Фазовая следящая система

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в преобразоваi телях угол - фаза - код следящего типа. Цель изобретения - повьппение точности измерения углового положения. Указанная цель достигается тем,что за счет стабилизации фазы входного тока относительно выходных сигналов первого счетчика устраняются фазовые ошибки, обусловленные нестабильностью формирования синусоидального тока возбуждения и температурным изменением коэффициента передачи сикусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ). Введение в состав системы корректирующих злементов и устранение дополнительного СКВТ позволяют повысить точность за счет устранения ошибок, обусловленных неравенством коэффициентов передачи основного и дополнительного СКВТ, 2 ил. (Л

СОЮЗ GOBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (51) 4 <: 05 B I 1/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Х : (21) 3836086/24-24 (22) 04.01.85 (46) 23.09.86. Бюл. 11 35 (71) Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) Г.И.Каплун, А.П.Пермяков и С.Л.Полещук (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 796787, кл. G 05 В Il/01, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1095097, кл. G 01 R 25/04, 1983 °

Авторское свидетельство СССР

Ô 954926, кл. С 05 В ll/01, 1981. (54) ДЖАЗОВАЯ СЛЕЛЯИАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к автома- тике и вычислительной технике и может быть использовано в преобразователях угол — фаза — код следящего типа, Цель изобретения — повышение точности измерения углового положения.

Указанная цель достигается тем,что эа счет стабилиэации фазы входного тока относительно выходных сигналов первого счетчика устраняются фазовые ошибки, обусловленные нестабильностью формирования синусоидального тока возбуждения и температурным изменением коэффициента передачи синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ). Введение в состав системы корректирующих элементов и устранение дополнительного СКВТ позволяют повысить точность за счет . устранения ошибок, обусловленных неравенством коэффициентов передачи основного и дополнительного СКВТ, 2 ила

1259205

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано н преобразователях угол — фаза — код следящего типа.

Целью изобретения является повышение точности, На фиг. 1 представлена блок-схема фазовой следящей системы (ФСС); на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие работу ФСС.

ФСС содержит генератор 1 импульсов, первый счетчик 2 импульсов, первый формирователь 3 импульсов, первый

4 и второй 5 ключи, первый конденсатор 6, первый фильтр 7 низких частот (ФНЧ), первый корректирующий элемент

8, управляемый генератор 9 синусоидального напряжения, обмотку 10 возбуждения синусно-косинусного нращающегося трансформатора (СКВТ), синусно-косинусный вращающийся трансформатор 11, синусную обмотку

12 СКВТ, косинусную отботку 13 СКВТ, резистор 14, перный инвертор 15 третий ключ 16, второй иннертор 17, четвертый ключ 18, третий инвертор 19, пятый 20 и шестой 21 ключи, второй конденсатор 22, второй фильтр 23 низких частот, второй корректирующий элемент 24, управляемый генератор 25 импульсов, второй 26 счетчик импульсов, регистр 27, второй формирователь 28 импульсов.

ФСС работает следующим образом.

Формирователь. 3 коротких импульсов, аналоговые ключи 4 и 5, запоминающий конденсатор 6, ФНЧ 7, корректирующий элемент 8, управляемый генератор 9 синусоидального напряжения, обмотка 10 возбуждения СКВТ 11 измерительный резистор 14 и иннертор

15 образуют систему автоподстройки фазы тока (САФТ) н обмотке. 10 возбуждения СКВТ ll относительно фазы прямоугольных выходных сигналов счет— чика 2, Система автоподстройки работает следующим образом.

Упранляемый генератор 9 вырабатывает синусоидальное напряжение, по.ступающее на последовательно соединенные обмотку 10 возбуждения СКВТ

1l и измерительное сопротивление 14.

При этом на измерительном сопротивлении 14 формируется напряжение, частота и фаза которого пропорциональны частоте и фазе тока в обмотке 10 возбуждения (диаграмма 4, фиг. 2).

