Фазовая следящая система

 

Сеюэ Севетскмс

Сецмаамстмческми

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ („) 788075 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 100179 (21) 2711230/18-24 (51) рА. Кл.3 с присоединением заявки Й9

G 05 В 11/01

Государствеввый комитет ссср ло аеяаи изобретевнй н отврытай (23) Приоритет

Опубликовано 15.12,80. Бюллетень Но46 (53) УДК 62-50 (088.8>

Дата опубликования описания 151230!

Б. П. Рязанов н О. И. Бельчиков /

Смоленский филиал ".Московского ордена ЛенФтеэнергетического инотнтута (72Явторь изобретем и я (71} Заявитель (54) @ ЗОВ Я

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может использоваться в следящих системах различного назначения.

Известны фазовые следящие системы (11, которые не обеспечивают высокой точности фиксации нулевой разности углов поворота задающего и отрабатывающего валов.

Наиболее близкой по технической иО сущности к изобретению является фа зовая следящая система, содержащая два фазовращателя и последовательно соединенные фазовый дискриминатор, интегратор, усилитель мощности, 15 электродвигатель и редуктор (2 ).

Эта система не содержит устройства для фиксации нулевой разности углов поворота задающего и обрабатывающего валов. 20

Цель изобретения — повышение точности фиксации нулевой разности углов поворота задающего и отрабаты- . вающего валов фазовой следящей системи. 25

Поставленная цель достигается эа счет введения в систему двух ждущих мультивибраторов, второго и третьего элементов И, элемента задержки

<и триггера, причем выход первого ЗО элемента И подсоединен к первому ixoду триггера, входу первого ждущего мультивнбратора и первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, а выход - через второй ждущих мультивнбратор с первым входом третьего элемента И, второй вход которого н вход элемента задержки соединены с выходом первого ждущего мультивнбратора, а выход — со вторым входом триггера, выход которого соединен с третьим входом усилителя ,мощности.

На фиг. 1 изображена функциональная схема фазовой следящей системе; на фиг. 2 — временные диаграмьы, поясняющие принцип ее действия в режиме фиксации нулевой разности углов поворота задающего и отрабатывающего валов..

Фаэовая следящая система состоит нз фазовращателей 1 н 2, формирователей прямоугольных импульсов 3 и 4, фазового дискриминатора 5, интегратора б, инвертора 7, усилителя 8 мощности, электродвигателя 9, редуктора 10, формирователей 11 и 12 стробнмпульсов, первого элемента ,И 13, триггера 14, ждущих мультивиб788075

Если отработка рассогласования мещцу углами g u Q не закончена, то стробимпульеы иа выходах формиров телей 11 и 12 по времени не совпадают. На выходе первого элемента

И 13 отсутствует управляющий импульс и выходное напряжение триггера 14 не участвует в логике управления электродвигателем 9, который получает управляющие воздействия из прямой связи следящей системы. Ждущие мультивибраторы 15 и 16 также оказываются в незапущенном состоянии.

Одинаковость значений из выходных сигналов через третий элемент И 17 триггер 14 удерживается в описанном выше исходном положении.

В момент окончания отработки рассогласования прямоугольные импульсы на выходах формирователей 3 и 4 совпадают по времени (фиг.2) с точностью до длительности стробимпульсов, вырабатываемых формирователями

1i н 12. Судя по графикам, изображенным на фиг.2, в момент времени

t впервые происходит совпадение стробимпульсов. На выходе первого элемента И 13 появляется импульс, 5S раторов 15 и 16, двух элементов И 17 и 18, транзисторов 19 и 20 эмиттерных повторителей, транзисторных ключей 21-24 и элемента 25 задержки

Символами о(, и oL обозначены соответственно углы поворота задающего и отрабатывающего валов. Цифры, помещенные слева от осей ординат на фиг.2, обозначают графики сигналов на выходах соответствующих по номеру элементов схемы системы..

Функциональные связи между элементамю 1-10 система являются традиционными для всех замкнутых авто1 матических систем. Элементы 1 и 3 представляют собой преобразователь задающего воздействия aL в значение фазового сдвига прямоугольного электрического сигнала. Последовательно связанные элементы 5-10 образуют цепь прямой связи следящей системы. Нагрузка присоединяется к выходу редуктора 10: Элементы 2 и 4 образуют цепь обратной связи системы. Вращение электродвигателя

9 в одном из возможных направлени осуществляется за счет работы одной иэ пар транзисторов: 19 и 22 или

21 и 20. Ключи 23 и 24 при этом разомкнуты. При вращении электродвигателя 9, управление парой транзисторов 19 и 22 (или 21 и 20) осуществляется элементами 6 и 7 прямой ®О связи следящей системы. По окончании отработки рассогласования между значениями углов oL и d, электродвигатель 9 затормаживается за счет одновременного замыкания ключей 21-24, З5 управляемых от совокупности элементов 11-18 и 25, соединенных так, как показано на фиг.1. который одновременно переключает триггер 14 и запускает ждущий мультивибратор 15. Выходной сигнал триггера 14 нарушает логику управления электродвигателем 9, замкнув одновременно ключи 21 — 24. Это приводит к торможению электродвигателя 9.

