Учебное пособие 2015

код счетчика в десятичный и управляет зажиганием тиратронов.

Дешифраторная матрица работает в импульсном режиме. Нагрузка матрицы (сеточные цепи тиратронов) — высокоомна, что позволило применить для ее питания маломощную стабилизированную схему, со стоящую из последовательно соединенных тиратрона МТХ-90 Л11 и

неоновой лампочки ТН-03 Л12 . Стабилизатор Л11 используется для получения общего потенциала смещения диодной матрицы и сеток всех тиратронов Uсм 60 в . Неоновая лампа Л12 питает матрицу через транзистор T5 .

Для зажигания тиратрона необходимо, чтобы напряжение на его сетке превысило 80 в [9]. Импульс управления открывает транзистор T5 и на одном из выходов

матрицы появляется импульс напряжения Uимп 70в 1 , в результате чего на сетку тиратрона, подключенного к этому выходу, действует напряжение Uсм Uимп 130 в, достаточное для зажигания тиратрона.

Матрица потребляет ток лишь во время импульса. Поэтому заряда конденсатора C12 , питаемого напряжением лампы Л12 , достаточно для импульсного питания пяти матриц (т. е. пяти цифровых ламп). Вследствие неодновременного отпирания транзисторов T1 T4 на выходе дешифратора могут возникать помехи. Для устранения последних предусмотрено сглаживание фронта питающего импульса конденсатором C13 . Известные транзисторные схемы управления цифровой лам-

332

пой ИН – 1 при том же напряжении питания потребляют значительно больший ток, так как в них из десяти коммутирующих транзисторов девять всегда находятся в открытом состоянии. Это требует построения более мощной матрицы.

Вся схема мало чувствительна к изменению питающего напряжения. Номинальное напряжение питания равно 350 100 в, но при испытаниях схема устойчиво работала в диапазоне 220 – 600 в без каких – либо регулировок. При соответствующем выборе сопротивления R23 (величина его

подбирается исходя из необходимой силы тока через ИН – 1 равно 200 – 210 в, что намного ниже 300 в - напряжения самопроизвольного пробоя тиратрона и одного из промежутков анод – катод лампы ИН – 1.

В схеме используются транзисторы типа П25А, но могут быть применены и другие (типа П16, П20, П42, П21, П26). Некритичность транзисторов к высокому напряжению объясняется тем, что они работают в импульсном режиме. Максимальная частота ввода информации - 150 гц. По сравнению со схемой, описанной в [6], данная схема содержит меньше деталей и сложных узлов, в связи с чем надежность ее работы выше.

Вместо схем с блокииг-генераторами для управления лампой ИН-1 и запоминающих триггеров в указанной схеме используются тиратроны, которые одновременно осуществляют и запоминание. Отпадает также необходимость во входных устройствах, так как ключ питающего напряжения (T5 рис.3.26) работает в качестве формирователя управляющих

импульсов. Детали каждой декады собраны на отдельных пе-

333

Рис. 3.26. Схема одной декады блока цифровой индикации.

чатных платах, которые соединяются со схемой при помощи штепсельных разъемов. Четыре тумблера на боковой стенке прибора служат для проверки его исправности путем параллельного набора на всех декадах цифр от 1 до 9 (в коде 1—2—4—2). В рабочем режиме блока тумблеры 1 находятся в поло-

жении выключено. Для набора цифр нужные тумблеры переводятся в положение включено, заземляя соответствующие входы каждой декады.

Фотодатчики для снятия сигнала с движущейся поверхности представляют собой комплекс оптико - механических и электрических устройств. Оптико – механическая система используется для

Рис. 3.28. Схема фотодатчика на фототранзисторе.

для согласования оптических характеристик движущейся поверхности и фотопреобразователя. Последний преобразовывает переменную составляющую светового потока в электрический сигнал нужной формы. Фотопреобразователь, электрическая схема которого представлена на рис.3.28, состоит из:

335

Рис. 3.29. Схема снятия характеристик.

