Устройство для измерения амплитудных и фазовых частотных характеристик элементов и систем автоматического управления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз. Советских

Социалистических

Республик (ii) 4460

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 23.11.72 (21) 1848860/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.10.74. Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 21.05.75 (51) M. Кл, G 05b 23/02

Государстоеииый комитет

Совета Миииотроо СССР по делам иаобретеиий и открытий (53) УДК 621.317.757 (088.8) (72) Авторы изобретения

E. Н. Кисин, С. В. Колотилкин, Б. Н. Петров, В. Л. Похваленский, В. И. Русланов, И. С. Уколов и О. В. Успенский

Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго

Орджоникидзе (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНЫХ

И ФАЗОВЫХ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕМЕНТОВ

И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано при проектировании, испытаниях и эксплуатации элементов и,систем автоматического управления.

Известно устройство для измерения амплитудных и фазовых частотных характеристик (АФЧХ) элементов и систем автоматического управления, содержащее регулируемый по частоте генератор синусоидальных колебаний, соединенный с исследуемым объектом, канал подстройки амплитуды, включающий последовательно соединенные блок перемножения, синхронный детектор, интегратор и индикатор, канал подстройки фазы, включающий последовательно включенные синхронный детектор, интегратор и индикатор, причем оба канала соединены с регулируемым по частоте генератором синусоидальных колебаний через регулируемый фазовращатель, первый выход фазовращателя подключен к одному,из входов си нхронного детектора фазы, первый вход фазовращателя присоединен к выходу регулируемого по частоте генератора синусоидальных колебаний, его второй вход подключен к выходу интегратора канала подстройки фазы, а выход интегратора канала подстройки амплитуды подсоединен к одному из входов блока перемножения. Недостатком известного устройства является то, что выделение средней составляющей сигнала синхронных детекторов осуществляется интегрированием их выходных сигналов строго за период. Это приводит к снижению быстродействия и точности работы устройства, Цель изобретения — увеличение быстродействия и точности устройства. Это достигается тем, что устройство содержит сумматор, один

10 вход которого связан с выходом исследуемого объекта,. другой вход — со входом синхронного детектора канала подстройки амплитуды, выход подключен ко входам обоих синхронных детекторов, а второй .вход блока

15 перемножения подключен ко второму выходу фазовращателя.

На чертеже изображена схема устройства.

Она содержит генератор 1 синусоидальных колебаний, частота которых может изме20 няться, исследуемый объект 2, перестраиваемый фазовращатель 3, сумматор 4 на два входа, канал 5 подстройки амплитуды и канал 6 подстройки фазы. Выход генератора 1 соединен со входом исследуемого объекта 2

25 и фазовращателя 3, а выход объекта связан с одним из входов сумматора 4.

Канал 5 подстройки амплитуды включает блок перемножения 7, синхронный детектор

8 амплитуды, интегратор 9 и индикатор ам30 плитуды 10. Один вход блока перемножения

446035

3

7 подключен к «синусному» выходу фазовращателя 3, второй связан с; выходом интегратора 9 и входом индикатора амплитуды 10, а выход его подключен к свободному входу сумматора 4 и к одному из входов синхронного детектора 8, второй вход которого подсоединен к выходу:сумматора 4, а выход —. ко входу интегратора 9.

Канал 6 подстройки фазы включает синхронный детектор 11 фазы, интегратор 12 и индикатор фазы 13. Причем один вход детектора 11 подключен к «косинусному» выходу фазовращателя 3, второй — к выходу сумматора 4, а выход — ко входу интегратора 12, выход которого в свою очередь подсоединен одновременно ко входу индикатора фазы 13 и к управляющему входу фазовращателя 3.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода генератора 1 поступает на исследуемый объект и одновременно на вход фазовращателя 3. С выхода фазовращателя 3 снимается два сигнала, отличающиеся по фазе на 90 . Один из этих сигналов, проходя через блок перемножения 7, поступает далее одновременно на один из двух входов сумматора 4 и на синхронный детектор 8 канала 5 подстройки амплитуды. Другои сигнал фазовращателя 3 сдвинут .на 90 по фазе относительно первого и поступает на детектор ll канала 6 подстройки фазы.

