Способ формирования сигналов управления в следящих и регулируемых электроприводах и устройство для его реализации

вь 1 е потоки с помощью фотоприемников в электрические сигналы, вычитают полученные электрические сигналы с образованием квадратурных гармонических сигналов, преобразование которых используют для питания источников света по Цепи обратной связи, отличающийся тем, что на каждом фазируемом валу образуют две пары световых потоков, модулируемь 1 е по закону синуса и косинуса парами, причем в каждой паре второй поток модулируют в противофазе с первым и с той же постоянной составляющей, равной или большей амплитудного значения переменных составляющих потоков, преобразуют световые потоки в две пары электрических сигналов, вычитают электрические сигналы с образованием синуснь 1 х и косинусных квадратурных гармонических сигналов в каждой паре с вдвое большей амплитудой, при этом одновременно суммируют электрические сигналы в каждой паре с получением постоянного электрического сигнала, величина которого пропорциональна и соизмерима с амплитудным значением образуемых квадратурных гармонических сигналов, который сравнивают с эталонным, и усиленную разность используют для осуществления отрицательной обратной связи по образуемым квадратурным гармоническим сигналам при воздействии на источники света, перемножают синусный сигнал ведущего двигателя на косинусный ведомого, а косинусный соответственно на синусный, вычитают полученные произведения и образуют электрический сигнал управления по угловому рассогласованию обоих фазируемых валов, пропускают квадратурные гармонические сигналы с выхода одного или обоих валов через фазосдвигающие устройства, перемножают исходные квадратурные гармонические сигналы и сигналы, сдвинутые по фазе, полученные произведения вычитают, образуя электрические сигналы управления по частоте вращения одного или обоих валов.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что световые потоки на обоих фазируемых валах в каждой паре модулируют в виде полуволн квадратурных гармонических сигналов со сдвигом по фазе на половину периода, а синусный и косинусный квадратурные гармонические сигналы перед суммированием возводят в квадрат.3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для преобразования световых потоков используют два двухплощадочных фотоприемника, световые потоки образуют с помощью двух источников света.4. Способ формирования сигналов управления в следящих и регулируемых электроприводах, по которому на ведущем и ведомом фазируемых валах образуют световые потоки, модулированные по закону синуса и косинуса с постоянной составляющей, преобразуют световые потоки с помощью четырехплощадочного фотоприемника в электрические сигналы, вычитают полученные электрические сигналы с образованием квадратурных гармонических сигналов, преобразование которых используют для питания источника света по Цепи обратной связи, отличающийся тем, что на каждом фазируемом валу образуют две пары световых потоков, модулируемые по закону синуса и косинуса парами,причем в каждой паре второй поток модулируют в противофазе с первым и с той же постоянной составляющей, равной или большей амплитудного значения переменных составляющих потоков, преобразуют световые потоки в две пары электрических сигналов,вычитают электрические сигналы с образованием синусных и косинусных квадратурных гармонических сигналов в каждой паре с вдвое большей амплитудой, при этом одновременно суммируют электрические сигналы в каждой паре с получением постоянного электрического сигнала, величина которого пропорциональна и соизмерима с амплитудным значением образуемых квадратурных гармонических сигналов, который сравнивают с эталонным, и усиленную разность используют для осуществления отрицательной обратной связи по образуемым квадратурным гармоническим сигналам при воздействии на источник света, перемножают синусный сигнал ведущего двигателя на косинусный ведомого, а косинусный соответственно на синусный, вычитают полученные произведения и образуют электрический сигнал управления по угловому рассогласованию обоих фазируемых валов, пропускают квадратурные гармонические сигналы с выхода одного или обоих валов через фазосдвигающие устройства, перемножают исходные квадратурные гармониче ВУ 6979 С 12005.06.30ские сигналы И сигналы, сдвинутые по фазе, полученные произведения вычитают, образуя электрические сигналы управления по частоте вращения одного или обоих валов.5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что световые потоки на обоих фазируемь 1 х валах в каждой паре модулируют в виде полуволн квадратурных гармонических сигналов со сдвигом по фазе на половину периода, а синусный и косинусный квадратурные гармонические сигналы перед суммированием возводят в квадрат.6. Устройство для формирования сигналов управления в следящих и регулируемых электроприводах, содержащее для каждого ведущего и ведомого фазируемого вала два источника света, неподвижный и вращающийся лимбы модулирующего элемента, два двухплощадочных фотоприемника, установленных за модулирующим элементом напротив источников света, два дифференциальных усилителя, формирующих синусные и косинусные квадратурные гармонические сигналы, входы которых по отдельности соединены с выходами двухплощадочных фотоприемников, отличающееся тем, что содержит для каждого фазируемого вала два сумматора, входы каждого из которых соединены с выходами двух двухплощадочных фотоприемников, два источника эталонного напряжения, два дифференциальных усилителя для сравнения полученного напряжения с эталонным напряжением источников эталонного напряжения, прямые входы которых соединены с источниками эталонного напряжения, инверсные - с выходами сумматоров, а выходы - с источниками света, два блока перемножения, на одни входы которых поступают синусный и косинусный сигнал с одного вала, а на другие - косинусный и синусный сигналы со второго вала, а выходы блоков перемножения соединены