RU2015116808A

RU2015116808A - Способ обеспечения виброустойчивости маятникового акселерометра линейных ускорений с цифровой обратной связью и виброустойчивый маятниковый акселерометр

Info

Publication number: RU2015116808A
Application number: RU2015116808A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Гребенников; Лариса Яковлевна Калихман; Дмитрий Михайлович Калихман; Сергей Федорович Нахов; Вячеслав Владимирович Скоробогатов; Евгений Семенович Смирнов
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-11-20
Also published as: RU2615221C2

Abstract

1. Способ обеспечения виброустойчивости маятникового акселерометра линейных ускорений с цифровой обратной связью, заключающийся в том, что используют маятниковый акселерометр, в цифровой обратной связи которого устанавливают значения периода дискретизации Тработы ШИМ-модулятора, маятниковости акселерометра, коэффициента демпфирования, коэффициента передачи регулятора К, обеспечивающие минимальную динамическую ошибку акселерометра при действии вибраций с максимальным заданным значением амплитуды линейного ускорения, отличающийся тем, что измеряют напряжение Uна входе АЦП цифрового усилителя при отклонении чувствительного элемента до упора, записывают в память контроллера: пороговое напряжение U: U=U/к, где к- коэффициент запаса; значение коэффициента передачи регулятора К , при котором при выбранных параметрах обеспечивается устойчивость системы с минимально допустимыми запасами по амплитуде и фазе, цифровой код уровня сигнала на входе ШИМ-модулятора U , при котором длительность импульса τ(nТ), где n - целое число, равна периоду дискретизации Т, значение коэффициента Ккорректировки значения коэффициента передачи регулятора К, при эксплуатации акселерометра обеспечивают изменение значения коэффициента передачи регулятора в микроконтроллере от Кдо K по законудля чего на каждом шаге дискретизации выполняют измерение и сравнение в микроконтроллере напряжения U(nT) на входе АЦП усилителя со значением U; при значениях напряжений U(nT), меньших либо равных U, для организованного внутри микроконтроллера ШИМ-модулятора формируют в микроконтроллере цифровой входной сигнал U*(nT) для ШИМ-модулятора, соответствующий текущему

Claims

1. Способ обеспечения виброустойчивости маятникового акселерометра линейных ускорений с цифровой обратной связью, заключающийся в том, что используют маятниковый акселерометр, в цифровой обратной связи которого устанавливают значения периода дискретизации Т₀ работы ШИМ-модулятора, маятниковости акселерометра, коэффициента демпфирования, коэффициента передачи регулятора К_рег, обеспечивающие минимальную динамическую ошибку акселерометра при действии вибраций с максимальным заданным значением амплитуды линейного ускорения, отличающийся тем, что измеряют напряжение U_уп на входе АЦП цифрового усилителя при отклонении чувствительного элемента до упора, записывают в память контроллера: пороговое напряжение U_пор: U_пор=U_уп/к_зап, где к_зап - коэффициент запаса; значение коэффициента передачи регулятора К_рег ^max, при котором при выбранных параметрах обеспечивается устойчивость системы с минимально допустимыми запасами по амплитуде и фазе, цифровой код уровня сигнала на входе ШИМ-модулятора U^* _max, при котором длительность импульса τ(nТ₀), где n - целое число, равна периоду дискретизации Т₀, значение коэффициента К^* корректировки значения коэффициента передачи регулятора К_рег, при эксплуатации акселерометра обеспечивают изменение значения коэффициента передачи регулятора в микроконтроллере от К_рег до K_рег ^max по закону

для чего на каждом шаге дискретизации выполняют измерение и сравнение в микроконтроллере напряжения U(nT₀) на входе АЦП усилителя со значением U_пор; при значениях напряжений U(nT₀), меньших либо равных U_пор, для организованного внутри микроконтроллера ШИМ-модулятора формируют в микроконтроллере цифровой входной сигнал U*(nT₀) для ШИМ-модулятора, соответствующий текущему значению напряжения U(nT₀) при значении коэффициента передачи регулятора К_рег; обеспечивают формирование ШИМ-модулятором последовательности импульсов постоянной амплитуды и длительностью τ(nT₀)=[U*(nT₀)/U^* _max]·Т₀; определяют в микроконтроллере тот шаг дискретизации, на котором U(nT₀) больше U_пор, обеспечивают на последующих шагах дискретизации формирование в микроконтроллере увеличенного цифрового сигнала U*(nT₀)^ув для ШИМ-модулятора, соответствующего значению коэффициента передачи К_рег+(|U(nT₀)|-U_пор)·К^*, что обеспечивает увеличение длительности импульсов на выходе ШИМ-модулятора до величины τ(nT₀)^ув=[U*(nT₀)^ув/U^* _max]·Т₀; обеспечивают соответствующее увеличение длительности открытого состояния, определяемого величиной τ(nТ₀)^ув, переключателя тока усилителя мощности, что обеспечивает поступление с выхода усилителя мощности в обмотку датчика момента акселерометра последовательности импульсов тока стабилизированной амплитуды и увеличенной длительности, определяют тот шаг дискретизации, на котором на входе АЦП напряжение U(nT₀) меньше либо равно U_пор, после чего обеспечивают возврат системы обратной связи к режиму работы со значением коэффициента передачи, равным К_рег.

2. Виброустойчивый маятниковый акселерометр с цифровой обратной связью, включающий маятниковый чувствительный элемент, емкостной датчик угла, магнитоэлектрический датчик момента, цифровой усилитель обратной связи, включающий предварительный усилитель, преобразователь напряжение - временной интервал по схеме ШИМ, генератор тактовой частоты, внешний генератор и усилитель мощности, включающий переключатель тока и стабилизатор тока, при этом датчик угла, цифровой усилитель обратной связи и датчик момента соединены последовательно, отличающийся тем, что преобразователь напряжение - временной интервал выполнен в виде микроконтроллера, в котором реализованы АЦП, центральный вычислитель, умножитель частоты, первый таймер (Т1), формирующий тактовую частоту, ШИМ-модулятор, образованный вторым таймером (Т2) и сравнивающим устройством, при этом входом микроконтроллера является первый вход АЦП, второй вход АЦП соединен с источником стабилизированного напряжения, вход умножителя частоты соединен с выходом внешнего генератора, выход умножителя частоты соединен с третьим входом АЦП, вторым входом центрального вычислителя, входом Т1 и первым входом Т2; первый выход центрального вычислителя соединен с четвертым входом АЦП, а выход АЦП соединен с первым входом центрального вычислителя; первый выход Т1 соединен с третьим входом центрального вычислителя и вторым входом Т2; выход Т2 соединен с первым входом сравнивающего устройства, второй выход центрального вычислителя соединен с вторым входом сравнивающего устройства и одновременно является выходом микроконтроллера, выдающим в цифровом виде информацию об измеренном линейном ускорении; второй выход Т1 соединен с обмоткой возбуждения датчика угла акселерометра; выход сравнивающего устройства, формирующего импульсы напряжения, соединен с входом усилителя мощности.