SU651365A1 - Модель частотно-импульсного модул тора - Google Patents

Description

(54) МОДЕЛЬ ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНОГО МОДУЛЯТОРА

. . -1. Изобретение относитс  к автоматаке и вычислительной технике, может быть использовано при исследовании на электронных аналоговых вычислительных машинах (АВМ) нелинейных импульсов систем автоматического управлени  с частотно-импульсными модул торами второго рода , предназначенных дл  уп{эавлёни  объек тами как с большой, так и с малой инерционностью (промышленное и судовое рбору дованиё, всевозможные телеметрические системы, биокибернетические системь и ; т. п.). .;,„ .. .: Известны устройства дл  моцелировани на АВМ частотно-импульсной модул ции в автоматических системах. В большинстве из них до частоте модулируетс  последовательность получаемых с генератора управл ющих импульсов, и на выходе получаетс  частотно-импульсна  последовательность с посто нными амплитудой и длительностью импульсов. Характеристика зависимости частоть импульсов от амплитуды входного непрерывного сигнала не проходит через начало координат. Знакопеременность этой характеристики может р€|еспечена лишь путем увеличени  количества используемых в схеме элементов. Возможность изменени  чувствительности ко входному нёпрерь1вному сигналу не предусмотрена. Устройства такого типа оЫйЧаютс  сложностью настройк1а, так как содержат большое коп  чество элементов, а часгтноств диодных ll Г Известна КюДе ь «йистргао-импу ьсйого модул тора ||2|, содержаща  блок выделени  модул  / сде| Е ве1йный с блоками (задани  нелинейности типа зоны нечувствительности , реле, управл ющий вход которого подключен к выходу блока выде модул , сумматор с диодным ограничителем в цепи офатной св зи, инвертор , вь1ход которого соединен со входом интегратора и с первым входом сумматора , и источник смещени . Недостаток модели заключаетс  в -том, что она может быть использована дл  имитации работы частотно-импульсньцс модул торов второго рода с неполным сбросом HHtfet pHpy щетЬ элемента. Цель .изобретени  - повышение точнос ти модели путем обеспечени  ргежимга работы «1аст6тнб«-импуп1лснЬго модул тора второго рода с полным обнулеввем Ш{те- грЕЩйи. Дл  этого в устройство цойойнительно введены два блока нелвйейности, компенсирующий onoit и пол ризованное реле, причем блока зааани  нелинейности типа зоны, нечувствительности пойключен к первым входам блоков нелинейности , в&{хойы которых соответственно под клкшени ко второму в третьему входам интегратора, выход которогочёрШразмыкающий контакт реле соеданен с четвёртым входом интегратора и йепосрбдственно со входом сумматора, вы ход которого через кс лпевсирукжий {щод подключен ко вхооу инвертора, и вход и Ш4Х011 И1шерто0а соэ( соответственно с деподважными контактами пол ризованнсж о реле, )чак дий контакт ко тсфого подкл1йчен к выходу модели, причем управл ющий вход рол рьзованнса о peji€ Св зан со вхоЪом модели. Второй вход первого блока нелинейности а третий вход суммат1 а пошслюче к иЬточйику смещени , и втфЁ1Й (ГЙ йТфого ока нелинейности Сб зам с ин;вёртбра ,;:-.:/,-;.:.. i/;-„.,:-: - - -. :. Схема модели азофажена  а чертеже ШЕ1рерыв1шйвх1 Н)ой сигнал+11 подаетс  в выделени  модул  (БМ Bbtxog которого соеои1Ю8 со входом бпо ка задани  нелннейиоств типа зоны нечувставте ы10сти ,{БЗН)2. Выход БЗМ 2 соеданен с первыми входшди блоков нелвнейностй (БН) 3 и 4, выходы которых соесщйёны с первым и ЁХОДЁМВ интегратора 5; ко второму входу БН 3 подключаетс  -f ЮО в. Выхо интегратора 5 соединен со своим четверплм одсм через размыкаю щий контакт реле бис первым входом сумматора 7 с д &дным ограничителем (До) 8 в обратной