FR2642177A1 - Device for measuring the stability of feedback circuits - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif de mesure de la stabilité des circuits asservis
L'invention concerne le prélèvement des signaux permettant la mesure de la stabilité de systèmes électroniques asservis.Device for measuring the stability of the servo circuits
The invention relates to the sampling of signals allowing the measurement of the stability of electronic slave systems.
D'une manière classique la mesure de la stabilité utilise la boucle d'asservissement. In a conventional manner, the measurement of stability uses the control loop.
La difficulté dans la mesure des caractéristiques de gain et phase des systèmes asservis à grand gain réside dans la stabilisation en continu de la sortie lorsque l'on ouvre la boucle d'asservissement. Un exemple caractéristique est la mesure du gain et de la phase, en boucle d'asservissement ouverte, d'un amplificateur opérationnel dont le gain est de l'ordre de 106. Comme représenté figure 1E, l'amplificateur opérationnel OP a sa sortie reliée à son entrée négative par une boucle d'asservissement B constituée par une résistance R, et la mesure en boucle ouverte est impossible les bornes E et S sont les bornes d'entrée et de sortie en boucle ouverte.Pour effectuer la mesure, il faut, comme représenté figure 1B, limiter le gain par une résistance de stabilisation RS entre la sortie de l'amplificateur OP et l'entrée négative ; le gain RS/R est alors pratiquement limité à 1000. La mesure se fait en appliquant un signal Vi sur la borne d'entrée E et en mesurant le signal Vo sur la borne de sortie S, ces bornes étant celles de la boucle ouverte. The difficulty in measuring the gain and phase characteristics of high gain servo systems lies in the continuous stabilization of the output when the servo loop is opened. A characteristic example is the measurement of the gain and of the phase, in open control loop, of an operational amplifier whose gain is of the order of 106. As shown in FIG. 1E, the operational amplifier OP has its output connected at its negative input by a servo loop B constituted by a resistor R, and the measurement in open loop is impossible the terminals E and S are the input and output terminals in open loop. , as shown in FIG. 1B, limit the gain by a stabilization resistor RS between the output of the amplifier OP and the negative input; the RS / R gain is then practically limited to 1000. The measurement is made by applying a signal Vi to the input terminal E and by measuring the signal Vo on the output terminal S, these terminals being those of the open loop.
Le but de l'invention est d'effectuer une mesure de gain et de phase sans perturber le système asservi. The object of the invention is to perform a gain and phase measurement without disturbing the slave system.
L'invention a pour objet un dispositif de mesure de la stabilité des circuits asservis comportant une boucle d'asservissement, ayant lorsqu'elle est ouverte une borne d'entrée et une borne de sortie, le circuit asservi ayant une impédance d'entrée et une impédance de sortie, caractérisé par le fait qu'il comprend un générateur de tension inséré en série dans ladite boucle, entre les bornes d'entrée et de sortie, et un circuit de mesure relié aux bornes d'entrée et de sortie de ladite boucle, et que ledit générateur de tension a une impédance de. sortie plus petite que l'impédance d'entrée du circuit asservi. The subject of the invention is a device for measuring the stability of the servo circuits comprising a servo loop, having an input terminal and an output terminal when it is open, the servo circuit having an input impedance and an output impedance, characterized in that it comprises a voltage generator inserted in series in said loop, between the input and output terminals, and a measurement circuit connected to the input and output terminals of said loop, and that said voltage generator has an impedance of. output smaller than the input impedance of the slave circuit.
L'invention va être décrite à l'aide d'un exemple de réalisation illustrée par les figures annexées dans lesquelles - les figures 1A et 7B sont relatives à l'art connu, - la figure 2 est un schéma de principe du dispositif de mesure de l'invention, - la figure 3 représente un générateur de tension dans le dispositif de la figure 2, - la figure 4 est un schéma équivalent du générateur de tension de la figure 3, - la figure 5 représente un circuit de mesure du dispositif de la figure 2, - la figure 6 est un diagramme de signaux de tension mesurés par le circuit de mesure de la figure 5. The invention will be described using an exemplary embodiment illustrated by the appended figures in which - Figures 1A and 7B relate to the prior art, - Figure 2 is a block diagram of the measuring device of the invention, - Figure 3 shows a voltage generator in the device of Figure 2, - Figure 4 is an equivalent diagram of the voltage generator of Figure 3, - Figure 5 shows a measuring circuit of the device of Figure 2, - Figure 6 is a diagram of voltage signals measured by the measurement circuit of Figure 5.
