Устройство для уравновешивающего преобразования сигналов

Устройство для уравновешивающего преобразования сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

1ii) 550594

Союз Свввтоких

Социалиотичеоиик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.07.71 (21) 1687811/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.03.77. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 04.04.77 (51) М. Кл.а G 01R 29/00

Н 03F 3/34

Н 03G 3/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК, 621.375(088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявители

К. Л. Грудев и Ю. А. Скрипник

Институт электродинамики АН Украинской ССР и ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени

Институт электросварки им. Е. О. Патона (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УРАВНОВЕШИВАЮЩЕГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к технике преобразования электрических сигналов, а именно к устройствам уравновешивающего преобразования непрерывных, периодических и дискретных сигналов, и может быть использовано для идентификации и стабилизации характеристик объектов, находящихся в замкнутой системе автоматического регулирования.

Известны устройства для уравновешивающего преобразования сигналов, содержащие цепи прямого и обратного преобразования, образующие энергетическую отрицательную обратную связь, в целях уменьшения чувствительности устройств к вариациям параметров цепи прямого преобразования.

Однако применение глубокой энергетической отрицательной обратной связи, реализующей обмен погрешности цепи прямого преобразования на погрешность, обусловленную нестабильностью параметров цепи обратного преобразования, сопряжено с потерей результ ирующей чувствительности преобразования, поэтому требование реализации в известных устройствах высокой чувствительности и точности преобразования является противоречивым. Кроме того, используемая энергетическая отрицательная обратная связь ограничивается соображениями устойчивости в условиях эксплуатации, характеризуемых значительными дестабилизирующими воздействиями, не достигает требуемого эффекта в пассивных и дискретных устройствах, характеризуемых временной задержкой в петле обратной

5 связи.

С целью увеличения точности и чувствительности в предлагаемое устройство уравновешивающего преобразователя сигналов введены два совместимых параметрических мо10 дулятора цепей преобразования, генератор модулирующего воздействия и блок регистрации равновесия цепи преобразования, состоящий из последовательно соединенных преобразователя параметров сигнала и узла

15 сравнения (например, фазочувствительного выпрямителя с фильтром нижних частот на выходе), причем выход одного из параметрических модуляторов соединен с входом ооратного преобразователя, выход другого — с

20 входом управляющего элемента, а выход устройства через блок регистрации равновесия соединен с входом управляющего блока, при этом входы генератора модулирующего воздействия подключены ко вторым входам

25 параметрических модуляторов и другому входу узла сравнения.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит преобразователь 1 и

30 регулирующий элемент 2 в цепи прямого

1 ЛЯ1 з Ма (2) q(2) q(I} q(1} q(2) преобразования, преобразователь 3 и параметрический модулятор 4 в цепи обратного преобразования, параметрический модулятор

5; блок 6 регистрации равновесия в цепи преобразования с преобразователем 7 параметров сигнала и узлом сравнения 8, генератор

9 модулирующего воздействия и блок 10 управления.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении на вход устройства сигнала Х он преобразуется цепью прямого преобразования, состоящей из преобразователя

1 и элемента 2. Преобразованное значение сигнала У преобразуется, в свою очередь, цепью обратного преобразования, состоящей из преобразователя 3 и модулятора 4, в сигнал однородный с сигналом Х, который суммируется с последним во входном контуре.

Установившееся преобразованное значение сигнала У поступает через модулятор 5 в блок 6, где это значение запоминается. 3атем управлением от генератора 9 изменяются параметры цепей преобразования с помощью модуляторов 4 и 5, и процесс в устройстве повторяется.

Установившееся значение преобразованного сигнала 1" при измененных параметрах цепей преобразования поступает в блок 6 и сравнивается с сигналом У. Результат сравнения значений преобразованного сигнала на различных уровнях параметрической модуляц)(и воздействует через блок 10 на элемент 2 до установления равновесия в цепи преобразования (1 = У ), характеризующего совместимость параметрической модуляции, определяемого в блоке 6.

При этом работа устройства характеризуется соотношениями

pq(I)

О1— (l) 1 — 1> 2

1+ ДЭд2 откуда при совместимости параметрической

M одуляции следует

550594

kp — значение усиления в разомкнутой петле энергетической отрицательной обратной связи;

k/ð — относительный запас по чувствитель5 ности преобразования в устройстве.