св зи. Шаход сумматора 7 через компенсирующий tmoa 9 под ключен ко входу инвертора 1О и к одньму из йепо1№ижных контактов пол ризованне  о реле 11, на управл ющий вход которого подаетс  сигнал iUjg . С переключающего контакта реле 11 снимает с  знакопеременный выходной частотноимпульсный сигнал. Выход инвертора 10 соединен с другим неподвижным контактом реле 11, вторым входом БН 4 и третьим входом интегратора 5. Предлагаема  модель моделирует частоТно-импульсные модул торы второго рода с полным сбросом, преобразующие входной непрерывный сигнал в частотноимпульсный С посто нной амплитудой и длительностью импульсов. Она содержит источник смещени  12. /, При модель обеспечивает возможность воспроизведени  любой формы, проход щей через начало координат двухпол рной характеристики зависимости час-. TOTbi ВБЬсодногЬ частотно-4 Мйульсногр от амплитуды входного непрерывного . Процесс преобразовани  напр жени  в чдототу HMi nbcbfii проиС}{:о1дат в предпагаемом устрстйстве следующим образом. В MtiMSiff вр«у|ени t ji I когДй на входе устроЙст1Ва по вл етс  непрерывный входной сигнал itlsxiffc О на управл ю шнй вход реле 6 с ВМ 1 поступает сигнал t/ttuj jlitO. Он вызывает срабатывание реле 6 и размыкание го контакта в цеш глубокой отрицательной обратной св зи с выхода интегратора на его четвертый вход. В следующий момент времени i. когда значение :ttl x следовательно, f заданное значение зоны нечувст1 1те1 Ьности устройства к непрерывному входноАбу сигналу, с блока БЗН 2 на БН 3 пбступйет сигнал +/8д,у„коРО|шй преобразуетс  в атом блоке в функцию +i|flljj jj H подеетс  на первый вход инTerpaTqpa 5. На вШходе интегратора на чт&&г расти по абсолюпзой велвчвЕве напр жение .. В момент t величина(П5) становитс  равной уставке сраёатывшв  воспроизведени  релейной характеристики , которую составл ют сумматор 7 с дйодшдм ограничителем 8 в о атной св зи, снод 9 и инвертор 1О. Величина уставки огфедел етс  величиной напр жени  на втором входе сумматора 7 н его коэффициентом усилени  по атому входу-. В результате этого на выходе сумматора 7 по вл етс  сигнал +lluu., в виде пр моуголЕьного Импульса, а на выходе инвертора Ш - сигнал поступающие на неПодвижЕолеконтакты реле 11. С переключающего контакта реле ll при положительном значении входного непрерывного сигнал а ill jjj j подаваемого на управл ющий вход реле 11, снимаетс  , а при отрицательном его значении -Ц С по влением сигнала -Uyi/ rtii на выходе инвертора 10 на входах интегратора 5, кроме сигвала- 1(|11д(зц по - прежне му поступающего на его nej®bifl вход. по вп егс  снгнал -|{ и х1ан и«п1° У .М. -.J . .М щий на его вход и полностью компенсирующий сигнал +flltaxUH) сигнал тупаюшийна третий вход. Таким образом оказываютс  задействованными каналь отрицательной обратной св зи с вьисода 1 инвертора 10 на вход интегратора 5, вследствие чего напр жение -IJg иа выходе последнего начинает уме1й)Шатьс  по абсолютной величине. В момент времени t j, когданапр жение на выходе интегратора 5 достигает уровн  отпускани  схемы воспройзвё-дени  релейной характеристики бпредел емого величиной наПр жени Нки, и коэффициентом положительной обратной с вьосода инвертора 10 на Т1рётий вход сумматора 7, импульс ра выходе ; инвертора 10 исчезает, напр жениеи(|д|д становитс  рнбным нулю. Величина промежутка времени ottj доЬ и, следовательно, длительность KMi« пульса зависит таким образам с одной . стороны от уровн  отпускани , с другой стороны - от скорости изменени  , определ ем ой суммарным напр жением на входах интегратора 5. Уровень отпускани  (как и уровень срабатывани ) остаетс  посто Ннык4 в пределах ирслёгдуемЬго динамическсмго процесса, при