=e dispositif de mesure de l'invention représenté schématiquement figure 2 comprend un générateur de tension alternative 1 et un circuit de esure 2 ; le générateur de tension alternative 1 est connecté en série dans la boucle d'asservissement B du système asservi S'A ; les bornes E et S sont les bornes d'entrée et de sortie du système asservi, en boucle ouverte, le générateur de tension alternative étant inséré entre lesdites bornes. Le circuit de mesure 2 est connecté d'une part entre la borne d'entrée n et la masse et d'autre part entre la borne de sortie S et la masse. = The measuring device of the invention shown diagrammatically in FIG. 2 comprises an alternating voltage generator 1 and a measuring circuit 2; the alternating voltage generator 1 is connected in series in the control loop B of the slave system S'A; terminals E and S are the input and output terminals of the slave system, in open loop, the alternating voltage generator being inserted between said terminals. The measurement circuit 2 is connected on the one hand between the input terminal n and the ground and on the other hand between the output terminal S and the ground.
La figure 3 représente le générateur de tension alternative 1 de la figure 2 ; il est constitué par un générateur sinusoidal 4 et un transformateur T, dont l'enroulement primaire EP est relié au générateur sinusoidal et l'enroulement secondaire ES est relié aux bornes E et S de la boucle d'asservissement B ; le transformateur T comporte un écran 3 relié à la masse. Afin de ne pas perturber la mesure, l'impédance présentée par le secondaire, c'est-à-dire l'impédance de sortie Zs du générateur de tension 1, est très faible devant l'impédance d'entrée du système asservi SA ; cette condition est réalisée avec un enroulement secondaire ayant un petit nombre de spires. 5e circuit de mesure 2 peut etre un oscilloscope qui permet de mesurer l'amplitude des signaux aux bornes E et S ainsi que leur déphasage. Figure 3 shows the alternating voltage generator 1 of Figure 2; it consists of a sinusoidal generator 4 and a transformer T, whose primary winding EP is connected to the sinusoidal generator and the secondary winding ES is connected to the terminals E and S of the control loop B; the transformer T has a screen 3 connected to ground. In order not to disturb the measurement, the impedance presented by the secondary, that is to say the output impedance Zs of the voltage generator 1, is very low compared to the input impedance of the controlled system SA; this condition is achieved with a secondary winding having a small number of turns. 5th measurement circuit 2 can be an oscilloscope which makes it possible to measure the amplitude of the signals at the terminals E and S as well as their phase shift.
La figure 4 représente le schéma électrique équivalent du générateur de tension 1. Dans cette figure 4 - Ns est le nombre de spires de l'enroulement secondaire, - Rs est la résistance de l'enroulement secondaire, - Np est le nombre de spires de l'enroulement primaire, - Rp est la résistance de l'enroulement primaire, - Ri est la résistance interne du générateur sinusoidal 4. Figure 4 represents the equivalent electrical diagram of the voltage generator 1. In this figure 4 - Ns is the number of turns of the secondary winding, - Rs is the resistance of the secondary winding, - Np is the number of turns of the primary winding, - Rp is the resistance of the primary winding, - Ri is the internal resistance of the sinusoidal generator 4.
L'impédance Zg du générateur de tension, vue -des bornes E et S est
Zg = Ps + (Rp i Ri) Ns )2
zip )
La capacité- entre l'écran 3 et l'enroulement secondaire ES a une valeur telle que son impédance soit très grande devant l'impédance de sortie Zo du système asservi SA.The impedance Zg of the voltage generator, seen from terminals E and S is
Zg = Ps + (Rp i Ri) Ns) 2
zip)
The capacitance between the screen 3 and the secondary winding ES has a value such that its impedance is very large compared to the output impedance Zo of the controlled system SA.
Le figure 5 représente le circuit de mesure 2 des figures 1 et 2. Ce circuit de mesure comporte quatre amplificateurs A7 à A4, un commutateur K à quatre positions a, b, c, d, et un voltmètre alternatif 7. FIG. 5 represents the measurement circuit 2 of FIGS. 1 and 2. This measurement circuit comprises four amplifiers A7 to A4, a switch K with four positions a, b, c, d, and an alternating voltmeter 7.