Из выражений (2, 3, 4) следует, что значен ие р определяется заданными соотношениями параметра цепи обратного преобразования и относительных изменений параметров

10 цепей преобразования, стабильность которых значительно выше стабильности параметров цепи прямого преобразования, значение k/ð при kP(1 будет достаточно малым.

Изложенное выше справедливо и для уст15 ройства, в котором использована положительная энергетическая обратная связь, ограниченная соображением устойчивости. В этом случае возможно достижение в устройстве увеличения результирующего коэффициента

20 преобразования по сравнению с коэффициентом преобразования цепи прямого преобразования.

При преобразовании устройством переменных электрических сигналов его комплексный

25 коэффициент преобразования с учетом параметрической модуляции определяется выражением

Р() =, 1 =1, 2, 3, (5)

V 1 + 21 Э cos y((22) -+- iso;;2

30 где

0„=- I n (/щ)1, k = k (u)) = l k (j(0) I, Р=Р(®) = IP(j ) I

35 — модули коэффициентов преобразования устройства цепей прямого и обратного преобразования соответственно; соз = соз (у2 + р ); р(,, р (i) (i)

40 соответственно сдвиг фаз, вносимый цепью прямого и обратного преобразования;

i — количество сосгояний параметров цепей преобразования, обусловленное парамет45 рической модуляцией.

Из выражения (5) при совместимости параметрической модуляции следует р), = arctg = arctg " а JoI — Joe (4) 50 гд, (2) q(1) (1) 2

1 2 1 (2) N cos (2) — cos /II) (7) а01 ——

s(1 — N) в1п у< ) — NI sin y,, 1 (2) {8) 55 (1 — NI) (9) 110) 60 (12) 65 где р — результирующий статический коэффициент преобразования устройства;

К= Кпр, Кр, р — статические коэффициенты преобразования цепей прямого и обратного преобразования соответственно;

Кпр и Кр — статические коэффициенты преобразован ия преобразователя 1 и регулируемого элемента 2;

М = QI — Ql Я =/2 — 4 Q(I) Я(2)— коэффициенты, учитывающие соответственно относительные изменения параметров цепей прямого и обратного преобразования; (Р 1 i Q2) .

Nr2 cos (— cos V;

ooQ

3 (1 — NR)

sin (.„Nà sin (1).. (3) (1

Joa— (> (1 — No) ю. = РМ.)

550594

Составитель В. Лякишев

Техред И. Карандашова Корректор Т. Добровольская

Редактор Л. Попова

Заказ 601/9 Изд. № 285 Тираж 1054 Подписное

IIHHNIIN Государственного комитета Созета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, и а,/ — действительная часть и коэффициент при мнимой части амплитудно-фазной характеристики цепи прямого преобразования на частоте а.

Таким образом, при определении и стабилизации фазового сдвига, вносимого цепью прямого преобразования, требуется трехуровневая параметрическая модуляция соответствующих параметров цепей преобразования, осущсствляемая элементами 4, 5, обусловленная существованием двух неизвестных параметров цепи прямого преобразования ср,, К.

В общем случае, при существовании задачи стабилизации и параметров устройства, количество параметрических модуляторов с учетом количества состояний параметров цепей преобразования должно обеспечивать реализацию устройства +1-го независимых уравнений, описывающих процессы в нем, а каналы самонастройки каждого из параметров должны быть организованы указанным выше образом.

Формула изобретения

Устройство для уравновешивающего преобразования оигналов, содержащее прямой преобразователь с несинфазным входом, К Rdторому подключен выход обратного преобразователя и у равляющий элемент цепи прямого преобразования, один вход которого

5 подключен к выходу прямого преобразователя, а другой к выходу управляющего блока, отл ич а ющее ся тем, что, с целью увеличения точности и чувствительности преобразования, в устройство введены два совмести10 мых параметрических модулятора цепей преобразования, генератор модул ирующего воздействия и блок регистрации равновесия цепи преобразования, состоящий из последовательно соединенных преобразователя па15 раметров сигнала и узла сравнения (например, фазочувствительного выпрямителя с фильтром н ижних частот на выходе), причел1 выход одного из параметрических модуляторов соединен с входом обратного преоб20 разователя, выход другого — с входом управляющего элемента, а выход устройства через блок регистрации равновесия соединен с входом управляющего блока, при этом входы генератора модулирующего воздействия

25 подключены к вторым входам параметрических модуляторов и другому входу узла сравнения,