необходимости может и варьироватрб-, с  от процесса к процессу. Следсвательно , требование посто нства длительности импульсов выходного ЧастОтНо-йМпуЛйр ного сигнала может быть выполнено при условии поддержани  посто нства ти изменени  напр жени  - IT в , что достигаетс  при посто нстве суммарнемго напр жени  на входах интегратора 5 в течение времени сущесТвОвани й, О. Дл  получени U const в предлагаемой модели си1нал{{{ии,)завис щий от амплитуды/и , переменна  составл юща  суммарного входного напр жени  иHTerpaTopia 5, полностью компенсируетс  сигналом -(и«хин)-иимг,. Скорость изменени  выходного напр жени  интегратора 5 посто нна, так как определ етс  только величинами коэффициента усилени  по егО третьему входу , и амплитуды Ниддг, , которые в пределах одного исследуемого динамического процесса остаютс  посто нными, хот  при необхоцимости могут и варьироватьс  от процесса к процессу.. AMnnHTyaaUj,jj определ етс  уровнем ограничени , настраиваемого с номощЫю диодного ограничител  8, включенного .. . ,. ..й..в« л.-1««м.ч ч обратную св зь сумматора 7. Диод 9 служит дл  компенсации погрешности и ограничени  нулевого уровн  ДО8 и вклкйаетс Я так, чтобы в промежутках времени, когдаЦ 0, запирать на выходе сумматс а 7 напр жеше помехи со знаком, протиЁОположным по отношению к знаку +Uy, Тем самым повышаетс  точность моделировани  ы 1хойного частотно-импульсного си)гнапа. j Таким ddpaiaoM, в прёодагаембй модели KMHTKpy&tca прео азование непр ывногЬ сигнала в ч астоТночйМпульсный с посто нной шс4плитудой и длительностью. импульсов. Начина  с момента 14 на интегратора 5 снова остаетс  только сигн1ал +1(Ш«.,1.Ji как до по вле ..J - ЙХЭН . .нй  ,о напр жение на его выходе начинает нарастать, т. е. прсжесс повтор етс  и продолжаетс  до тех пор, пока входной непрерывный сигнал ±11 н, следовательно , не cfaHiST равным аадаййому значению зоны нечувствитель-. ности или меньше. В этот момент tj напр жение на выходе ВЗН 2 становитс  равным нулю, интегрирование прекращаетс , в на выходе интегратора 5 напр жение -13g остаетс  посто ннь1м до тех пор, пока 0 1«Bxi lVUKв тот же момент tg обесточиваетс  катушка реле 6, вследствие чето через его размыкающийс  контакт замыкаетс  цепь глубокой отрицательной обратной СВЯЗИ С BbtxОда интегратора 5 на его четвертый вход, и напр жение на выходе etwo интегратора списываетс  к нулю со скоростью, офатно пропо щи опальной сопротивлению цепи обратной св зи, т. е. практически мгновенно. При послеоующем изменении входного непрерывного Сигнала iU-.. до значений, меньших заданной величины зоны нечувствительности , напр жение -115 остаетс  равным нулю, а с момента времени t/ J когда входной непрерывный сигнал увеличййаетс  до значений, при которых -s,,j процесс чает, как былооп сано выше дл  промежутка с ti ао t5 . Таким образом, в предлагаемом устройстве имитируетс  полньн - сброс инте651365 грйрующаго алёмента ВЗФ, моделируемoro чйстотно-импульсного модул тора втоpiiyhji Ofift , i ; ; : ; , В Ь1окй БН 3 и 4, как уже было ЬГМЙейо,пронехоонт преобразование сиг ,1й« (ъМ 1,д,дсоответственно. Вид т.11Ии{ (Швхин) «определ етс  заданной фор мой Характервёт ки. зависим ости 1цд -Р(ивкЛ. в общем случае дл  К4одели частотноимпульсного модул тора второго рода вы {%м)«: IРммп П4 св зывает «араметры- йк ор ааионной харак ёристгикй Частртнр-импу ьсногр сигнала частота с едоваш  импульсое , Т о йге ьиость импульсов с параме1 ш4и схемы мовели частотно-импуль cftdl b мойул  тора втечр  го рода (А «const -устовха срвбатмва ш , о conet- кодф нвиент усйлеш  по переему входу интегрйтбра 5) и с {МплитудЬй вхеайого ие йре{ны1внс ( сигнала tfj. Из 9ТсйГ(о выреа вуи  спеаует, что

