14.2. Следящий преобразователь с тангенсным фцап

Вариант построения такого ЦПУ представлен на рис. 14.3, где использует­ся иное, чем на рис. 14.1, построение выявителя рассогласованая ВР Он со-

^{стоит из выявителя октанта В0, аналогового} коммутатора АК, умножающего преобразователя УЦАП, формирователя кода тангенса-котангенса ФКТК и дифференциального усилителя ДУ,

Выявитель октанта (рис. 14.4) предназначен для определения кода октанта и формирования трех старших разрядов кода Ф. Он работает следующим образом. На его входы поступают напряжения пропорциональные синусу и косинусу угла поворота ротора СКВТ, и опорное напряжение из которого с помощью компаратора К1 и схемы задержки фор­мируется сигнал записи для регистра Запись информации в регистр осу­ществляется фронтон импульсов опорного напряжения, смещенных схемой за­держки в область малой крутизны положительной полуволны опорного на­пряженияКомпараторыКЗ и К4 формируют выходные сигналы, рав­ные нулю при совпадении фазы сигнальных напряжений с опорным я равные единице при несовпадении фазы. Выходные сигналы ком­параторов КЗ и К4 поступают на входы регистраи запоминают­ся в нем по сигналу записи схемы задержкипоступающему на вход

Сигналы с выходов 2 и 3 регистра управляют ключами Кл1 и Кл2, которые аамкнуты при наличии на выходах 2 и 3 логической единицы и разомкнуты при логическом нуле. Эти ключи задают режим работы опера­ционных усилителей ОУ2 и ОУ1. При замкнутых ключах последние инверти­руют входные сигналы, а при разомкнутых повторяют. Все резисторы вы­бираются одного номинала, что обеспечивает единичный коэффициент передачи

в обоих режимах работы ОУ1 и ОУ2. Их выходные напряжения сравниваются компаратором К2. Независимо от номера октанта напряжения на входе ком­паратора К2 совпадают по фазе. Выходной сигнал компаратора К2 поступает на вход регистра и запоминается в нем по сигналу записи.

Из выходных сигналов регистра формируются старшие разряды кода циф­рового эквивалента угла Ф логическими сигналами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ I, 2 в соответствии со следующими логическими выражениями:

1 разряд = 2 разряд = 3 разряд Старшие разряды (1—3 разряд) подаются на выход ЦПУ и на вход АК (см. рис. 14.3).

Аналоговый коммутатор (рис. 14.5) обеспечивает приведение выходных на­пряжений СКВТв первый октант. При этом на синусный вход пре­образователя (первый вход дифференциального усилителя на рис. 14.3) по­дается напряжение, амплитуда которого изменяется от 0 дов нечетных октантах и от —до 0 в четных октантах. На косинусный вход преобразо­вателя (аналоговый вход УЦАП) подается напряжение, амплитуда которого изменяется от в нечетных октантах и от —до — в четных октантах. При этом напряжение считается положительным, если оно совпадает по фазе с опорным в противном случае оно отрицательно. На вход КлЗ (рис. 14.5) подается напряжение с выхода СКВТ, на вход Кл4— ин­вертированное напряжение с выхода ОУЗ. На вход Кл5 подается напря­жение на вход Кл6— инвертированное напряжение с выхода ОУ4. Резисторы выбираются разными для обеспечения единого коэффициента пе­редачи ОУ. Ключи Кл3—Кл6 управляются парафазными сигналами с выхода логических схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ D3, D4. Аналоговый переключатель замкнут при сигнале управления, равном 1, и разомкнут при сигнале управле­ния, равном 0. Выходные сигналы схем D3 и D4 формируются в соответствии со следующими логическими выражениями:

Выходные сигналы. Кл3—Кл6 подаются на входы переключателей Кл7— Кл10, которые управляются парафазным сигналом с выхода схемы D5. Выход-

ной сигнал формируется по выражению Ключи Кл7—Кл10 замкнуты при сигнале управления, равном 1 н разомкнуты при сигнале управ­ления, равном 0.

Формирователь кода тангенса-котангенса ФКТК использует ПЗУ (см. рис 14,3), на адресные входы которого подаются разряды с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Постоянное запоминающее устройство имеет про­шивку, соответствующую значениям кода тангенса угла в пределах Прв этом в нечетных октантах, когда третий разряд кода октанта равен 0, на ад­ресные входы ПЗУ подается код с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, равный коду реверсивного счетчика (рис. 14.3), изменяющемуся от 0 до В четных октантах, когда третий разряд кода октанта равен 1, на адрес-выевходы ПЗУ подается код, равный коду дополнительного угла

Взаимодействие АК, ВО и ФКТК поясняет табл. 14.1.

