Главная > Устройства и элементы систем автоматического регулирования и управления. Книга 2. Усилительные устройства, корректирующие элементы и устройства
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

5. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ДЕМОДУЛЯЦИЕЙ

Кроме рассмотренных корректирующих элементов для коррекции динамических свойств САР на несущей частоте, применяются устройства с предварительной демодуляцией сигналов переменного тока и последующей их модуляцией после преобразования корректирующими элементами постоянного тока (рис. XI 1.20). Сигнал переменного тока преобразуется фазочувствительным демодулятором ДМ в эквивалентный сигнал постоянного тока и после надлежащего преобразования корректирующим элементом постоянного тока модулируется по амплитуде модулятором М в сигнал переменного тока. Такое двойное преобразование сигнала ошибки по схеме демодуляции и модуляции при правильном построении схемы обеспечивает подавление квадратурной составляющей и некритично к изменениям несущей частоты в определенных пределах.

Рис. XII.20. Схема корректирующего устройства с промежуточной демодуляцией сигнала: ДМ — демодулятор; КЭ — корректирующий элемент постоянного тока; М — модулятор

Рис. XII.21. Схема включения последовательного корректирующего устройства с промежуточной демодуляцией: ДМ — демодулятор; КЭ — корректирующее устройство; М — модулятор; У — усилитель; — электродвигатель

На рис. XII.21 показана схема последовательного включения в следящую систему переменного тока такого корректирующего устройства. Поскольку преобразованию подвергается сигнал ошибки, представляющий собой напряжение постоянного тока, то, очевидно, в таких корректирующих устройствах в качестве звена могут использоваться соответствующие пассивные корректирующие элементы постоянного тока.

Предположим, что в качестве используется дифференцирующий четырехполюсник постоянного тока. В этом случае

передаточная функция рассматриваемого корректирующего элемента определяется по формуле

где — передаточные коэффициенты демодулятора и модулятора;

— передаточный коэффициент и постоянная времени четырехполюсника.

Амплитудные и фазовые частотные характеристики такого устройства (рис. XI 1.22) аналогичны частотным характеристикам самого RC-четырехполюсника и отличаются лишь относительно меньшим положительным фазовым сдвигом. Это объясняется необходимостью введения в схему корректирующего устройства фильтра для снижения амплитудных помех (шумов и пульсаций), вносимых в систему демодулятором и модулятором, что и создает отрицательный фазовый сдвиг огибающей. В этом состоит один из недостатков последовательных корректирующих элементов переменного тока с промежуточной демодуляцией сигнала. Этот недостаток устраняется, если корректирующее устройство с промежуточной демодуляцией выполнено по схеме рис. XI 1.23. Такое устройство можно назвать параллельным корректирующим устройством для сигналов переменного тока с промежуточной их демодуляцией.

Рис. XII.22. Частотные характеристики последовательного корректирующего устройства с промежуточной демодуляцией

Рис. XII.23. Схема корректирующего устройства с отрицательной обратной связью: ДМ — демодулятор; Ф — фильтр; М — модулятор; У — усилитель

Отличительная особенность последних состоит в том, что включенный после демодулятора фильтр Ф отфильтровывает высокочастотные составляющие и вносит опережение по фазе полезного сигнала.

Предположим, например, что в цепи обратной связи, охватывающей усилитель системы, фильтр Ф имеет передаточную функцию

Передаточная функция всей схемы, изображенной на рис. XII.23, в этом случае определяется по формуле

где

— передаточный коэффициент усилителя.

В корректирующем устройстве с обратной отрицательной связью постоянную времени можно увеличить до любого значения, но ее минимальная величина лимитируется требуемой степенью фильтрации шумов.

Рис. XII.24. Усилитель корректирующего устройства с прямой отрицательной связью: ДМ — демодулятор; Ф — фильтр; М — модулятор

На рис. X 11.24 показана другая схема параллельного корректирующего устройства с промежуточной демодуляцией сигнала, в которой используется не обратная, а прямая отрицательная связь.

Полагая, что передаточная функция фильтра описывается формулой (XII.22), можно записать передаточную функцию всего контура следующем образом:

где

Таким образом, характеристики этого корректирующего устройства аналогичны характеристикам двух предыдущих устройств. Недостатком такого устройства является то, что минимальный предел постоянной времени ограничен значением зависящим от требуемой степени фильтрации шумов, и максимально возможным значением коэффициента

Все выражения для передаточных функций записаны в предположении надлежащего согласования фазовых сдвигов, вносимых определенными элементами системы. Остановимся подробно на этом вопросе. Рассмотрим следящую систему переменного тока, изображенную на рис. XII.25, с промежуточной демодуляцией сигнала. Допустим, что двухполупериодный демодулятор и модулятор

являются идеальными, работающими по принципу умножения сигналов с гармоническими опорными напряжениями.

При напряжение на выходе демодулятора имеет вид

Фазовый сдвиг определяется активным и реактивным сопротивлениями обмоток сельсинов, включенных по сельсинно-трансформаторной схеме, играющей роль индикатора сигнала ошибки.

Рис. XII.25. Схема корректирующего устройства с промежуточной демодуляцией сигнала: 1, 2 — фазовращатели; 3 — генератор гармонических колебаний

Из уравнения (X 11.23) следует, что для получения на выходе демодулятора максимального напряжения на частоте необходимо удовлетворить равенству т. е.

