Фазовая следящая система

Фазовая следящая система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

пп 552587

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Coes бовещдц

Соцйалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.06.74 (21) 2034428/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.03.77. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 13.04.77 (51) М Кл G 05B 11/01

G 08С 19/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 62-50(088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Е. А. Артюхов, Л. С. Элинсон и Б. И. Белоусов (71) Заявитель (54) ФАЗОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики и может быть использовано для высокоточных систем передачи и измерения угла поворота вала.

Известны фазовые следящие системы, содержащие многополюсный фазовращательный датчик угла поворота вала с модулирующим двигателем, фазовращательный двухполюсный приемник, кинематически связанный с исполнительным двигателем и тахогенератором, усилители:выходных сигналов датчика и фазовый дискриминатор, выход которого через сумматор и модулятор годключен к усилителю исполнительного двигателя (1, 2). К электронным узлам этих систем предъявляются высокие требования по стабильности их фазовых характеристик. Даже при усложнении электронных схем и введении вспомогательных регуляторов не удается достигнуть дрейфа нуля системы ниже 7 — 10 угл. сек.

Из известных фазовых следящих систем наиболее близкой к изобретению по технической сущности является система, содержащая двухфазный источник питания, фазовращательный приемник, первый вход которого кинематически связан с валом модулирующего двигателя, первый выход — с первым усилителем, а второй выход через второй усилитель и корректирующий фазовращатель соединен с первым входом фазового дискриминатора, второй вход фазового дискриминатора через первый коммутатор подключен к выходам мостового фазовращательного датчика, выход фазового дискриминатора через последовательно соединен5 ные сумматор и модулятор — к входу третьего усилителя, исполнителыный двигатель, вал которого кинематически связан с тахогенератором, вторым входом фазовращательного приемника и валом поворогной платформы (3).

10 Известная система имеет ряд недостатков, это — наличие ошибок, связанных с временной и температурной нестабильностью фазового дискриминатора, модулятора и усилителя исполнительного двигателя; возникновение

15 ошибки вследствие изменения параметров демпфирующего устройства, включающего в себя тахогенератор и сумматор сигнала рассогласования и сигнала демпфирующего устройства. Кроме того,,при наличии в системе дат20 чика с высокочастотным питанием непосредственная коммутация ка налов с высокочастотными сигналами приводит к некоторому взаимному влиянию каналов через емкости токопроводящих элементов коммутирующего уст25 р ой ства.

Цель изобретения — повышение точности фазовой следящей системы, Это достигается тем, что в системе установлены четыре коммутатора и фазорасщепитель, 30 причем выходы двухфазного источника пита652587 (6) 45

50 (3) (4) 60

65 сравниваются

9а1 9п1 =—

3 ния через второй коммутатор соединены с соответствующими обмотками модулирующего двигателя, выход первого усилителя через последовательно соединенные фазорасщепитель и третий коммутатор — с соответствующими входами мостового фазовращательного датчика, выходы тахогенератора через четвертый коммутатор подключены к соответствующим входам сумматора, выходы третьего усилителя через пятый коммутатор — к соответствующим обмоткам исполнительчого двигателя.

На чертеже представлена блок-схема фазовой следящей системы.

Фазовая следящая система содержит мостовой фазовращательный датчик 1, фазовращательный приемник 2, модулирующий двитатель

3, первый 4, второй 5 и третий 6 усилители, фазорасщепитель 7,;первый 8, второй 9, третий

10, четвертый 11 и пятый 12 коммутаторы, двухфазный 13 источник питания, фазовый дискриминатор 14, сумматор 15, тахогенератор

16, исполнительный двигатель 17, модулятор

18, корректирующий фазовращатель 19, поворотную пл атф ор му 20.

Все коммутаторы в системе имеют два положения, одно из которых на чертеже показано сплошной линией, а другое — пунктирной.

Переключение всех коммутаторов из первого положения во второе проводится одновременно.

Фазовая следящая система работает следующим образом.

При первом положении коммутаторов с обмоток подвижного и неподвижного дисков приемника 2 снимаются высокочастотные сигналы, модулированные по амплитуде. Усилители 4 и

5 усиливают эти сигналы и выделяют огибающие путем детектирования. Частота огибающих модулированных сигналов рав на

f=n p, (1) где и — скоро|сть вращения модулирующего двигателя 3, об/сек;

P — число пар полюсов обмоток приемника 2.

Фаза напряжения на выходе усилителя 5 изменяется относительно (фазы напряжения на выходе усилителя 4 при повороте вала платформы 20 на угол P iso закону п (2)

Опорное напряжение частоты f с выхода усилителя 4 преобразуется с помощью фазорасщепителя 7 в двухфазное для питания статорных обмоток фазовращательнаго датчика 1, фаза напряжения на выходе которого при повороте задающего вала на угол а изменяется по закону

= а.