а) преобразователя светового потока в электрический сигнал, вы полненного на фототранзисторе ФТ-1;

6) усилителя T2 ;

в) формирователя сигнала T3 ,T5 ;

Особенностью схемы является сопряжение фототранзистора с усилителем. Усилитель на транзисторе T2 усиливает, а ток фототранзистора T1 без обычного

предварительного преобразования в напряжение. Таким образом достигается увели-

336

чение к. п. д. и уменьшение уровня шумов. С целью стабилизации работы усилителя применена

отрицательная

связь

Дифференциальн ое сопротивление ФТ-1 составляет 10—15 ком.

Эмиттерный повторитель на T3

согласует усилитель с формирователем, выполненным по схеме триггера Шмита. Парафазный выход

берется с коллекторов транзиРис 3.30. Амплитудно–фазовая

частотная характеристика устройства

сторов T4 ,T5 триггера Шмитта.

Возможно также применение датчика с фотодиодом ФД- 1. Его положительными свойствами являются широкий частотный диапазон (до 50 кгц), высокий коэффициент усиления и хорошая температурная стабильно (—30, +80° С).

При работе в замкнутом контуре управления представляют большой интерес динамические свойства корреляционного измерителя скорости.

337

12.К о з у б о в с к и й С. Ф.— Автоматика, 1962, 1.

13.К о з у б о в с к и й С. Ф., В а с и л ь е в В. И. Авторское свидетельство № 151 129 на «Устройство для измерения скорости движения проката» от 22 мая 1961 г.— Бюллетень изобретений, 1962, 20.

14.К о з у б о в с к и й С. Ф.— Автоматика 1965, 4.

15.К о з у 6 о в с к и й С. Ф, - 1963, 1.

16.К о з у б о в с к и й С. Ф., Х а р т е б р о т Г., М о р о з

ов В. М.— Автоматика, 1966, 5.

17.К о з у б о в с к и й С. Ф., Х е р т е б р о т Г.— Автоматика,

1967, 1.

18.. К о т о в а В. Г., Н е ч в е в Г. К. Импульсная система устройства для бесконтактного определения скорости металла при прокатке.— В кн.: Приборы промышленного контроля и средств автоматики. Гостехиздат УССР, К., 1963.

19.К р о н м и л л е р, Б а г д а д и.—Зарубежная радиоэлектроника, 1966, 10.

20.М а к о в е ц к и й П. В., В о л о б у е в В. Ф., Я ц е в и

чГ. Б.— Автоматика, 1967, 4.

21.М и л л е р. Р.—.-Электроника, 1961, 50.

22.М и ш к и н Э., В р а у н Л. Приспосабливающиеся автоматические системы. ИЛ, М., 1963.

23.О с у л ь в е н — Зарубежная радиоэлектроника, 1963,

6.

24.С е р и к о в И С., Х р и з м а н С. С. Цифровой десятичный счетчик на полупроводниках.— В кн.; Повышение точности и автоматизация измерительных систем. «Наукова думка», К., 1965.

25.С и н и ц ы н В. С. Автоматические корреляторы и их применение. Изд-во СО АН СССР, Новосибирск, ‗964.

26.С о л о д о в н и к о в В. В. Статистическая динамика линейных систем автоматического управ. Физматгиэ М., 1960.

27.С п и л к е р и М э д ж и л я .Дискриминатор со следующей выдержкой — оптимальное следящее устройство.— В кн.: Труды института радиоинженеров, 1961,

28.С ы с и н Г. В., К а р п о в Э. А. К вопросу о связи коэффициента взаимной корреляции непрерывных случайных сигналов с коэффициентом взаимной корреляции их выбросов, нормализованных по амплитуде и длительности.— В кн.: Тезисы докладов ХIХ научно-технической конференции ЛИАП. Л., 1966.

29.У о р д.— Зарубежная радиоэлектроника. 1964. 12.

30.Х а р т е б р о т Г.— Автоматика, 1965, 3.

31.Х а р т е б р о т Г.— Автоматика, 1967, 3.

32.Ш в а р ц С. Полупроводниковые схемы. ИЛ. М.,

1962.

33.Ш я е ц к и й Б. И. Электронные измерительные приборы с цифровым отсчетом. «Техника» К., 1964.

34.Ч я н а е в П. И. Самонастраивающиеся системы. Машгиз, М., 1963.