Все напряжения в таблице выражены через полные углы, равные

где—номер октанта; —приведенный угол поворота ротора СКВТ;

— приведенный выходной угол, равный коду на выходе реверсивного счетчика.

Взаимодействие аналогового коммутатора АК, реверсивного счетчика и формирователя ФКТК поясняется диаграммами на рис. 14.6. На них показаны выходные напряжения СКВТвыходные напряжения АКвы­

ходные коды реверсивного счетчика PC и ФКТК в функции изменения угла поворота в и его цифрового эквивалента Ф. Все напряжения условно показаны в виде огибающих, причем огибающая напряжения переменного тока считается положительной, если напряжение совпадает по фазе с опорным напряжением н отрицательным в противном случая. Изменение кода на выходе ре-

версивного счетчика и формирователя показано в виде непрерывных величин, Численно равных значению кода.

Полный цифровой эквивалент Ф угла 0 формируется на выходе преоб­разователя из выходных кодов ВО и реверсивного счетчика PC.

Напряжение рассогласования вычисляется относительно приведенных напряжений с учетом приведения их значений в первый октант.

Блок УЦАП производит умножение выходного кода ФКТК на напряже­ние получаемое на выходе коммутатора, а усилитель определяет разность между напряжениемна выходе коммутатора и полученным произведением,формируя тем самым напряжение рассогласования.

Напряжение рассогласования

гдеили

где— выходной код ПЗУ.

С учетом (14.5) выражение (14.4) принимает вид

Подставляя в (14.6) значения напряжений из табл. 14.1 с учетом (14.2) и (14.3), получаем для первого октанта

для второго октанта

для третьего октанта

для четвертого октанта

Напряжение рассогласования для остальных октантов вычисляется ана­логичным образом. Например, для седьмого октанта

Рассмотрим работу преобразователя (см. рис. 14.3) при изменениях угла 9 поворота ротора СКВТ. Пусть ротор СКВТ повернут на угол в. С выходных обмоток СКВТ на ВО и АК поступают напряжения

С выхода коммутатора АК напряжение поступает на пер­вый вход усилителя ДУ; поступает на аналоговый вход УЦАП, на циф­ровой вход которого идет код с ФКТК. С выхода УЦАП напряжение

подается на второй вход усилителя ДУ, где напряжениявычитаются и находится напряжение рассогласования

Подставляя соответствующие значения напряжений и кода из табл. 14.1, с учетом приведения полных углов к первому октанту [(14.2) и (14.3)] полу­чаем напряжение рассогласованияпо (14.9) при (14,10).

С выхода усилителя напряжение рассогласования поступает на вход фазо-чувствительного выпрямителя ФЧВ, где перемножается с опорный напряже­нием. На выходе ФЧВ получается напряжение полярность которого определяется отставанием или опережением цифрового значения кода отно-сительно угла поворота ротора СКВТ. Фильтр нижних частот ФНЧ выде­ляет постоянную составляющую напряженияодновременно подавляя гармо-никн опорного напряжения и формируя необходимую частотную характеристику преобразователя как замкнутой следящей системы. С выхода фильтра напряже­ние поступает на вход ПНЧ. Его частота определяется напряжением рассог­ласованияи соответственно напряжениемполярность которого определяет,на какой вход — суммирования или вычитания — реверсивного счетчика долж­ны поступать импульсы с ПНЧ, Выходной кодреверсввного счетчика идетна вход ФКТК и изменяется таким образом, чтобы напряжение рассогласова­ния стремилось к нулю. Когда становится равным нулю, колебания ПНЧ прекращаются и на выходе реверсивного счетчика фиксируется код, цифровое значение которого эквивалентно углуповорота ротораСКВТ.

Погрешность рассмотренной схемы следящего ЦПУ определяется погреш-ностью УЦАП. Ее можно определить, пользуясь {14.7) и (14.8). Пусть погреш­ность УЦАП равна тогда погрешность напряжения рассогласования опре­делится как

где входные напряжения УЦАП

для нечетных октантов,

для четных октантов. Выполняя дифференцирование, получаем для нечетных октантов,

для четных октантов. Погрешность, приведенная к выходному коду угла Ф преобразователя*

для нечетных октантов

для четных октантов.

Коэффициент —коэффициент передачиСКВТ. Максимальная погреш­ность получается пра цифровых значениях кодаравных 0 или

Сравнивая значения максимальных погрешностей (14.1) и (14.13), получаем, что для данного преобразователя максимальная погрешность в 2 раза меньше.

влияние этой погрешности на точность ЦПУ может быть существенно сниже-но в двухотсчетном следящем ЦПУ, построение которого будет рассмотрено

в гл. 19.