На фазовом дискриминаторе 14 фазы согласно условию

З0

4

При выполнении условий (4 )яа выходе фазового дискриминатора 14 отсутствует;напряжение рассогласования между углами а и Р и следящая система находится в согласованном положении. С поворотом задающего вала датчика 1 на некоторый угол происходит изменение рд, в результате чего на выходе фазового дискриминатора появляется напряжение рассогласования, преобразуемое с помощью модулятора 18.в переменное напряжение, частота которого соответствует напряжению U питающему обмотку возбуждения испол нительного двигателя 17. Исполнительный двигатель поворачивает платформу 20, а вместе с ней и подвижный диск приемника 2 до положения, при котором вьгполняется условие (4). Из условий (4), (2) и (3) видно, что а 7С

1= — —— (5)

S 2S

Таким образом платформа 20 поворачивается на угол f3, в р раз меньший угла а поворота вала датчика. Это позволяет устанавливать платформу с точностью до одной угловой секунды, практически исключая ошибку установки задающего вала, кото рая может достигать единиц угловых минут. Так, например, при р==360 и ошибке установки вала датчика 1 в

6 угл, мин ошибка в установке платформы равна 1 угл. сек.

Для исключения ошибки от нестабильности электронных блоков в системе применена одновременная двухпозиционная коммутация, в результате которой:происходят выявление ошибки нестабильности и ее устранение с помощью корректирующего фазов ращателя 19 непосредственно в момент работы всей системы.

В первом положении коммутаторов согласно условиям (2), (3) и (4) можно установить условие согласования следящей системы с учетом ошибок электронных блоков а — р .p — Д, = — +Д, 2 где Д вЂ” суммарная погрешность системы, вызываемая нестабильностью усилителей 4 и 5, фазорасщепителем 7 и элементами датчика 1;

Др — суммарная погрешность системы, вызываемая нестабильностью фазового дискриминатора 14, сумматора 15, модулятора 18, усилителя 6 и исполнительного двигателя 17.

С учетом указа нных погрешностей угол поворота платформы имеет значение ь,+л, Во втором положении коммутаторов происходит следующее, Ком мутатор 10 меняет чередование .фаз напряжения питания датчика 1, а коммутатор 8 подключает фазовый дискриминатор к второму выходу датчика. Благодаря этому характе552587

2(Л +Л,)

П I—

P (14) 50

55 ристика датчика фаза — угол изменяет знак на обратный, т. е.

<рд = — а (8)

Перемена фаз на модулирующем двигателе 3 с помощью коммутатора 9 приводит к изменению направления его вращения, и характеристика приемника в этом случае имеет вид з„: — 3 р. (9)

Таким образом, для второго положения коммутаторов 8, 9 и 10, пользуясь условием (4), можно записать равенство — р+) p — h = — — h

Действие коммутаторов 11 и 12 состоит в инвертировании выходных напряжений фазового дискриминатора 14 и тахогенератора 16, поступающих на обмотку исполнительного двигателя 17 через сумматор 15, модулятор 18 и усилитель 6. В условии (10) это отражается переменой знака правой части, т. е.

Положение платформы 20 в этом случае можно записать в виде

Л + л (12) р р 2р

Вьгчитая выражение (7) из выражения (12), получим

Таким образом, коммутирование приводит к изменению первоначального положения платформы 20 на угол, пропорциональный удвоенной общей ошибке электронных блоков. Это изменение положения платформы при переключении устраняется с помощью корректирующего фазовращателя 19 путем введения в канал связи между усилителем 5 и фазовым дискрими натором 14 фазового сдвига, равного

Ь, -1- Л р

Предложенная система дает возможность непосредственно в процессе ее работы производить контроль точности и устранение ошибки нестабильности электронных узлов. Она предназначена для прецизионной установки угла поворота вала, в частности, в электромеханичес ких делительных головках и позволяет заменить применяемые в настоящее время оптические делителыные головки. При этом пред15

З0

45 ложенная система не только превосходит их по точности (1 угл. сек вместо 5 угл. сек у известных фазовых следящих систем), но и по удобству эксплуатации и возможности автоматизации технологических процессов, ввиду диста нционности управления. При этом устраняются субъективные попрешности, неизбежные при работе на оптической делительной головке и связанные с утомляемостью зрения оператора.

Формула изобретения

Фазовая следящая система, содержащая двухфазный источник питания, фазовращательный приемник, первый вход которого кинематически связан с валом модулирующего двигателя, первый выход — с первым усилителем, а второй выход через второй усилитель и корректирующий фазовращатель соединен с первым входом фазового дискриминатора, второй вход которого через, первый коммутатор соединен с выходами мостового фазовращательного датчика, выход фазового дискрими натора соединен через последовательно соединенные сумматор и модулятор с входом третьего усилителя, исполнительный двигатель, вал кото рого кинематически связан с тахогенератором, вторым входом фазовращательного приемника и валом поворотной платформы, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности фазовой следящей системы, в ней установлены четыре коммутатора и фазорасщепитель, причем выходы двухфазного источника питания через второй коммутатор соединены с соответствующими обмотками модулирующего двигателя, выход первого усилителя через последовательно соединенные фазорасщепптель и третий коммутатор соединен с соответствующими входами мостового фазовращательного датчика, выходы тахогенератора через четвертый коммутатор соединены с соответствующими входами сумматора, выхо-. ды третьего усилителя через пятый коммутатор соединены с соответствующими обмотками исполнительного двигателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Элементы цифровых систем управления.

Сб. статей под ред. В. А. Мясникова. Л., изд.

«Наука», 1971, с. 234.

2. Авт. св. 226693, кл. 21С, 46/02, 1968.

3. Авт, св. 417826, G 08С 19/12, 1972 (прототип).

552587

Составитель Ю. Гладков

Техред А. Камышникова Корректор E. Хмелева

Редактор И. Грузова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ б80/2 Изд. Ке 322 Тираж 1069 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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