Устройство для преобразования угла поворота вала в код

Устройство для преобразования угла поворота вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ т.оюэ Советских

Социалистических

Республик (11) 610148 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеио100674 (21) 2034108/24 с присоединением заявки И(23) Приоритет

0 08 С 9/04

Государственный намнтот

Саввтв Ииниотров СССР

pQ делам нэаорвтеннй и открытий

{43) Опубликовано 0506/8,6толлетень ЭЙ 21 (53) УДК62-50 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 16,05.78 (72) Авторы В.Д.Аксененко, С.Я.Барменков, В.А.Бесекерский, изобретения В.н.Васильев, В.п,федотов и с.м.Федоров (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

УГЛА ПОВОРОТА ВАттА В КОД

Изобретение относится к высокоточным системам автоматического управления и может быть использовано в вычислительной технике.

Известны двухотсчетные системы автоматического управления, содержащие каналы грубого и точного отсчета, сое-. тоящне из датчика угла, приемника, фазового дискриминатора, исполнительного 10 механизма, преобразователя угла в код, н сумматора,. входы которого соединены соответственно с выходами преобразований каналов грубого и точного отсчета (1j .

Известны устройства для автоматического регулирования, в которыХ для повышения их точности применяется управление по входному воздействию и его производным (2» (3) .

Иэ известных систем наиболее близкой по технической сущности к изобретению является система, содержащая канал грубого отсчета, состоящий из последовательно соединенных двухполюсного датчика угла, двухполюсного ,приемника, сумматора, второй и третий входы которого соединены соответст венно через дифференциатор и непосредственно с выходом преобразователя час- 80 тоты в напряжение, усилителя и исполнительного двигателя, выход которого кинематически связан с ротором двухполюсного приемника и валом преобразователя угол-код, камал точного отсчета, состоящий из последовательно соединенных многополюсного фазовращательного датчика угла, двухполюсного фаэовращательного приемника, фазового дискриминатора, сумматора, второй и третий входы которого соединены соответственно через дифференциатор и непосредственно с выходом. преобразователя частоты в напряжение, усилителя и исполнительного двигателя, вал которого кинематически связан с ротором двухполюсного фазовращательного приемника и валом преобразователя угл-е код, и суммирующий счетчик, входы которого соединены с выходами преобразователей угол-код грубого и точного каналов отсчета (4).

Недостатком известной системы является ее невысокая статическая!точность °

Целью изобретения является повышение статической точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном устройстве уста-.

51О14а новлен двухполюсный фазовращатель, вал которого кинематически соедичен с валом двигателя канала грубого отсчета.

Входы преобразователя частоты в напряжение канала грубого отсчета соедине-. ны с выходами многополюсного фазовращательного датчика угла канала точного отсчета, первый выход которого через двухполюсный фазовращатель соединен со вторыми входами фазового дискриминатора и преобразователя частоты в напряжение канала точного отсчета, первый вход которого соединен со вторым входом многополюсного фазовращательного датчика угла канала то . ного отсчета.

На чертеже представлена структур- l5 ная схема устройства.

Оно содержи многополюсный фазовращательный датчик угла 1.канала 1 (точного отсчета), двухполюсный фазовращательный приемник 2 канала g,,двух- 20 полюсный фазовращатель 3, Фазовый дискриминатор 4 канала 1, усилитель 5. канала 1, исполнительный двигатель б канала 1, преобразователь 7 угол-код канала, двухполюсный датчик 8 качала 5Й, (грубого. отсчета), двухполюсный приемник 9 канала (I,. усилитель

10 канала и, исполнительный двигатель 11 канала BÉ, сумматор 12 канала (, преобразователь 13 угол-код канала (I суммирующий счетчик 14, преобразователь 1 5 в напряжении канала, д фференциатор 16 канала «0, преобразователь 17 частоты в напряжение канала IÏ, дифференциатор 18 канала 1 и сумматор 19 канала Х. .На чертеже обозначены — выходной угол поворота (угол поворота оси задавания; о то,А, — углы отработки <аК налом точного и грубого Отсчетов; И,угол поворота двухполюсного Фазовра- 4" щателя; 0„ U — напряжение питания

I многополюсного и двухполюсного датчиков угла каналов точного и грубого отсчетов; U fJ - выходные опорное и

l управляющее напряжения многополюсного 45

Фазовращательного датчика канала точного отсчета; У,,, U — выходное напряжение двухполюсйых фазовращателей соответственно .каналов точного и грубого отсчетов. ; И о, Ит — числовой эк- 50 вивалент углового положения осей отработки каналов точного и грубого отсчетов; Я - числовой эквивалент углового положения вала .Объекта (оси задавания). 55

Устройство работает следующим образом.

