Устройство для имитации цифрового сигнала ошибки следящего привода

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники ,в частности, к устройствам для испытаний и исследования динамики следящих приводов. Цель изобретения состоит в упрощении конструкции, повышении точности и надежности устройства за счет применения бесконтактных датчиков и электронной схемы с бесконтактным преобразованием выходного сигнала ошибки в цифровой сигнал, квантованный по уровню и по времени, а также расширение зоны линейности за счет введения электронной схемы с двухсчетной системой управления. Устройство содержит аналоговый программный механизм 1, дифференциал 2, фазовращатель 3, блок квантования 4, блок памяти 5 и следящий привод 6, а также датчик угла поворота (вращающийся трансформатор) 7, кинематически связанный с фазовращателем с помощью редуктора 8. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО!.1ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК д1) 4 С 05 В 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 424768 1/24-24 (22) 21 05.87 (46) 15.04.89. Бюл. !"- 14 (72) А.Д.Помылев, В.В.Соловьев, В.Н.Краев, Н.Н.Лопырев, !О.М.Крутелев и В.П.Новиков (53) 62-50(088.8) (56) Николаев !О.А. и др. Динамика цифровых следящих систем, М.: Энергия, 1970, с. 471.

Цыпкин Я.З. Теория линейных импульсных систем. М.: Физматгиз, 1963 ,с. 92.

Авторское свидетельство СССР

У 631860, кл. G 05 В I!/00, 1978.

„„SU„„1472870 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМИТАЦИИ ЦИФРОВОГО СИГНАЛА ОШИБКИ СЛЕДЯТ ГО ПРИВОДА (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности к устройствам для испытаний и исследования динамики следящих приводов. Цель изобретения состоит в упрощении конструкции, повышении точности и надежности устройства за счет применения бесконтактных датчиков и электронной схемы с бесконтактным преобразованием выходного сигнала ошибки в цифровой сигнал, квантованный по уровню и по времени, "а также расширение эоны линейности

1472870 за счет введеппя электронной схемы с двухсчетной системой управления.

Устройство содержит аналоговый программный механизм 1„ дифференциал 2, фазовращатель 3, блок квантования 4, Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частностИ к устройствам, предназначенным для испытаний и исследования динамики аналого-цифрового слЕдящего привода, работающего в реальных условиях с электронной цифровой вычислительной машиной (ЭЦВИ), Цель изобретения — расширение зоны линейности имитируемого сигнала и повышение надежности работы устройства.

На фиг.l представлена блок-.схема устройства; на фиг.2 — диаграмма его работы.

Устройство содержит аналоговый программный механизм 1,. дифференциал

2, фазовращатель 3. блок 4 квантования, блок 5 памяти.-, следящий привод

6, датчик 7 угла поворота (вращающийся трансформатор), редуктор 8.

При этом блок 4 квантования состоит из фазоимпульсного преобразовазователя 9, .цифроаналогового преобразователя 10, генератора 11 опорных напряжений, который содержит генератор 12 высокочастотных колебаний (например, мультивибратор), дифференциатор 13, делитель 14 частоты, усилитель 15 мощности, второй делитель 16 частоты, элементы HE 17 и

18, элементы И 19 (на 3 входа) и 20 (на 5 входов).

Блок. 5 памяти содержит ключ 21, масштабирующий элемент (резистор) 22 и ключ 23, операционный усилитель 24 с запоминающим элементом (конденсатором) 25 и резистором 26 обратной связи, ключ 27 с масштабирующим элементом (резистором) 28,. компаратор

29 с делителем 30 напряжения, блок

31 односторонней проводимости (диод) и интегратор 32.

Блок 4 квантования функционально предназначен для преобразования íеблок памяти 5 и следящий принод 6, а также датчик yr a поворота (вращающийся трансформатор ) 7, кинематически связанный с фазовращателем с помощью редуктора 8. 2 з.п. ф-лы, 2ил.

2 личины угла сдвига фазы напряжения, поступающего на вход с фазовращателя 3 (величины ошибки), в напряжение

-постоянного тока, пропорциональное

5 величине ошибки и квантованное по ,амплитуде и времени. с !

Блок 5 памяти предназначен для . запоминания информации о величине ошибки на время ее обновления с тактовой частотой, а также для отключения сигнала ошибки, поступающего от блока 4 квантования, и подключения вместо него сигнала ошибки от датчи-.

