Устройство для определения частотных характеристик объективов с широтно-импульсным модулятором

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ (ШРЕДЕЛЕ НИЯ ЧАСТОТНЫХ ;ХАРАКТЕРИСТШС ОВЪЕК- iТОВ 6 ПШРОТНО-ИМПУЛЬСНШ НОДУЛЯТОРСМj содержащее источник напряжения смещения , генератор синусоидальных , колебаний, выход которого подключён .; I к входу объекта с широтно-импульс- . ным модулятором, и анализатор частотных характеристик, о т л и ч аю щ ее с я тем, что, с целью првьшения точности устройства, оно снабжено первым и вторым фиксирующими элементами, формирователем импульсов выборки и компаратором, причем выходы первого и второго фиксирующих элементов соединены соответственно с первым и вторым входами анализатора частотных характеристик , вход первого фиксирующего элемента подключен к выходу генератоpk синусоидальных колебаний, а вход второго.- к выходу непрерывной части объекта с широтно-импульсным сл модулятором, объединенные управляющие входы фиксирующих элементов с подключены к выходу формирователя импульсов выборки, вход которого i соединен с выходом компаратора, пер:вым входом подключенного к выходу генератора опорного напряжения, входящего в состав объекта с щиротно-импульсным модулятором, а вто-Pi рым входом - к источнику напряжения 4 I С14ёшения. О 00 ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) em С 05 В 23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ.(21) 3654641/24-24 (22) 24. 10. 83 (46) 07. 03.85. Бюл. В 9 (72) Г.И. Волович и А.В. Велик ,(71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 62-50 (038; 8) (56) 1. Сахаров И.П. Импульсйый метод определения частотных характеристик импульсных систем автомати= ческого регулирования. - "Автомати,ка.и телемеханика", 1955 т. XXVE, с. 1737-f745.

2. Авторское свидетельство СССР:

:В 332442, кл.. G. 05 В 23/02„ 1970 (прототип).

3. Авторское свидетельство CGCP ,Р 864250, кл. С .05 В 23/02, f979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕ НИЯ ЧАСТОТНЫХ .XAPAKTEPgCTHK ОБЪЕК-

; ТОВ C ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ: ИОДУЛЯТОРОН, содержащее источник: напряжения смещения, генератор синусоидальных колебаний, выход которого подключен ,к входу объекта с широтно-импульс- .

I ным модулятором, и анализатор частотных характеристик, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точностй устройства, оно снабжено первым и вторым фиксирующими элементами, формирователем импульсов выборки и компаратором, причем выходы первого и второго фиксирующих элементов соединены соответственно с первьм и вторым входа.ии анализатора частотных характеристик, вход первого фиксирующего элемента подключен к выходу генерато:ра синусондальных колебаний, а вход второго.- к выходу непрерывной е части объекта. с широтно-импульсным модулятором, объединенные управляющие:входы фиксирующих элементов подключены к выходу формирователя импульоов выборки, вход которого р соединен с выходом компаратора, пер, вым входом подключенного к выходу генератора опорного напряжения, .входящего в состав объекта с широт но-импульсным модулятором, а вторым входом - к источнику напряжении смешения.

1144089

55

Изобретение относится к автома- " тике и может быть использовано для экспериментального определения дискретных частотных характеристик элементов и систем автоматического управления с широтно-импульсной модуляцией (ШИИ).

Известно устройство для определения дискретных частотных характеристик амплитудно-импульсных

Ф систем, содержащее генератор синусоидальных колебаний, фиксирующее устройство, два делителя частоты, фазовращатель, нуль-формирователь, регулятор частоты и фазы и регистрирующий прибор И .

Недостатками этого устройства являются его повышенная сложность, большое время определения дискретных частотных характеристик и не" достаточная точность при наличии нелинейных искажений сигналов и IIo мех. Кроме того, непосредственно этим устройством определять дискретные частотные характеристики систем с ШИМ нельзя: оно должно быть снабжено дополнительными узлами.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения импедансных частотных характеристик источников питания и потре" бителей, содержащее генератор си- нусоидальных колебаний и анализатор частотных характеристик в ви- . де компенсационного измерительного блока (2) .