Выходной импульс первого элемента

И 13 не может одновременно запустить ждущий мультивибратор 16, так как в исходном состоянии ждущий мультивибратор 15 своим выходным сигналом через элемент 25 задержки запрещает прохождение управляющих импульсов на вход мультивибратора 16 посредством запирания второго элемента H 18. 3апрет на работу второго элемента И 18 снимается позже запуска мультивибратора 15. Время запаздывания превышает длительность выходного импульса первого элемента И 13 и определяется параметрами элемента 25 задержки.

Предлагаемая фазовая следящая система является импульсной системой, так как фазовый дискриминатор 5 формирует импульсы ошибки регулирования на входе интегратора 6 с периодом частоты напряжения питания фазовращателей 1 и 2. Система замкнута только в моменты появления этих импульсов. Во время их отсутствия система разомкнута и не получает инфор мации о значении угла .поворота отрабатывающего вала. Вблизи положения согласования валов выходной сигнал фазового дискриминатора 5 становится очень малым. При этом целесообразно осуществлять управление электродвигателем 9 по импульсам на выходе первого элемента И 13. Если стробимпульсы совпадают по времени, то целесообразно удерживать электродвигатель

9 в заторможенном состоянии. Если стробимпульсы не совпадают по времени, то следует разрешить отработку рассогласования замкнутому контуру системы. Значит длительность стробимпульсов определяет точность всей следящей система.

Но информация о совпадении стробимпульсов (или об их расхождении) в импульсной следящей системе поступает через период напряжения питания фаэовращателей 1 и 2. Поэтому ждущие мультивибраторы 15 и 16 формируют импульсы по длительности превышающие один период (но меньше двух периодов) этого напряжения. При этом ждущие мультивибраторы 15 и 16 как бы передают один другому информацию о наличии стробимпульсов, удерживая электродвигатель 9 в заторможенном состоянии. В рассматриваемом случае (фиг.2) импульс ждущего мультивибратора 15 оканчивается только в момент времени t . Второй стробимпульс появляется на выходе первого элемента

И 13 в момент времени с. и поступает на вход мультивибратора 15, но из788075 менить состояния последнего не может так как формирование выходного импульса еще не закончено. Второй же элемент И 18 к моменту времени t готов к срабатыванию и пропускает в момент времени t< стробимпульс на вход мультивибратора 16, который запускается и оканчивает формирование

csoerp выходного импульса в момент времени t4. Во время поочеРедной работы мультивибраторов 15 и 16 (c перекрытием по времени) схема совпадения 17 не формирует управляющего сигнала на возврат триггера 14 в исходное состояние.

Так как третий стробимпульс (фиг.2) приходит позже момента времени t 3, l5 то мультивибратор 15 снова запускается. Если третий стробимпульс не появляется на выходе первого элемента И 13, то в момент времени t вы4 ходные сигналы мультивибраторов 15 2О и 16 оказываются одноименными и такими, что на выходе третьего элемента И 17 появляется сигнал, который вернет триггер 14 в исходное положение. В результате этого управление электродвигателем 9 передается замкнутому контуру следящей системы.

Логическое устройство передачи информации о совпадении стробимпульсов реализовано на интегральных микросхемах серии К155, при дли- 30 тельности стробимпульсов 1 мксек.

1огрешность отработки рассогласования при постоянных значениях угла с( условиях отсутствия внешнего нагру очного момента на валу электродвиателя не превышает 2 угловых мин. ффективность предложенной системы заключается в достижении высокой гочности отработки рассогласования а помощью простых элементов, работаю- ) щих по принципу "да" — "нет". Дополнительным положительным эффектом является то, что по окончании отработки рассогласования электродвигатель заторможен и полностью отключен от источника питания. В системе ,имеется электрический сигнал постоянного тока, указывающий на окончание отработки рассогласования.

Формула изобретения

Фазовая следящая система, содержащая две параллельные цепи, состоящие из последовательно соединенных фазовращателя, формирователя прямоугольных импульсов, формирователя стробимпульсов, выходы которых подключены ко входам первого элемента И, и последовательно соединенные фазовый дискриминатор, интегратор, выход которого непосредственно и через инвертор подключен ко входам усилителя мощности, выход которого подсоединен к электродвигателю, связанному через редуктор со входом одного фазовращателя, а вход другого фазовращателя подключен к задающему входу системы, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, в нее введены два ждущих мультивибратора, второй и третий элементы И, элемент задержки и триггер, причем выход первого элемента И подсоединен к первому входу триггера, входу первого ждущего мультивибратора и первому входу второго элемента

И, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, а выходчерез второй ждущий мультивибратор— с первым входом третьего элемента И, второй вход которого и вход элемента задержки соединены с выходом первого ждущего мультивибратора, а выход— со вторым входом триггера, выход которого соединен с третьим входом усилителя мощности.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Бычатин Д.A., Гольдман И.Я.

Поворотный индуктосин. Л., "Энергия", библиотека по автоматике, вып. 351, 1969,, с. 15.

2. Ахметжанов A.A. Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств. М., "Энергия", 1975, с. 192 (прототип).

788075

4 б

Фьг Г

Составитель Б.Рязанов

Техред А.Ач Корректор И. Муск а

Редактор A.Äîëèíè÷

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

Закаэ 835О/55 Тирал 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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