 так же, как и блок 3, представляет собой одно или двухполупериодный фазочувствительный выпрямитель с выходным фильтром. На вход фаэочувствительного выпрямителя 12 с выхода датчика 1 поступает переменное напряжение синусоидальной

45 формы U< (фиг.5 }. Ha управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 12 с входа источника 8 переменного напряжения поступает также переменное напряжение U . На выходе фа8

50 1эочувствительного выпрямителя 12 напряжение U имеет форму, представленную на фиг.5.

Предлагаемая следящая система работает следующим образом.

Напряжение на выходе приемника 2 при прохождении через дистанционную передачу сдвинуто по фазе на угол относительно напряжения питания датчика 1. Этот фазовый угол можно

60 представить в виде суммы трех со° ставляющих

+ Pgp +(f р фазовый сдвиг датчика 1; фазовый сдвиг приемника 2;

1136106

q „» — фазовый сдвиг напряжения, обусловленный нагрузкой датчика 1.

Обычно фаэовые сдвиги (f< и р не превышают 10-12О, в то время как „„р может достигать нескольких десятков градусов (до 30 и более). Огибающая Б„„ напряжения 0» (фиг.2) на выходйых обмотках датчика 1 в зависимости от угла поворота М *,» датчика 1 изменяется по гармоническому закону, причем при угле поворота,, л от 0 до » напряжение U имеет одну фазу, а в другой полупериод от до

2 » — перевернуто на 180 (фиг.2).

Поэтому в диапазоне углов от 0 до » это напряжение может быть использовано в качестве опорного для фаэочувствительного выпрямителя.3. Это позволит полностью исключить погрешность си темы, обусловленную как фазовым сдвигом датчика 1 (V>с,„), так и изменяющимся в процессе эксплуатации системы фазовым сдвигом напряжения, обусловленного нагрузкой датчика 1 (ц„ „р ). Напряжение рассогласования U с выхода приемника 2 по2 ступает на вход фазочувствительного выпрямителя 3, в котором происходит выпрямление напряжения рассогласо-вания U и подавление его квадратурной составляющей и его высших гармоник, Далее напряжение U> усиливается усилителем 4 и поступает на вход двигателя 5, который поворачивает оси нагрузки 6 и приемника 2 до тех пор, пока напряжение рассогласования не станет равным нулю.

35

Опорное напряжение для фаэочувствительного выпрямителя 3 снимается с выхода датчика 1 и поступает

40 через фаэирующее устройство 7, сдвигающее фазу опорного напряжения на величину фазового сдвига „р приемника 2, на управляющий вход фаэочувствительного выпрямителя 3. Поскольку фаза выходного напряжения датчика 1 сдвинута на угол (р„ + 9,р), то фазы напряжений на выходах *азирующего устройства 7 (опорного напряжения для фазочувствительного выпрямителя 3) и приемника 2 (управляющего напряжения для фазочувствительного выпрямителя 3) полностью совпадают.

Далее опорное напряжение подается через переключатель 11 и усилительограничитель-10 на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 3.

Усилитель-ограничитель 10 предназначен для обеспечения устойчивойработы фазочувствительного выпрями60 теля 3. Поскольку величина напряжения U на выходе датчика 1 (фиг.2) при его повороте меняется от нуля до амплитудного значения, то введение усилителя-ограничителя 10 позволяет обеспечить постоянство величины 65 опорного напряжения U<ö на управляю- 1 щем входе фазочувствительного выпрямителя 3 при любых углах поворота сельсина-датчика 1 (фиг.2).

Поскольку при углах поворота датчика 1«4or >180 фаза напряжения на управляющем входе фазочувствительного выпрямителя 3 изменяется на 180 (а она должна сохраняться неизменной, иначе фазочувствительный выпрямитель 3 будет работать как обычный выпрямитель), в систему введен переключатель 11, который срабатывает при углах поворота датчика 1 «».,», > 180 и изменяет фазу напряжения на выходе усилителя-ограничителя 10 на 180, а следовательно, и на управляющем входе фазочувствительного выпрямителя 3.;

Напряжение с выхода датчика 1 поступает через фазочувствительный выпрямитель 12 и усилитель-ограничитель 9 на управляющий вход переключателя 11.

Опорное напряжение для фазочувствительного выпрямителя 12 поступает с выхода источника 8 переменного напряжения, питающего датчик 1.

На фиг.5 приведены осциллограммы напряжений У(, U<2 и Н9 на входе и на выходе фазочувствительного выпрямителя 12 и на выходе усилителя-ограничителя 9.

В момент перехода огибающей П выходного напряжения !, с датчика 1 через нуль при р д = » (фиг.5) фаза напряжения на выходе фазочувствительного выпрямителя 12 также меняется на 180О. При этом напряжение на выходе усилителя-ограничителя 9 меняет свою полярность и происходит срабатывание переключателя 11. Для . более четкого срабатывания переключателя 11 в моменты перехода выходного напряжения датчика 1 через нуль между йаэочувствительным выпрямителем 12 и переключателем 11 установлен усилитель-ограничитель 9, работа которого аналогична работе усилителя-ограничителя 10.

Необходимо отметить, что изменение фазы выходного напряжения U датчика 1, а следовательно, и сдвиг фаз между напряжениями П» и опорным U8 с выхода источника 8 переменного напряжения сказывается только на коэффициенте передачи фаэочувствительного выпрямителя 12, но не отражается на точности работы системы, поскольку сигнал с фаэочувствительного выпрямителя 12 управляет работой усилителя-ограничителя 9, зона линейности которого мала.

Для исключения ложных изменений полярности напряжения на выходе усилителя-ограничителя 9 из-эа пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фазочувствительного выпрямите1136106 ля 12 необходимо выбирать величину постоянной времейи фаэочувствительного выпрямителя 12 из условий Т<> Т (аде T — постоянная времени фазочувствительного выпрямителя 3, Т,— постоянная времени фазочувствительного выпрямителя 12) с тем, чтобы . величина выпрямленного напряжения на йыходе"фаэочувствительного выпрямителя 12 не меняла своего знака в пределах углов поворота датчика 1 0 <Ф <180 и 180 <с(<360

Сравнивая предлагаемое техническое решение и известное, можно отметить, что .дополнительная погрешность, вызванная нестабильностью параметров элементов фазирующего устройства 7 вследствие изменения условий, в предлагаемом устройстве меньше. Это объясняется тем, что в известном решении фазирующее устройство 7 сдвигает фазу сигнала на угол Q =Q «+g „Р +9„,„, а в предлагаемом всего на угол „ . Но поскольzy q + q + q » (pnp ненйе параметров элементов фаэирующего устройства 7 на одну и ту же величину приводит к тому, что абсолютный сдвиг фазы сигнала на выходе фазирующего устройства 7, а следовательно, и дополнительная статическая погрешность в известном решении будет больше, чем в предлагаемом.

Положительный эффект от использования предлагаемого технического о решения по сравнению с известным заключается в повышении точности следящей системы при использовании индукционных датчиков с фазовой нестабильностью-.входного сигнала.

15 Использование заявляемого технического решения позволило повысить статическую точность следящей систе-, мы при изменении нагрузки датчика (с „„ = 30 3 до 0,46 по сравнению

7п с 4,5 в известной системе, т.е. примерно в десять раз, при этом крутизна выходного сигнала дистанционной передачи составила 1,7 мЭ/мин, а остаточное напряжение 15 мВ.

1136106

Составитель lO.Ãëàäêîâ

Техред З.Палий КорректорЕ.Сирохман

Редактор P.Öèöèêà

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

Заказ 10284/34 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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