Недостатком известного устройства является то, что в нем не учитываются специфические свойства объектов с ШИИ, связанные с дискретностью управления. Поэтому, zoтя в области низких частот, в десять и более раз меньших частоты повторения модулирующих импульсов, известное устройство обеспечивает приемлемую точность определения модуля и аргумента частотной функ". ции, но на более высоких частотах оно дает существенную погрешность измерения, в особенности по фазе, превышающую 40

Цель изобретения - повышение точности определения частотных характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения частотных характеристик объек20

ЗО

50 тов с широтно-импульсным модулятором, содержащее источник напряжения смещения, генератор синусоидальных колебаний, выход которого подключен к входу объекта с широтно-импульсным модулятором и анализатор частотных характеристик, снабжено первым и вторым фиксирующими элементами, формирователем импульсов выборки и компаратором, причем выходы первого и второго фиксирующих элементов соединены соответственно с первым и вторым входами анализатора частотных характеристик, вход первого фиксирующего элемента подключен к выходу генератора синусо- идальных колебаний, а вход второго к выходу непрерывной части объекта с широтно-импульсным модулятором, объединенные управляющие входы фиксирующих элементов подключены к выходу формирователя импульсов выборки, вход которого соединен с выходом компаратора, первым входом подключенного к выходу генератора опорного напряжения, входящего в состав объекта с широтно-импульсным модулятором, а вторым входом — к источнику напряжения смещения, На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу, на фиг. 3— расчетная (кривая 1) и экспериментальные.частотные характеристики объекта с ШИИ, снятые устройством

f 31 (кривая 2) и предлагаемым уст" ройством (кривая 3) .

Устройство для определения частотных характеристик объекта 1 с

ШИМ, включающего в себя широтноимпульсный модулятор 2, генератор

3 опорного напряжения и непрерывную часть 4, содержит генератор 5 синусоидальных колебаний, анализатор 6 частотных характеристик, два фиксирующих элемента 7, формирователь 8 импульсов выборки, компаратор 9 и источник 10 напряжения смещения.

Пилообразное опорное напряжение

U „ (t) сравнивается в широтно- импульсном модуляторе 2 с входным синусоидальным воздействием X(t), поступающим с генератора 5 сннусоидальных колебаний. Импульсы U>(t), ширина которых пропорциональна теку щим значениям X(t), поступают на

3 вход непрерывной части 4, динамика которой описывается передаточной функцией W(s). Эти импульсы вызывают на выходе непрерывной части

4 реакцию У(й).

Съем и запоминание сигналов на входе и выходе объекта исследования производится фиксирующими элементами 7 в моменты, когда У „ () благодаря чему эти моменты (моменты фиксации),отделены один от другог î равными интервалами времени Т.

В противном случае наряду с подобием амплитудно-импульсной модуляции имела бы место и время-импульсная модуляция, вносящая значительную погрешность измерения. Поэтому импульсы выборки, управляющие фиксирующими элементами 7, генерируются формирователем 8 импульсов выборки в момент переключения комйаратора

9, что происходит при равенстве опорного напряжения и напряжения смещения. Изменяя напряжение сме .щения, можно установить требуемый момент формирования импульсов выборки. Анализатор 6 частотных характеристик выделяет основные гармоники фиксированных в моменты к Т (где к = О, 1, 2,...) сигналов

Х (1Т) и У (n) и определяет модуль. и фазу частотной функции. объекта.

Анализируемые сигналы обязатель.но должны быть периодическими, для чего период Тв возмущающего синусоидального воздействия X(t) и период модулируемых импульсов Т должны относиться один к другому как взаимно простые целые числа. Однако погрешность о, обусловленная невыполнением этого условия, определяемая соотношением

1144089 .где Т„ „- время измерения, обычно

5 ревелика так» напри ер, ри тн,м =

= 1 с и частоте импульсов 1 кГц

Р Ъ 0,002.

На фиг. 3 приведены расчетная !

О и экспериментальные логарифмические частотные, характеристики звена с широтно-импульсным модулятором и передаточной функцией непрерывной части

15 1

°, Щ() а (I 5 3,Z, 1О- ) (I 1 б <,6 (О )

Частота импульсов — 300 Гц.

Как видно из этих характеристик

2б предлаГаемое устройство позволяет существенно повысить точность определения частотных характеристик систем с ШИМ, что дает возможность сократить трудоемкость разработки и отладки таких систем, а также повысить их качество.

Сравнение предлагаемогО устройства с применяемыми в настдящее время для определения частотных характеристик приборами Â5-2.или

"ЗоХагстоп 1170" показывает, что при определении частотных характеристик s области высоких частот систем с ШИИ предлагаемое устройство обеспечивает по крайней мере в пять раз более высокую точность.

В качестве формирователя импульсов выборки может быть использован ждущий мультивибратор, а в качестве анализатора частотных характерис-.

40 тик — компенсационный измерительный блок (3).

1 3440S9

1144089

Рlg

Составитель Х. Цаллагов

Редактор Е. Папп Техред Л.Иикеш - Корректор С. Черни

- Заказ 905/39 Тираж 863 Подписное

ВНИИПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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