Это напряжение поступает на информационный.вход первого ключа 4, à его инверсное значение с выхода первого иннертора 15 — на информационный вход второго ключа 5. На управляющие входы первого 4 и второго 5 аналоговых ключей поступают две серии коротких импульсов (диаграммы 2 и.3» фиг. 2) с выхода формирователя 3, причем первая серия формируется по переднему фронту выходного прямоугольного сигнала первого счетчика 1 (диаграмма 1, фиг.2,а вторая — сдвинута относительно первой на половину периода

его выходного сигнала, Управляющие импульсы вызывают кратковременное отпирание ключей 4 и 5 и, след,овательно, выборку и запоминание на первом запоминающем конденсаторе 6 потенциалов, действующих на информационных входах ключей 4 и 5 в момент прихода управляющих импульсов. В результате, на запоминающем конденсаторе 6 формируется напряжение (диаграмма 6, фиг, 2), величина которого пропорциональна синусу разности фаз прямоугольного выходного сигнала первого счетчика 2 и. тока н обмотке 10 возбуждения СКВТ. Это напряжение через первый ФНЧ 7 и первый корректирующий элемент 8 (пропорционально-интегрирующее звено) воздействует на управляемый генератор синусоидального напряжения. Первый ФНЧ 7 необходим для ослабления высокочастотной составляющей сигнала на первом запоминающем конденсаторе, а корректирующий элемент 8 обеспечивает запасы устойчивости и законы регулирования н системе антоподстройки фазы тока в обмотке 10 возбуждения СКВТ. Например, при изменении фазы тока в обмотке 10 возбуждения СКВТ 11 относительно фазы выходных прямоугольных сигналов первого счетчика ? вследствие. каких-либо причин (температурный дрейф, старение элементов, изменение сопротивления обмотки возбуждения СКВТ и т,д.) на первом =-апоминающем конденсаторе 6 появится потенциал, который через первый ФНЧ 7 и первый корректирующий элемент 8 будет перестраивать управляемый генератор 9 синусоидального напряжения так, чтобы компенсировать это изменение вплоть до нулевых фазовых рассогласований. Кроме того, введение н состав ГАФТ второго ключа 5 и пер! 259

3 вого инвертора 15 позволяет устранить фаэовые ошибки, обусловленные смещением нулевого уровня выходного сигнала управляемого генератора

9, и повысить в два раза частоту дис- кретиэации в контуре САФТ возбуждения СКВТ. Так, при смещении нулевого уровня выходного сигнала управляемого генератора 9 беэ изменения его частоты и фазы импульсом первой вы- 10 ходной серии формирователя 3 через первый ключ 4 на запоминающем конденсаторе 6 будет выбираться потенциал (диаграмма 10, фиг. 2}, который через первый ФНЧ 7 и первый кор- 15 ректирующий элемент 8 будет стремится изменить частоту и фазу выходного сигнала управляемого генератора.

Однако импульсом второй выходной серии формирователя 3 через второй 20 ключ 5 на конденсаторе 6 запомнится

: потенциал, равный инверсии смещения нулевого уровня выходного сигнала управляемого генератора 9 (диаграмма 10, фиг. 2), и средняя составля- 25 ющая сигнала на выходе ФНЧ 7 будет равна нулю. Поэтому частота и фаза выходного сигнала управляемого генератора 9 синусоидального напряжения не изменится. Таким образом, фаза тока в обмотке 10 возбуждения

СКИТ 11 жестко синхронизирована относительно фазы выходного сигнала первого счетчика 2, стабильность которой определена стабильностью генератора 1, Синусная 12, косинусная 13,выходные обмотки СКВТ ll аналоговые клю .чи 16, 18, 20 и 21.; инверторы 17 и

19, запоминающая емкость 22, ФНЧ 23, 40 корректирующий элемент 24, управляемый генератор 25 импульсов, счетчик 26 и формирователь 28 образуют систему., подстраивающую фазу вы .ХОДНОгО сигнала ВтОрОгО счетчика пО 45 величине угла поворота вала СКВТ.

Иэ выходных сигналов второго счетчика 26 второй формирователь 28 формирует четыре серии коротких импульсов, причем фаза первой серии совпа- 50 дает с фазой выходного сигнала второго счетчика 26, а фазы остальных сдвинуты относительно нее соответственно иа четверть, половину и три ..четверти периода выходного сигнала 5э второго счетчика. Серии коротких импульсов поступают соответственно на управляющие входы третьего 16, чет205 вертого 18, пятого 20 и шестого 21 аналоговых ключей, причем первая и вторая выходные серии второго формирователя 28 поступают на управляющие входы соответственно третьего 16 и четвертого 18 аналоговых ключей, информационные входы которых непосредственно соединены соответственно с синусной 1? и косинусной 13 выходными обмотками СКВТ. Третья и четвертая выходные серии второго формирователя поступают на управляющие входы четвертого 18 и шестого 21 аналоговых ключей, на информационные входы которых поступают инверсные значения выходных напряжений соответственно синусной 12 и косинусной 13 обмоток СКВТ, Управляющие выходные импульсы второго формирователя 28 вызывают последовательное (через четверть периода выходного сигнала второго счетчика 26) кратковременное отпирание третьего 16, четвертого 18 и шестого 21 аналоговых ключей, а следовательно, выборку и запоминание на втором запоминающем конденсаторе

22 в течение одной четверти периода потенциалов, действующих на информационных входах аналоговых ключей 16, 18, 20 и 21.