- Le premier amplificateur A7 a une entrée positive reliée à la masse et une entrée négative reliée d'une part à sa sortie par un potentiomètre P1, et d'autre à la borgne d'entrée E par une résistance R9. - The first amplifier A7 has a positive input connected to ground and a negative input connected on the one hand to its output by a potentiometer P1, and on the other to the input blind E by a resistor R9.
- Le deuxième amplificateur A2 a une entrée positive reliée à la masse, et une entrée négative reliée d'une part à sa sortie par une résistance R2 et d'autre part à la borne de sortie S par une résistance R1. - The second amplifier A2 has a positive input connected to ground, and a negative input connected on the one hand to its output by a resistor R2 and on the other hand to the output terminal S by a resistor R1.
- Le troisième amplificateur A3 a une entrée positive reliée à la masse et une entrée négative reliée à sa sortie par une résistance R7 ; cette entrée négative est également reliée d'une part à la sortie du deuxième amplificateur A2 par une résistance R3 et d'autre part à la sortie du premier amplificateur A7 par une résistance 4. - The third amplifier A3 has a positive input connected to ground and a negative input connected to its output by a resistor R7; this negative input is also connected on the one hand to the output of the second amplifier A2 by a resistor R3 and on the other hand to the output of the first amplifier A7 by a resistor 4.
- Le quatrième amplificateur - a une entrée positive reliée à la masse et une entrée négative reliée à sa sortie par une résistance R8 ; cette entrée négative est également reliée d'une part 3 la borne de sortie S par une résistance R5 et d'autre part à la sortie du premier amplificateur Al par une résistance R6.- The fourth amplifier - has a positive input connected to ground and a negative input connected to its output by a resistor R8; this negative input is also connected on the one hand 3 to the output terminal S by a resistor R5 and on the other hand to the output of the first amplifier Al by a resistor R6.
- Le commutateur K a un premier plot fixe "a" relié en sortie du deuxième amplificateur A2, un deuxième plot fixe "b" relié en sortie du premier amplificateur Al, un troisième plot fixe "c" relié en sortie du quatrième amplificateur A4, et un quatrième plot fixe "d" relié en sortie du troisième amplificateur A3 ; le plot mobile du commutateur K est relié à un voltmètre alternatif V lui même relié à la masse.The switch K has a first fixed pad "a" connected at the output of the second amplifier A2, a second fixed pad "b" connected at the output of the first amplifier A1, a third fixed pad "c" connected at the output of the fourth amplifier A4, and a fourth fixed pad "d" connected at the output of the third amplifier A3; the movable pad of the switch K is connected to an alternating voltmeter V itself connected to ground.
Dans cette figure 5, UE est le signal d'entrée, entre la borne E et la masse, appliqué au système asservi SA, figure 2,
US est le signal de sortie du système asservi, entre la borne de sortie S et la masse, US1 est le signal de sortie deuxième amplificateur 2, UEl est le signal de sortie du premier amplificateur Al, 1 est le signal de sortie du troisième amplificateur A3, et W2 est le signal de sortie du quatrième amplificateur A4.In this FIG. 5, UE is the input signal, between the terminal E and the ground, applied to the controlled system SA, FIG. 2,
US is the output signal of the slave system, between the output terminal S and ground, US1 is the output signal of second amplifier 2, UEl is the output signal of the first amplifier Al, 1 is the output signal of the third amplifier A3, and W2 is the output signal from the fourth amplifier A4.
- La figure 5 est un diagramme des signaux de la figure 5, ces signaux étant mesurés à l'aide du voltmètre V. - Figure 5 is a diagram of the signals of Figure 5, these signals being measured using the voltmeter V.
Le premier amplificateur Al, associé à la résistance R9 et au potentiomètre P1, est un inverseur. P1 est un potentiomètre logarithmique gradué en décibels ; il permet de régler le gain du premier amplificateur Al de façon à obtenir l'égalité des valeurs absolues des signaux UE1 et US7 : UEl = '\usî ; |US1| ; en sortie on a donc : UE1 = -k UE. The first amplifier A1, associated with the resistor R9 and the potentiometer P1, is an inverter. P1 is a logarithmic potentiometer graduated in decibels; it allows the gain of the first amplifier A1 to be adjusted so as to obtain equality of the absolute values of the signals UE1 and US7: UEl = '\ usî; | US1 | ; at the output we therefore have: UE1 = -k UE.