им 

(

Значени  атой фуикани BH4HC) по (UfCKpeTiiUM значени ми2 у| вз тым в диа-soil

пазоне изменевн  отЦ

ВХЗМ

.тах

Таким образом, в преа евгвеме модели обеспечиваетс  возможность варьировани  ф1фм14 характеристики завжгимьсти L... P{llB,U

ни j- Л «-RK i путем соответствующего

wJlnil. дал t , . ..ж .

 зменет  вида нелинейной функций (Bif 13м) во Ь1фриаводнмой в блоках БН 3 и 4.

йишчеше в блок шдоелени  модул  . БМ 1 таким-образом,,-что навход его подаетс  сигнал |Ftfw,a выход его сое оинен со входом блока БЗН 2, позвол ет йопучить существенный, положительный. аффект. Прежде всего при оперировании с о опоп рным сетналом исключаютс  рпфрецшв отладки симметричности реак-8

Ф b р М у л а из обре т ё н и  

Модель частотно-импульсного модул Тора , содержа1аа  блок выделени  мопогл , соединенный: р блок1 4 задани  непинеййости типа аонь нёчувст ительйости, реле, управл ющий Вход которого пойклк бн к выходу блок(а в Мделёни  модул , суммам то с Шоднь1М ограйнчителем в цепи обратной; св зи, инвертор, выход которого среоййёй со входом интегратора и с первым входом сумматора, и источник сме шейи , о Т л и ч а ю щ а   с   тем, что, с цель повышени  точности, в нее дополЕШтельно введены два блока нелинейности , компенсирующий диод иПол ризованное реле, причем выход блока задани  нелинейности типа зоны нечувствительности подключен к первым входам блоков нелинейности, вь1ХоДы которых соответцйи схемы на положительный и отрицательный входной непрерывный сигнал, чтр позвол ет существенно сократить затрать1 времени, необходимого дл  комплектации и настройки модели на требуемый режим и упростить его эксплуатацию. Наконец, по тем же причинам уменьшаютс  погрешности воспроизведени  процесса преобразовани  непрерывного сигнала в частотно-импульсный и, следовательно , повышаетс  точность моделировани  частотно-41мпульсного модул тора второго рода. Введение в схему пой ри- зованного реле обеспечивает получение нар ду с парафазным выходным импульс ным сигнале ; также дбухпол рного, измен к )щего знак в зависимости от знака входного H6npe{K№fiEt o, сигйала. Тем самым обеспечиваетс  получение знакойёрёмённой хёрШтерйстики, зависимости вмxpдao o Ч асТ{ тнЬ-импульсного Сигнала от амплитуды входного непрер1дей1Яго .-;:; - :;v:0,:V:i-,:,.;.;. . .; Испрльзтеаше ia дреапагаецсмй устрбйст&е принципа кс пеисации iBMecTO прерьгваш  дл  исключени  ; вли ни  на дли-Г т шй абсть Ш1пуй 0о& в«р1аного 1шпрё кого сигнала позвбл ёт сн ть ограничен ние по верхней границе «iacTOTHwo iptaпа она прерывающего релейного элёмё fa . Тем самым ббеспечи1в ётс  расширение рабочего дйа аёбйа «е Ч&стоте , определ емм о только полосой пропус кани  бпёрШйбннЫх усилителей конкретной АВМ, используемой дл  реализдаии его;схемы. , - : .