Способ формирования стабилизированного по амплитуде колебания в замкнутой колебательной системе

Патент 959049

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (ii>959049

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.05.80 (21) 2933960/18-24 (51) М. Кп.з с присоединением заявки Йо

G 05 F 1/00

G 06 0 7/26 (23) Приоритет -

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.09.82.Бюллетень Мо34

Дата опубликования описания 15.09.82 (53) УДК 681. 3 (088.8) t

A.Ñ.Àëåêñååâ и Е.В. Прокофьев р1-г г() аозт-т д

1 . р " 1i- .ТЕЙТ:0 - . %

Ф -- .. 1Д

Научно-исследовательский институт мех ник уфО@цщу кого государственного университета им. Н.И.Лобаче (72) Авто.ры изобретения (71) Заявитель, (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННОГО

ПО АМПЛИТУДЕ КОЛЕБАНИЯ В ЗАМКНУТОЙ

КОЛЕБАТЕЛЬНОИ СИСТЕМЕ .

Изобретение относится к систе-, мам стабилизации параметров электрических устройств, в частности, к технике генерирования электрических колебаний низкой частоты, а именно к математическому моделированию с по-, мощью ABN систем автоматического управления, а также акустической„ радио- технической, геофизической и другой аппаратуры.

Периодические колебания, генерируемые схемой, построенной на решающих усилителях и моделирующей уравнения гармонического осциллятора, нестабильны по амплитуде из за наличия нестабильного во времени, по температуре и по знаку незначительного по величине паразитного затухания, что приводит к постепенному уменьшению или увеличению амплитуды колебаний.

Известны способы формирования стабилизированного по амплитуде колебания, связанные с компенсацией паразитного затухания, один из которых основанный на импульсном регулировании глубины положительной обратной свяЬи, позволяющий поддерживать амплитуду генерируемых колебаний на заданном уровне, определяемом напряжением установки (1 ). 30

Однако в широком диапазоне изменения генерируемых частот этот способ не обеспечивает эффективной компенсации затухания. Затухание в модели при изменении частрты.может быть как положительным, так и отрицательным . При отрицательном затухании контур положительной обратной связи может только повредить регулированию амплитуды.

Этот. недостаток ограничивает сферу применения способа.

Наиболее близким к предлагаемому

IIo технической сущности является способ формирования стабилизированного по амплитуде колебания, основанный на машинном решении уравнений гармонического осциллятора (моделировании замкнутой колебательной системы), сравнении амплитуды колебаний с заданным значением и выработке по результатам сравнения регулирующего воздействия, эаводимого в замкнутый контур. Укаэанное регулирующее воздействие представляет собой сигнал дополнительной обратной связи, знак которой определяется знаком отклонения амплитуды от заданного значения, а коэффициент обратной связи устанавливается пропорционально относительному отклонению амплитуды. Способ

959049 обеспечивает компенсацию изменяющегося затухания в колебательном контуре в широком диапазоне изменения частоты (2 ).

Недостаток этого способа заключается в невысоком быстродействии S, процесса обработки отклонений, поскольку в цепи, формирующей величину коэффициента дополнительной обратной связи, имеются неизбежные задержки, связанные с необходимостьЮ 10 сглаживания сигнала отклонения амплитуды, а также с тем, что он воздействует на контур опосредствованно.

Поведение колебательной системы . при отсутствии регулирующего воздействия описывается уравнениями

Y =м„.X - 2hY

Х = .Y, (1)

l ,а на интервале времени, соответствующем заданной окрестности нулевого значения производной, когда вырабатывается и заводится в контур регулирующее воздействие, 45

-щ X -2hY -,у (Y A)

1 о (2) где Х и Y вЂ” - фазовые координаты;

A - заданная амплитуда: щ - угловая частота:

2h вЂ” эквивалентное паразит лое затухание;

- постоянный положительный коэффициент, имеющий размерность затухания.

Анализ решения системы уравнений (2) показывает, что при ®,» 2h, не- зависимо от знака параэитного зату- 65

Цель изобретения - повыаение быстродействия процесса стабилизации амплитуды.