341

О Г Л А В Л Е Н И Е

Введение.………………………...................................... 3

1. САМОНАСТРАИВАЮЩИЕСЯ СИСТЕМЫ

(СНС)…………………………………………………… 14

1.1.Самонастраивающиеся системы как вид самоприспосабливающихся систем и их классификация………………………………………… 23

1.2.Экстремальные системы автоматического управления……………………………………………... 23

1.2.1. Классификация. Методы поиска экстремума… 27

1.2.2. Статическая характеристика показателя качества вблизи экстремума………………………….. 28

1.3. Экстремальные системы автоматического управления с автоколебательным поиском экстремума……………………………………………... 28

1.3.1.Экстремальные системы автоматического управления с дифференцированием показателя качества………………………………………………… 34

1.3.2.Экстремальные системы автоматического управления с запоминанием минимума……………... 35

1.3.3.Применение метода гармонического баланса

для определения параметров автоколебательного режима экстремальных систем автоматического управления……………………………………………... 39

1.4. Экстремальные системы автоматического управления с принудительным поиском

экстремума…………………………………………….. 39

1.4.1.Получение информации о знаке и величине отклонения от экстремума……………………………. 41

1.4.2.Динамические свойства экстремальной

системы автоматического управления с принудительным поиском экстремума………………. 43

1.5.Дискретно-шаговые экстремальные системы автоматического управления…………………………. 47

1.6.Беспоисковые системы с моделями, самонастраивающиеся по динамическим характеристикам объекта управления……………….. 47

1.6.1. Общие сведения………………………………… 49

1.6.2. Принцип действия самонастраивающейся системы с параметрической настройкой…………….. 52

1.6.3. Исследование динамики самонастраивающейся системы с эталонной моделью при детерминированных сигналах методом

гармонической линеаризации………………………… 59

1.6.4. Статистическое исследование СНС с эталонной………………………………………………. 67

1.7. Синтез самонастраивающихся систем с эталонной моделью вторым методом Ляпунова…….. 67

1.7.1. Синтез СНС с эталонной моделью и сигнальной настройкой……………………………….. 83 1.8. Беспоисковые самонастраивающиеся системы

с моделью и контролем частотных345 характеристик….. 88

1.9. Самонастраивающиеся по входному сигналу системы…………………………………………………

1.9.1.Самонастраивающиеся по входному сигналу системы с разомкнутыми цепями настройки………...

1.9.2.Самонастраивающаяся по входному сигналу следящая система, основанная на использовании двух, частотных фильтров…………………………….

1.9.3.Беспоисковые градиентные самонастраивающиеся системы………………………

1.9.4.Система, самонастраивающаяся по входному сигналу на минимум суммарной ошибки…………….

1.10.Самонастраивающиеся системы с экстремальной настройкой корректирующих устройств……………………………………………….

2. ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ С АКТИВНЫМ ПОИСКОВЫМ ВОЗМУЩЕНИЕМ…………………..

2. 1. Метод синтеза непрерывных экстремальных систем управления……………………………………..

2.2. Переходные и установившиеся процессы в импульсных системах экстремального регулирования………………………………………….

2.2.1. Метод составления разностных уравнений динамики ИСЭР………………………………………..

2.2.2. Метод построения переходных процессов в импульсных экстремальных системах……………

2.2.3.Исследование свободных и вынужденных движений в импульсных-

экстремальных системах………………………

346

88

92

98

102

106

113

113

127

127

132

136

139

2.2.4. Исследование устойчивости свободных

движений ИЭСМ………………………………………

144

2.2.5. Исследование устойчивости вынужденных

движений ИЭСМ…………………………………….

153

2.3. Помехоустойчивость импульсных

экстремальных систем…………………………………

163

2.3.1. Шаговая «экстремальная система с двумя

пробными шагами……………………………………...

169

2.3.2. Шаговая экстремальная система с

модулирующим воздействием………………………...

172

2.3.3. Исследование экстремальных систем методом баланса спектральных плотностей и

математических ожиданий………………………….

233

3. БЕСПОИСКОВЫЕ ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ

РЕГУЛЯТОРЫ…………………………………………

233

3.1. Дифференциальные системы экстремального

управления без поисковых колебаний………………..

267

3.2. Экстремальные беспоисковые системы с

корреляторами………………………………………….

343

348

347