1 ка 7 угла поворота (вращающегося трансформатора) при углах поворота о ротора фазовращателя 3 более 180

Устройство работает следующим образом.

Программа работы вырабатывается в аналоговом программном механизме 1 и вводится в устройство путем пово25 рота первого входного вала дифференциала 2, в результате чего вращение его выходного вала передается на ротор фазовращателя 3, что вызывает сдвиг фазы его выходного напряжения относительно опорного напряжения

30 (фиг.2). Выходное напряжение фазовращателя поступает на вход блока 4 квантования, в котором это напряжение подается на вход фазоимпульсного преобразователя 9, в котором выделяется прямоугольный импульс с длительностью, пропорциональной углу сдвига фазы (заполняется импульсами высокой частоты, поступающими с генератора !1 опорных напряжений на дру40 гой вход преобразователя). Далее сигнал ошибки в виде определенного количества импульсов подается на цифроаналоговый преобразователь 1О, в котором число импульсов преобра- 1 зуется в цифровой код, а затем — в

I 472870 напряжение по:.тоянно;о тока, и в таком виде подается на выход блока 4 квантования.

В генераторе !! опорных напряжений, входящем в блок 4 квантования, высокочастотные колебания вырабатываются в генераторе 12 и подаются через дифференциатор 13 на вход фазоимпульсного преобразователя 9. С целью увеличения помехоустойчивости всего устройства частота необходимого опорного напряжения получается путем деления высокочастотных колебаний в делителе 14 частоты и последующего усиления до необходимого уровня в усилителе 15 мощности, с выхода которого это напряжение подается на вход фазоимпульсно го преобразователя. 9 и выход блока квантования для возбуждения фазовращателя, в блок памяти 5 и датчик 7 угла поворота (вращающийся трансформатор). Кроме того, с выхода первого делителя 14 частоты сигнал подается на второй делитель

16 частоты (для получения тактовой частоты ЭЦВМ) и на вход логического элемента НЕ 17, с делителя !6 частоты сигналы поступают на вход элемента НЕ 18 и элементов И 19 и 20, в результате чего на выходе элемента И

19 получается прямоугольный импульс для управления запоминанием информации на время ее обновления, который подается через выход блока 4 квантования а вход блока 5 памяти, а на выходе элемента 20 получаются прямоугольные импульсы тактовой частоты реальной ЭЦВМ, которые выдаются на вход фазоимпульсного преобразователя

9 и вход цифроаналогового преобразователя 10 для их периодического облучения (установки в исходное положение).

Напряжение постоянного тока, пропорциональное ошибке привода, с выхода блока 4 квантования подается на вход блока 5 памяти, в котором оно поступает через нормально закрытые контакты ключа 21, масштабирующий элемент (резистор) 22, нормально закрытые контакты ключа 23 на инвертирующий вход операционного усилителя

24 с запоминающим элементом (конденсатором) 25 и резистором 26 обратной связи.

С выхода операционного усилителя это напряжение (в виде управляющего напряжения постоянного тока) поступа1О

55 ет на выход блока памяти и гоответственно на вхоц с. едящего привода 6, привоця его в пвижеш.е. Это движение направлено в сторону умен ьше ния угла расс о глас ов ания, что вызывает умень шение сдвига фаз выходного напряжения фазовращателя 3 относительно его напряжения питания, и в динамике на выходе дифференциала 2 все время происходит вычитание движения привода из движения аналогового программного механизма, а разность вызывает поворот ротора фазовращателя на угол, соответствующий величине ошибки в замкнутой системе регулирования .

При этом в диапазоне углов поворота ротора фазовращателя 3 в пределах

+ l 80 амплитуда сигнала, снимаемого о с датчика 7 угла поворота вращающегося трансформатора и поступающего на вход блока памяти, меньше порога срабатывания ключа 27 и не оказывает действия на величину его выходного напряжения.