Цель достигается тем, что согласно способу формирования стабилизированного по амплитуде колебания в замкнутой колебательной системе, включающему выработку сигнала отклонения текущего значения амплитуды от заданного, формирование регулирующего воздействия и введение его в замкнутую колебательную систему, в каждом периоде колебания формируют импульс в заданной окрестности нулевого значения производной стабилизируемого колебания, сигнала отклонения текущего значения амплитуды . 30 .от заданного формируют стробированием указанным импульсом разности заданного значения и стабилиэиру. емого колебания, а образованный таким образом импульсный сигнал ис" 35 пользуют в качестве регулирующего воздействия. хания, переменная У асимптотически стремится к величине

У« ж А = А

Предельный цикл, устанавливающийся на фазовой плоскости Х и Y npu наличии описанной стабилизации амплитуды, приближается к правильному эллипсу тем ближе, чем меньше по аб-. солютной величине паразитное затухание.

При моделировании на АВМ колебательная система реализуется с помощью двух интеграторов и инвертора. В этом случае фавовые координаты Х н Y являются выходными напряжениями инте- . граторов.

На чертеже представлено устройст». во реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит интеграторы

1 и 2, инвертор 3, сумматор 4, мас;штабирующие блоки 5-7, ключ 8, элементы сравнения 9 и 10, триггер 11. . Устройство работает следующим образом.

Из-за наличия.паразитного затухания, котове воспроизводится введением Масштабирующего блока 7, колебания, генерируемые в контуре

1-2-3-5, являются сходящимися или расходящимися.

При отклонении амплитуды от заданного значения напряжение Y --A, А - Y, стробируемое сигналом с выхода триггера 11, отличается от нуля. Оно заводится через масштабирующий блок

6 в колебательный контур и корректирует в нужную сторону процесс изменения амплитуды, так что в резуль.тате устанавливается стабильная амплитуда колебания независимо от случайных изменений затухания. Интервал времени, в течение которого вырабатывается регулирующее воздействие, определяется напряжением срабатывания Л и -Л элементов сравнения 9 и 10 ° Чтобы стробирующий импульс соответствовал переходу производной

Х через нуль, напряжения срабатывания элементов сравнения 9. и 10 должны быть достаточно малыми.

Таким образом, любое отклонение амплитуды порождает в каждом периоде колебания немедленную реакцию системы стабилизации в виде импульсного регулиру ацего воздействия, приближающего амплитуду к заданному значению.

Для реализации способа достаточно несложной специализированной приставки к типовому оборудованию

ABN, что в сочетании с повышением быстродействия процесса стабилизации . амплитуды обеспечивает технико-экономический эффект от использования изобретения.

959049

Формула изобретения

Составитель Г. Осипов

ТехредЛ.Пекарь Корректор О. Билак

Редактор A. Гулько

Заказ 7015/64 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ формирования стабилизированного по амплитуде колебания в эам" кнутой колебательной системе, включающий выработку сигнала отклонения текущего значения амплитуды от заданного, формирование регулирующего воздействия и введение его в замкнутую колебательную систему, о т л ивЂ” ч а ю щ..и и сятем,,что,,с целью 10 повыаения быстродействия процесса стабилизации амплитуды, в каждом периоде колебания формируют импульс в заданной окрестности нулевого значения производной стабилизируемого f5 колебания, сигнал отклонения текущего значения амплитуды от заданного формируют стробированием укаэанным импульсом разности заданного значения и стабилизируемого колебания, а образованный таким образом, импульсный сигнал используют в качестве регулирующего воздействия.

Источники информации, лринятые во внимание при экспертизе

1. Бродский В.Н. и др, Транзисторный генератор низкочастотных гармонических колебаний. вЂ” "Аналоговая и аналого-цйфровая вычислительная . техника", Сб. статей, вып. 6, М., "Советское радио", 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 642724, кл. С 06 G 7/26, 1976 (прототип).