На второй вход сумматора 4 подается также сигнал с выхода исследуемого объекта 2.

Сумматором 4 осуществляется операция вычитания этих двух сигналов, при этом сигнал с блока перемножения 7 выполняет роль компенсационного сигнала. С выхода сумматора

4 сигнал — ошибка компенсации поступает одновременно на синхронный детектор 8 амплитуды и синхронный детектор 11 фазы.

Спектральный состав выходных сигналов синхронных детекторов 8 и 11 достаточно сложен, однако, основная часть спектра сигнала синхронного детектора 8 амплитуды содержит информацию об ошибке компенсации по амплитуде, а основная часть спектра сигнала синхронного детектора 11 фазы — об ошибке компенсации по фазе.

Сигнал с выхода детектора 8 амплитуды идет на интегратор 9, выходной сигнал которого поступает одновременно на блок перемножения 7, образуя тем самым замкнутую следящую систему канала 5 амплитуды, и на индикатор амплитуды 10, так как после обнуления ошибки компенсации выходной сигнал интегратора 9 пропорционален отношению выходной и входной амплитуд колебаний исследуемого объекта 2. Выходной сигнал детектора 11 фазы подается на интегратор 12, выходной сигнал которого поступает одновременно на фазовращатель 3, образуя тем самым замкнутую следящую систему канала 6 фазы, и на индикатор фазы 13. Выходной сигнал интегратора 12 пропорционален сдвигу фаз выходного и входного сигналов объекта 2.

За счет действия следящих систем каналов

5 и 6 амплитуды и фазы происходит обнуление средних составляющих сигналов синхронных детекторов 8 и 11. Замыкание следящих систем по амплитуде и фазе осуществляется через изменения амплитуды и фазы компенсационного сигнала. При .наступлении равенства компенсационного сигнала с выхода исследуемого объекта разность их, т. е. ошибка компенсации на выходе суммируемоо устройства, равна нулю, что в свою очередь вызывает уменьшение до нуля сигналов на выходах синхронных детекторов.

Отработка амплитуды и фазы идет одновременно, что значительно увеличивает быстродействие устройства, а использование комбинации компенсационного метода с синхронным детектированием увеличивает точность измерения, Предмет изобретения

Устройство для,измерения амплитудных и фазовых частотных характеристик элементов и систем автоматического управления, содержащее регулируемый по частоте генератор синусоидальных колебаний, соединенный с исследуемым объектом, канал подстройки амплитуды, включающий последовательно соединенные блок перемножения, синхронный детектор, интегратор и индикатор, канал подстройки фазы, включающий последовательно включенные синхронный детектор, интегратор и индикатор, причем оба канала соединены с регулируемым по частоте генератором синусоидальных колебаний через регулируе- мый фазовращатель, первый выход фазовращателя подключен к одному из входов синхронного детектора фазы, первый вход фазовращателя присоединен к выходу регулируемого по частоте генератора синусоидальных колебаний, его второй вход подключен к выходу интегратора канала подстройки фазы, а выход интегратора канала подстройки амплитуды подсоединен к одному из входов блока перемножения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и точности устройства, оно содержит сумматор, один вход которого связан с выходом исследуемого объекта, другой вход — со входом синхронного детектора канала подстройки амплитуды, выход подключен ко входам обоих синхронных детекторов, а второй вход блока перемножения подключен ко второму выходу Фазовращателя.

446035

)) ) Составитель Е, Кисин

Техред А. Дроздова

Редактор О. Филиппова

Корректор А. Васильева

Заказ 1207/6 Изд. № 539 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская на б., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

1

I! i

1,J