Le deuxième amplificateur A2 est un inverseur de gain égal à 1, les résistances R1 et R2 étant égales ; en sortie on a donc
US1 = -US .The second amplifier A2 is a gain inverter equal to 1, the resistors R1 and R2 being equal; in output we therefore have
US1 = -US.
Le troisième amplificateur est un additionneur inverseur des signaux UE1 et US1 ; en sortie on obtient W1 = (UE1 + US1) = -UE1 - US1 =kUE + US
Le quatrième amplificateur A4 est un additionneur inverseur des signaux US et UE1; en sortie on obtient
W2 = -(UE1 + US) = k UE - US
Dans la figure 6 on a
OB = US OA = US1 = - US = - OB
OH = UE
OC =-k UE OI = W1 = k UE + US
or
OG = W2 = kUE - US tg ODF = OF/OD = W2/W1
Wl or H3B = AOC = ADC = 2 ODC d'où HO5 = 2 arc tg W2/W1 puisque ODC = ODF.The third amplifier is an inverting adder of the signals UE1 and US1; at output we get W1 = (UE1 + US1) = -UE1 - US1 = kUE + US
The fourth amplifier A4 is an inverting adder of the signals US and UE1; in output we get
W2 = - (UE1 + US) = k UE - US
In figure 6 we have
OB = US OA = US1 = - US = - OB
OH = EU
OC = -k UE OI = W1 = k UE + US
gold
OG = W2 = kUE - US tg ODF = OF / OD = W2 / W1
Wl or H3B = AOC = ADC = 2 ODC hence HO5 = 2 arc tg W2 / W1 since ODC = ODF.
Le déphasage S/E du signal US en sortie du système asservi SA par rapport au signal UE en entrée dudit système asservi est donc égal à
Le commutateur K permet de balayer successivement les plots fixes a, b, c, d ; on a donc plot a = mesure du signal US1 plot b = mesure du signal UE1, et réglage du potentiomètre Pl pour
obtenir l'égalité des valeurs UE1 = UE1 = US1 plot c = mesure du signal W2 plot d = mesure du signal Wl
Le potentiomètre P1 donne directement, par lecture de sa graduation, le gain US/UE du sytème asservi. Les valeurs de W1 et de W2 permettent le calcul de tg W2/W1 et d'en déduire la valeur du déphasage correspondant # S/E = 2 arc tg W2/W1. The S / E phase shift of the signal US at the output of the slave system SA with respect to the signal UE at the input of said slave system is therefore equal to
The switch K makes it possible to successively scan the fixed pads a, b, c, d; we therefore have plot a = measurement of the signal US1 plot b = measurement of the signal UE1, and adjustment of the potentiometer Pl for
obtain equal values UE1 = UE1 = US1 plot c = measurement of signal W2 plot d = measurement of signal Wl
The potentiometer P1 gives directly, by reading its graduation, the US / EU gain of the slave system. The values of W1 and W2 allow the calculation of tg W2 / W1 and to deduce therefrom the value of the corresponding phase shift # S / E = 2 arc tg W2 / W1.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8900898A FR2642177B1 (en) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | DEVICE FOR MEASURING THE STABILITY OF THE SERVO CIRCUITS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8900898A FR2642177B1 (en) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | DEVICE FOR MEASURING THE STABILITY OF THE SERVO CIRCUITS |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2642177A1 true FR2642177A1 (en) | 1990-07-27 |
| FR2642177B1 FR2642177B1 (en) | 1991-05-10 |
Family
ID=9378085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| FR8900898A Expired - Fee Related FR2642177B1 (en) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | DEVICE FOR MEASURING THE STABILITY OF THE SERVO CIRCUITS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2642177B1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3950697A (en) * | 1974-12-18 | 1976-04-13 | Leonid Petrovich Russin | Apparatus for measuring phase, amplitude and frequency characteristics of an object |
-
1989
- 1989-01-25 FR FR8900898A patent/FR2642177B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3950697A (en) * | 1974-12-18 | 1976-04-13 | Leonid Petrovich Russin | Apparatus for measuring phase, amplitude and frequency characteristics of an object |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTRONICS, vol. 38, no. 4, avril 1975, pages 485-512, Taylor & Francis Ltd, Londres, GB; R.D. MIDDLEBROOK: "Measurement of loop gain in feedback systems" * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2642177B1 (en) | 1991-05-10 |
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