Учитывая равенство (XII.24) при напряжение на выходе модулятора

где

Пусть фазовый сдвиг, вносимый сервоусилителем на несущей частоте, равен тогда для получения максимального вращающего

щего момента исполнительного двухфазного электродвигателя должно быть выполнено равенство т. е.

На основании уравнений (XI 1.26) и (XI 1.27) получим

Требуемое значение фазового сдвига устанавливается по фигуре Лиссажу при с помощью фазовращателя 2. Третья гармоника, соответствующая второму члену правой части уравнения (XII.25), фильтруется с помощью полосового фильтра, входящего в состав сервоусилителя.

Рассмотрим прохождение квадратурной составляющей сигнала приложенной ко входу демодулятора. При учете равенства (X 11.24) из уравнения (X 11.23) следует

а напряжение на выходе модулятора

Рис. XII.26. Векторная диаграмма разложения напряжения

Если коэффициент усиления по напряжению сервоусилителя на несущей частоте равен то напряжение на управляющей обмотке электродвигателя, соответствующее первому члену уравнения (XII.29),

Идвкв

В соответствии с векторной диаграммой разложения, приведенной на рис. XII.26, имеем две составляющие напряжения иквкв, а именно

и

Первая составляющая приводит к смещению нуля в позиционных системах автоматического регулирования на несущей частоте и к непрерывному дрейфу нуля в интегрирующих следящих системах. Вторая составляющая не создает вращающего момента электродвигателя, но перегружает сервоусилитель, который может перейти на работу в нелинейную область.

Пример XII.1. Определим составляющие напряжения иквкв, если

Согласно уравнению (XII.28) , откуда

и

Рассмотренный способ построения схемы корректирующего устройства, не имеющего фильтроэ, которые не пропускали бы все колебания, кроме огибающей на выходе демодулятора, не обеспечивает подавления квадратурной составляющей сигнала, действующего на входе демодулятора. Кроме того, как было показано в работе [7], возникновение на входе модулятора помех, наведенных за счет других источников питания в полосе частот , где — частота среза системы автоматического регулирования, приводит к низкочастотным колебаниям (так называемым периодическим режимам) на выходе системы. Следовательно, использование в качестве корректирующих элементов постоянного тока с передаточной функцией дифференцирующих звеньев [1] и даже фазоопережающих цепей не является оправданным. Электрическая цепь постоянного тока должна обеспечить опережение по фазе сигнала в области рабочих низких частот и сильное сглаживание высших частот вблизи второй гармоники несущей частоты. Такому требованию удовлетворяет интегродифференцирующий корректирующий четырехполюсник постоянного тока.

Если на выходе демодулятора включена электрическая корректирующая цепь, устраняющая полностью вторую гармонику, возникающую после выпрямления сигнала в демодуляторе, т. е. то согласно уравнению (XII.25) и поэтому

Как следует из уравнения (XII.29), а также идвкв т. е. квадратурная составляющая сигнала, действующего на входе, демодулятора, полностью подавляется.

К недостаткам корректирующих устройств с промежуточной демодуляцией следует отнести сложность и громоздкость схемы, значительные габариты, стоимость, дрейф нуля и запаздывание

сигнала по фазе в результате фильтрации высокочастотных составляющих, возникающих при демодуляции. При использовании однополупериодных модуляторов и демодуляторов трудности фильтрации возрастают, так как пульсации выходного напряжения демодулятора концентрируются вблизи первой гармоники несущей частоты, а максимальная частота входного сигнала, соответствующая частоте среза замкнутой системы, не должна превышать одной десятой части несущей частоты [6].

В связи с необходимостью малого запаздывания по фазе при фильтрации сигнала иногда для индукционных преобразователей (датчиков) в качестве несущей используется повышенная частота.

Рис. XI 1.27. Схема корректирующего устройства с демодуляцией и модуляцией входного сигнала

Так например, при использовании модулятора и двухфазного электродвигателя, работающих на частоте 400 Гц, демодулятор и датчик сигнала ошибки могут возбуждаться напряжением переменного тока частотой 5000 Гц. Разумеется, такие системы практичны при наличии в установке источника питания повышенной частоты, предназначенного для ряда других целей.

Иногда в позиционных следящих системах применяются достаточно сложные фильтры, одновременно ослабляющие высшие гармоники и дифференцирующие сигнал на низких частотах. Для иллюстрации на рис. XI 1.27 приведена одна из возможных схем корректирующего устройства.

Преобразование сигнала и коррекция на постоянном токе часто используются в цепи тахометрической отрицательной обратной связи системы (рис. XI 1.28). В подобных системах применяются ключевые двухполупериодные модуляторы и демодуляторы, собранные на полупроводниковых триодах и отличающиеся высокой стабильностью, линейностью характеристик и высоким к. п. д.

Преимуществами корректирующих устройств с промежуточной демодуляцией являются: относительная простота конструирования и расчета; достаточно большое разнообразие функций, возможных

для коррекции системы; некритичность к изменениям несущей частоты; простой синтез корректирующей цепи по сравнению с другими методами коррекции.

Рис. XII.28. Схема включения корректирующего устройства в цепь обратной связи

Недостатки состоят в необходимости дополнительных модуляторов и демодуляторов; в генерации дополнительных гармонических помех, требующих их фильтрации; в снижении запаса устойчивости системы за счет фазовых запаздываний при фильтрации.

1
Оглавление
email@scask.ru