При углах повсрота ротора фазовращателя 3 более +180 амплитуда сигнала датчика 7 угла поворота (вращающегося трансформатора) возрастает и становится больше порога срабатывания ключа 27 в блоке памяти., -..å. сигнал с датчика угла поворота поступает на компаратор 29, порог сра,батывания которого устанавливается с помощью делителя 30 напряжения и через блок 31 односторонней проводимости (диод) подается на управляющий вход ключа 27, осуществляющего фаэочувствительное выпрямление опорного напряжения, и с его выхода через масштабируюший элемент 28 подается на инвертирующий вход операционного усилителя 24. Одновременно этот сигнал через интегратор 32 подается на управляющий вход ключа 21, который, срабатывая, обрывает входной сигнал от блока 4 квантования, при этом сохраняется полярность выходного напряжения на выходе операционного усилителя 24, предшествующая моменту включения, и выдается максимальное выходное напряжение в диапазоне углов поворота датчика (вращающегося трансформатора) в пределах + 80, расширяя зону линейности характеристик устройства в i раз, где i — передаточное число редуктора 8.

Предлагаемое устройство позволяет расширить зону линейности сигнала

1ч72870

55 на выходе имитатора и IioHbloèòü надежность работы устройства за счет применения бесконтактных датчиков и электронной схемы с бесконтактным преобразованием сигнала ошибки в цифровой сигнал, квантованный по уровню и по времени.

Формула изобретения

l . Устройство для имитации цифрового сигнала ошибки следящего привода, содержащее аналоговый программный механизм, следящий привод и дифференциал, который кинематически связан входами соответственно с аналоговым программным механизмом и следящим приводом, а также блок квантования и блок памяти, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения зоны линейности имитируемого сигнала и повышения надежности работы устройства, в него введены редуктор, фазовращатель и датчик угла поворота, кинематически соединенный через редуктор с выходным валом дифференциала, на котором размещен фазовращатель, выход которого подключен к информационному входу блока квантования, первый выход блока квантования соединен с информационным входом блока памяти, подключенного управляющим входом к выходу датчика угла поворота, второй выход блока квантования соединен с входами опорного напряжения фазовращателя, датчика угла поворота и блока памяти третий выход блока квантования подключен к. тактовому входу блока памяти, выход которого соединен с входом следящего привода, 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок квантования содержит два делителя частоты, два элемента НЕ, два элемента И, усилитель модности, последовательно соединенные фазоимпульсный и цифроаналоговый преобразователи, генератор высокочастотных колебаний, соединенный через дифференциатбр с управлякицим входом фазоимпульсного преобразователя, вход усилителя мощности соединен с входом первого элемента

НЕ, выходом первого делителя частоты и первым управляющим входом второго делителя частоты, первый выход кото-.> рого соединен с входом второго . элемента НЕ и вторым управляющим входом второго ды..".: .. ча". ы, выход генератора высокочастотных колебаний соединен с управляющим входом первого делителя частоты, вход установки которого соединен с шиной нулевого потенциала, первый, второй и третий входы первого элемента И соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго элемента И и вт .р»", третьим и четвертым выходами разрядов второ:-о делителя частоты, первый и второй входы установки кото— рого соединены с шиной нулевого потенциала, выход второго элемента И связан с тактовыми входами фазоимпульсного и цифроаналогового преобразователей, выход усилителя мощности подключен к входу опорного напряжения фазоимпульсного преобразователя и второму выход -пока квантования, первый выход ко .oporo связан с выходом цифроаналогового преобразователя, выход первого элемента И подсоединен к третьему выходу блока кванто-вания, информационный вход фазоимпульсного преобразователя связан с информационным входом блока квантовання.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок памя-, ти содержит последовательно соединенные компаратор, блок односторонней проводимости и интегратор, а также последовательно соединенные первый ключ, первый масштабирующий элемент, второй ключ и операционный усилитель, выход которого через запоминающий конденсатор подключен к выходу второго ключа, выход операционного усилителя связан с выходом блока памяти и через резистор обратной связи — с входом второго ключа, информационный вход блока памяти соединен с информационным входом первого ключа, управляющий вход которого подключен .к выходу интегратора, управляющий вход блока памяти подсоединен к первому входу компаратора, второй вход которого связан с выходом задатчика напряжения, вход опорного напряжения блока памяти через последовательно соединенные третий ключ и второй масштабирующий элемент подсоединен к входу операционного усилителя, тактовый вход блока памяти подключен к управляющему входу второго ключа, выход блока односторонней проводимости соединен с управляющим входом третьего ключа.!

Bxgg

Опорное напряжен оЫХОФ: фррарассогпагоган

„0

9ПраратгтпВпна

„+OC" г/арара гагпапдан

-00

И

Составитель С, Никитов

Редактор M. Келемеш Техред М. Ходанич Корректор Л.Зайцева

Заказ 1708/4б Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101