Система фазового автопідстроювання із диференційним зв’язком

Система фазового автопідстроювання з диференційним зв'язком для узгодження фаз двох змінних напруг однієї частоти, де перша напруга через перший вхід системи надходить на перший вхід фазового дискримінатора та на перший вихід системи, друга напруга через другий вхід системи надходить на перший вхід фазообертача, другий C2 2 (19) 1 3 89872 На Фіг.1-3: k Дk - передавальні функції Д (p ) p 1 фазового дискримінатора 2 з фільтром 3 ( з урахуванням елемента 1 зсуву фази на / 2 ) і відповід k ньої математичної моделі 8, KУ(Р)=ky, КИ(р)= И , р КФВ (р)=kФВ - передавальні функції підсилювача 4, інтегратора 5, фазообертувача 6 і його математичної моделі 7 відповідно, КД(р) - передатна функція коригувального елемента 9 диференційного зв'язку (визначається в результаті синтезу відповідно до поставлених умов підвищення показників якості системи ФАП). Відповідно до пропонованої структурної схеми (Фіг.2) система ФАП з диференційним зв'язком описується наступним рівнянням: [1 + КФДФ (р)КУ (р)КИ(р)КФВ (р)] (р) = [1 - КФДФ (р)КИ(р)КФВ (р)КД(р)] (р) . З рівняння випливає, що передавальна функція КД(р) коригувального елемента диференційного зв'язку входить лише в умову інваріантості [2] 1 - КФДФ (р)КИ(р)КФВ (р)КД(р) = 0 і від її не залежить характеристичне рівняння (тобто стійкість замкнутої вихідної системи). Тому в системі ФАП з диференційним зв'язком, структурна схема якої зображена на Фіг.2, відсутнє властиве системі-прототипові протиріччя між умовами підвищення динамічної точності і стійкості. Вибираючи відповідним чином передавальу функцію КД(р) елемента 9 диференційного зв'язку відповідно до умови інваріантості можна домагатися необхідного підвищення точності синфазування напруг. U 2(t) k Дk ( t ) k Дk (t) тобто напруга U 2 (t) пропорційна побічно обмірюваному за допомогою диференційного зв'язку задавальному впливу (t). При зміні (t), наприклад, з постійною швидкістю V: (t)= Vt, d (t)/dt =V, необхідно з такою же швидкістю змінювати (t). У системі-прототипі напруга на вході інтегратора 5, що забезпечує необхідну швидкість зміни (t), формується тільки з напруги помилки UУ(t). У системі ФАП з диференційним зв'язком з напругою помилки UУ(t) в суматорі 11 складається напруга UД(t) з виходу диференційного зв'язку. У розглянутому випадку ( (t)=Vt) напруга UД(t) повинна дорівнювати dU 2 ( t ) d (t) k Дk k Д k V, dt dt тобто коригувальна ланка 9 з передатною функцією КД(р) повинна бути диференціюючою. Тому що напруга U 1 на вході інтегратора формується із суми напруг сигналу помилки UУ(t) і напруги UД(t) диференційного зв'язку ( U 1 (t)=UУ(t)+UД(t), то неU Д (t) обхідна швидкість зміни (t) в системі з диферен 4 З урахуванням структурної схеми системи ФАП (Фіг.2) пропонована система ФАП з диференційним зв'язком зображений на Фіг.3. Система ФАП з диференційним зв'язком працює в такий спосіб. При виникненні різниці фаз (t) напруг U1(t) i U2(t) на виході фільтра 3 виникає напруга помилки U (t ) , пропорційна sin , тобто напруга U (t ) при малих (t) у сталому режимі пропорційна помилці (t): U (t ) =kФДkф (t). Напруга U (t ) через підсилювач 4 надходить у системі-прототипі (без диференційного зв'язку) на інтегруючий пристрій 5. Під впливом вихідної напруги UИ(t) інтегратора змінюється внесений фазообертачем 6 у напругу U2(t) кут (t) зсуву фази таким чином, що помилка (t) зменшується. Якщо (t)=const, то зміна (t) буде відбуватися доти, поки напруга Uy(t), що надходить на інтегратор 6 з виходу підсилювача 4, не стане рівною нулю, що можливо при (t)=0 і (t)= (t). Якщо ж різниця фаз (t) буде змінюватися по якомусь закону, то для відповідної зміни (t) на інтегратор 6 повинна надходити визначена напруга. У системі-прототипі ця напруга (напруга Uy(t)) формується з напруги помилки U (t ) , тобто при зміні в часі (t) помилка (t) не може бути усунута. Таким чином, у системі-прототипі з астатизмом першого порядку (наявність інтегратора 5) при зміні (t) виникає помилка (t) і (t) (t). Підвищення точності в пропонованій системі ФАП досягається за рахунок уведення диференційного зв'язку. На виході суматора 10 диференційного зв'язку напруга в сталому режимі дорівнює: k Дk t (p) k Дk ( t ), ційним зв'язком досягається за рахунок напруги UД(t), формованого диференційним зв'язком. Швидкісна помилка системи при цьому (t)=0. Усунення швидкісної помилки відповідає підвищенню порядку астатизму з першого до другого. Вибираючи передавальну функцію КД(р) коригувальної ланки 9 диференційного зв'язку можна домогтися більшого підвищення порядку астатизму (а отже, зменшення динамічних і середньоквадратичних помилок), а також підвищення показників якості перехідних процесів (наприклад, за рахунок мінімізації квадратичної інтегральної оцінки, компенсації повільно загасаючих компонентів перехідного процесу [2] і ін. методів). Зіставлення з прототипом показує, що пристрій, що заявляється, відрізняється тим, що для підвищення точності синфазування в систему ФАП уводиться диференційний зв'язок, що складається з динамічних ланок - моделей фазового дискриміk Дk натора з фільтром (8), фазоД (p ) p 1 обертача КФВ(р) = кФВ (7), корегувального елемента 5 КД(р) (9) і двох суматорів (10, 11) і тим самим відповідає критерію винаходу «новизна». Порівняння винаходу з іншими технічними рішеннями, відомими в науці і техніку, показує, що в запропонованій системі ФАП з диференційним зв'язком відсутнє протиріччя між умовами підвищення динамічної точності і стійкості, властиве традиційним системам ФАП із принципом керування по відхиленню, і диференційний зв'язок може бути синтезований відповідно до тої чи іншої умови підвищення точності системи. При відповідному виборі параметрів диференційного зв'язку (коригувальної ланки КД(р)) можна домогтися не 89872 6 обхідного збільшення порядку астатизму (а отже, зменшення динамічних, середньоквадратичних помилок), а також підвищення показників якості перехідних процесів. Це дозволяє зробити висновок про відповідність технічного рішення критерію «істотні відмінності». Джерела.інформації 1. Зайцев Г.Ф., Стеклов В.К. Радиотехнические системы автоматического управления высокой точности.-Киев.-Техніка, 1988. - 160с. 2. Зайцев Г.Ф. Синтез следящих систем высокой точности. - Киев. :Техника, 1971. - 204с. 7 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 89872 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601