С т а т и ч е с к и и р е ж и м.

-В исходном состоянии датчики 1 и 8, приемники точного 2 и 9 каналов точ» 6О ного и грубого отсчета и фазовращатель 3 находятся s согласованном положении. При повороте оси задавания на

Угол р ротор датчика 8 поворачивается также на угол 3 . Нод действием 65 возникшего напряжения рассогласования двигатль ).1 разворачивает ротор приемника 9 до согласованного положения, при котором напряжение рассогласования равно О. Ротор приемника 9 оказывается развернутым при этом на угол

А = P e AaL „,а ротор фазовращателя 3 на угол, равный

I а -/,ü - . 4-*

fgje ь « . + ь (.

ro p где А Ф. „ — погрешность трансформаторной передачи датчика 8.и приемниKG 9; + p — погрешность кинематической цепи; передаточное число кинематической цепи, равное 1=—

Кд.р

С преобразователя 13 на счета к 14 поступает числовой эквивалент М„„ пропорциональный величине го 1 га

Р

Одновременно с поворотом ротора датчика 8 на угол,l3 разворачивается на этот же угол ротор датчика 1.

Фаза выходного управляющего напряжения U сдвигается относительно фазы опорного напряжения 0О на угол„ равный

9к (э+ьск ) где ь А — погрешность многополюсного датчика, приведенная к его входному валу, Дискриминатор 4 выявляет разность фаз между выходными напряжениями приемника 2 н фазовращателя 3 U . Учитывая, что фаза напряжения(сдвинута на угол p - (p + ь ь ) Ка„, а ротор фаэовращателя 3 развернут каналом грубого отсчета на угол *ф+ьы +ad )К на выходе дискриьмнатора 4 возникает напряжение, рассогласования ьО О, пропорциональное величине или то кФА «кар (ьа4, +ьб +ьц, )+

) где 4,фвз — инструментальная погрешность фазовращателя 3, т.е. погрешность преобразователя угла поворота ротора фазовращателя(d- p) в фазовый сдвиг. выходного напряжения 0„

Ф ро - начальный фазовый сдвиг выходного напряжения приемника 2. °

Под действием напряжения рассогласования ь0 (ь(о)исполнительный двигатель б поворачивает ротор приемника 2, а вместе с ним и вал преобра610148

+ д р.ал Д Р. з где — инструментальная погрешность приемника 2, т.е. погрешность )0 преобразования угла поворота его ротора(d- ) в фазовый сдвиг выходного. напряжения ()

С преобразователя 7 на счетчик 14 подается числовой эквивалент М про15 то порциональный величине

+ ю в з 4Ъвз

49 . o то Td А

Я, р. ео т о

25 или

Формула изобретения

Устройство для преобразования угла поворота вала в код, содержащее канал грубого отсчета, состоящий иэ последовательно соединенных двухполюсного датчика угла, двухполюсного приемника, сумматора, второй и третий входы которого соединены соответственно через дифференциатор и непосредственно с выходом преобразователя частоты в напряжение, усилителя и исполнительного двигателя, выход которого кинематически связан с ротором двухполюсного приемника и валом преобразователя угол-код, канал точного отсчета, состоящий иэ последовательно соединенных многополюсного фазовращательного датчика угла, двухполюсного фазовращательного приемника, фазового дискриминатора, сумматора, второй и третий входы которого соединены соответственно через дифференциатор и непосред ственно с выходом преобразователя частоты в напряжение, усилител« и исполнительного двигателя, вал которого кинематически связан с ротором двухполюсного фазовращательного приемника и валом преобразователя угол-код, и суммирующий счетчик, входы которого зователя 7 до тех пор, пока напряжение рассогласования 4 ()го не станет равным нулю. Это означает, что ротор приемника 2 развернут на угол, равный:

1 т. ро ",,(4 » +4 . -4 " )+ а,р. г.о р 4

Суммарный числовой эквивалент уг- 20 лового положенйя вала объекта на выходе счетчика 14 равен ятома+ „«4»

+ рФ.в.з + д тф в.з

K 4

Как видно числовой эквивалент И пропорционален. угловому положению вала объекта ф с погрешностью .4Ффа +ау

:55 т.е. с погрешностью, определяемой инструментальными погрешностями фазоВращателей 2 и 3 и датчика 1.

Однако эта ошибка незначительна 40 т,к. точность современных фазовращателей составляет 1-2 эл мин. При К

i128 получим

4Р ..з .аз 2 () 60

45 к <2

4o —, я угд

Погрешность Ьа(.4 многополюсного фазовращательного датчика не превышает

2 угл.сек.

Допустимая скорость вращения фаэовращателей ()1фат ) с использованием

CKBT типа 5БВТ равна 1000об/мин, т.е. при точности в l- 2 угл.с можно повысить рабочие скорости оси задавания

55 до величины, равной

< зао я,т * варят к *1000 )ge а0 5a сак э Р. (для следящей системы с использованием механического дифференциала

1,2 /сек).

Динамический режим

При вращении вала датчика 1 со скоростью 9 ®Ä(t) * P (t) (т.е. оси задава-ния) следящая система канала грубого 85 отсчета отрабатывает это входное воз действие с динамической ошибкой8д„„, Ы

Следящая система канала точного отсчета отрабатывает ошибку канала грубого отсчета 64„„„, И) с динамической ошибкой 94„„, . Одновременно с вращением нходного вала (ва«па датчика 1) и ротора фазовращателя 3 на выходе преобразователей 15 и 17 возникают сигналы ()„ л) и U „ {t), пропорциональные скорости входного воздействия каждого канала. Эти сигналы непосредственно и через дифференциаторы

lб и 18 (соответственно) суммируются с сигналами рассогласований каналов грубого и точногс отсчетов и в соответствии с принципами комбинированного управления создаются условия для компезс,".ции динамических ошибок(&4„„,,-„ Ж и 94„„ (t) каналов грубого и точного . отсчетов. Числовой эквивалент N на выходе счетчика 14 воспроизводит ьходную величину (угол поворота нала объекта) беэ ошибки, обусловленной динамической ошибкой следящей системы, до (4+2 П -1) производной от входного воздействия (угла поворота.ос« задавания), где и — число дифференцирующих звеньев каждого блока 1б и 18.

Применение предлагаемой системы в системах автоматического управления и вычислительной технике позволяет повысить точность преобразования угла в числовой эквивалент по крайней мере в три раза и расширить диапазон рабочих скоростей системы.

610148

Составитель A.Ëàùåâ реиактор И.утехина трех е 3. Фанта .Ко актера, Бнаоенке

Заказ 3016/40 : Тираж 763 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и .открытий

113035 Москва Ж-3 5 ñêàÿ наб. д 4,б5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 соединены с выходами преобразователей угол-код каналов грубого и точного отсчетов, î т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения статической- точности, в нем установлен двухполюсный фаэовращатель, вал которого кинематически соединен с валом двигателя канала грубого отсчета; входы преобразователя частоты в напряжение канала грубого отсчета соединены с выходами многополюсного фазовращательного датчика угла канала точного отсчета, первый выход которого через двухполюсный фазовращатель соединен со вторыми входами фазового.дискриминатора и преобразователя частоты в напряжение канала точного отсчета, первый вход которого соединен со вторым входом многополюсного фазовращательного датчика угла канала точного отсчета.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертиэег

1. Авторское свидетельство СССР

267205, кл. 8 05 В 11/01, 1969 .

2. Авторское свидетельство СССР

318016, кл. Ц 05 В 11/06, 1971..

l0

3. Бесекерский В.A. Динамический синтез систем автоматического регулирования, Наука, .1970, стр.200-206.

4. Элементы цифровых систем управления. Наука, ЛО АН СССР, 1971, стр. 158-159 °