Среднее значение напряжения на втором запоминающем конденсаторе 22 выделяется вторым ФНЧ 23, и величина его равна

) $1 ПМ $1 llIf+ C O S III $1 П ((+

9 4

II

+ ) $1ПК$1П (+ II) СО$0 $1П((+

2 ,+-0} где Ы вЂ” угол поворота вала СКВТ l l;

g " ""фазовый сдвиг выходного сигнала второго счетчика относительно фазы выходного сигна- ла СКВТ.

После несложных преобразований выражение (1) можно записать в виде

U — $1п (- a+ — ) . (2)

1 . Т т 2 - 2

Это напряжение через второй корректирующий элемент 24 воздействует,на управляемый генератор 25 импульсов, изменяя его частоту до тех пор, пока напряжение U+ не станет равным нулю. Из выражения (2) видно, что при этом фазовый сдвиг ф выходного сигнала второго счетчика (с постоянным

5 !259 смещением н /2) равен углу поворота вала СКВТ 11. При этом, фаза тока в обмотке 10 возбуждения СКВТ 11 жестко синхронизирована относительно фазы прямоугольных ньгходных сиг5 налов первого счетчика 2, а фаза выходных сигналов второго счетчика 26 ранна (с постоянным смещением н н /2) углу поворота вала СКВТ 11. Следовательно, код второго счетчика 26, зафиксированный в регистре 27 по переднему фронту выходного сигнала первого счетчика 2, пропорциональный фазовому сдвигу у, дает значение угла поворота ротора сс СКВТ 11, Второй корректирующий элемент 24 обес печивает требуемый запас устойчивости системы автоподстройки фазы выходного сигнала второго счетчика. Его роль выполняет пропорциональна-интегральный регулятор (изодромное звено) .

Предлагаемая фазовая следящая система повышает точность преобразования Угл» TIABAPQTB. CKB7 н цифРОВОй g5 код.

Формула изобретения

Фазовая следящая система, содержа- ЗО щая генератор импульсон, первый фильтр низких частот, управляемый генератор синусоидального напряжения, синусно-косинусный вращающийся трансформатор, последовательно соединенные упранляемый -генератор импульсов

35 и первый счетчик импульсов, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности, в нее введены резистор, дна конденсатора, шесть ключей, три инвертора, два формирователя импульсов, два корректирующих элемента, второй счетчик импульсов, регистр и второй фильтр низких частот, причем выход генератора импульсов подключен к входу первого счетчика импульсов, выход старшего значащего разряда которого соединен с

205 входом записи регистра, а выходы всех значащих разрядов связаны с соответстнующими входами первого формирователя импульсов, первый и второй ньгходы первого формирователя импульсов подсоединены соответственно к первым входам первого и. второго ключей, выходы которых соединены с нходом первого фильтра низких частот, а через первый конденсатор заземлены, выход первого фильтра низких частот через последбнательно соединенные первый корректирующий элемент, управляемый генератор синусоидального напряжения, обмотку возбуждения синусно-косинусного вращающегося трансформатора н первый инвертор соединен с вторым входом второго ключа, второй вход перного ключа связан с входом первого инвертора и через резистор эаземлен, выходы значащих разрядов пернсго счетчика импульсон соединены с соответствующими информационными входами регистра и соответствующими входами второго формирователя импульсов, первый, второй, третий и четвертый выходи которого подключены соответственно к первым входам третьего, четвертого, пятого и шестого ключей, выходы которых подключены к входу второго фильтра низких частот, и через второй конденсатор заземлены, выход второго фильтра низких частот через второй корректирующий элемент связан с входом управляемого генератора импульсов, синусная выходная обмотка синусно-косинусного нращающегося трансформатора подключена к второму входу третьего ключа и через второй инвертор — к второму входу пятого ключа, косинусная обмотка синусно-косинусного вращающегося трансформатора подключена к второму входу четнертого ключа и через третий инвертор — к второму входу шестого ключа, выход регистра соединен с выходом фазовой следящей системы.

1259205

Фиг. 2

Составитель А.Нефедова

Техред Л.Олейник

Корректор И. Самборская

Редактор В.Данко

4 ««

Заказ 5119/44 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

° «

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4