с прямым и инверсным входами дифференциального усилителя, на выходе которого формируется электрический сигнал управления по угловому рассогласованию обоих валов, два фазосдвигающих устройства,входы которых соединены с выходами дифференциальных усилителей, формирующих квадратурные гармонические сигналы, а выходы - с первыми входами соответствующих блоков перемножения, вторые входы которых соединены с выходами дифференциальных усилителей, формирующих квадратурные гармонические сигналы, а выходы - с прямым и инверсным входами дифференциального усилителя, на выходе которого формируется электрический сигнал управления по частоте вращения вала.7. Устройство для формирования сигналов управления в следящих и регулируемых электроприводах, содержащее для каждого ведущего и ведомого фазируемого вала источник света, неподвижный и вращающийся лимбы модулирующего элемента, четырехплощадочнь 1 й фотоприемник, установленный за модулирующим элементом напротив источника света, два дифференциальных усилителя, формирующих синусный и косинусный квадратурные гармонические сигналы, входы которых соединены с выходами фотоприемника, отличающееся тем, что содержит для каждого фазируемого вала сумматор, входь 1 которого соединены с выходами фотоприемника, источник эталонного напряжения,дифференциальный усилитель для сравнения полученного напряжения с эталонным напряжением источника эталонного напряжения, прямой вход которого соединен с источником эталонного напряжения, инверсный - с выходом сумматора, а выход - с источником света, два блока перемножения, на одни входы которых поступают синусный и косинусный сигнал с одного вала, а на другие - косинусный и синусный сигналы со второго вала,а выходы блоков перемножения соединены с прямым и инверсными входами дифференциального усилителя, на выходе которого формируется электрический сигнал управления по угловому рассогласованию обоих валов, два фазосдвигающих устройства, входы которых соединены с выходами дифференциальных усилителей, формирующих квадратурные гармонические сигналы, а выходы - с первыми входами соответствующих блоков перемножения, вторые входы которых соединены с выходами дифференциальных усилителей,формирующих квадратурные гармонические сигналы, а выходы - с прямым и инверсным входами дифференциального усилителя, на выходе которого формируется электрический сигнал управления по частоте вращения вала.8. УСТРОЙСТВО ПО П. 7, ОТЛИЧЯЮЩЕЕСЯ ТСМ, ЧТО СОДСрЖИТ два ДОПОЛНИТСЛЬНЫХ блока ПСРСМНОЖСНИЯ, ВХОДЫ КОТОрЫХ СОСДИНСНЫ С выходами ДИффСРСНЦИЗЛЬНЫХ УСИЛИТСЛСЙ,фОРМИРУЪОЩИХ квадратурные гармонические сигналы, а ВЫХОДЫ - СО входами сумматоров.Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано в автоматизированных электроприводах для формирования сигналов управления по положению и скорости, а также в системах контроля при измерении углов, угловых рассогласований и скоростей.Известен синхронно-синфазный электропривод, в котором для формирования сигналов управления по положению и скорости на каждом валу установлены модуляторы,имеющие одинаковое число прозрачных и непрозрачных полос равной ширины, источник света, установленный перед модулятором ведущего двигателя, четыре формирователя,каждый из которых содержит последовательно соединенные фотодиод, находящийся за модулятором ведущего двигателя, причем фотодиоды первого и второго формирователей находятся напротив прозрачной и непрозрачной полос модулятора, фотодиоды третьего и четвертого сдвинуты относительно двух первых на 1/2 полосы модулятора, а соответствующие им светодиоды сдвинуты относительно своих фотодиодов на нечетное число полос модулятора, четыре фотодиода, установленные за модулятором ведомого двигателя,выходы первых двух из которых соединены соответственно с прямым и инверсным входами одного дифференциального усилителя, а третьего и четвертого - с соответствующими входами второго дифференциального усилителя, коммутатор для формирования сигнала управления по положению, одними входами соединенный соответственно с вь 1 ходами дифференциальных усилителей, а другими - с фотодиодами первого и третьего формирователей, а также канал формирования сигнала управления по скорости, содержащий суммирующий усилитель, четыре линии задержки, четыре светодиода, четыре фотодиода, третий и четвертый дифференциальные усилители, второй коммутатор, при этом линии задержки входами соединены с выходами усилителей формирователей, а выходами- с четырьмя светодиодами, установленными за модулятором ведущего двигателя со сдвигом на нечетное число полос модулятора относительно фотодиодов формирователей, установленных за модулятором ведущего двигателя, причем четыре введенных фотодиода установлены перед модулятором ведущего двигателя напротив введенных светодиодов,выходы введенных фотодиодов соединены с прямыми и инверсными входами третьего и четвертого дифференциальных усилителей, выходы которых через второй коммутатор и суммирующий усилитель образуют сигнал управления по скорости, а другие входы второго коммутатора соединены со вторыми входами первого коммутатора 1.Недостаток известного способа формирования сигналов управления по положению и скорости заключается в нестабильности крутизны характеристик измерителей положения и скорости из-за неидентичности характеристик оптоэлектронных элементов, многократного преобразования сигналов и необходимости их дополнительной коммутации, а также в сложности практической реализации за счет юстировки больщого числа оптронных пар.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ формирования сигналов, реализованный с помощью оптического синусно-косинусного преобразователя угла, содержащего два источника света, модулирующий элемент, преобразующий световые потоки этих источников в потоки, модулированные в функции угла поворота вала по законам синуса и косинуса с постоянными составляющими, два двухплощадочных фотоприемника, преобразующих модулированные световые потоки в электрические сигналы, три дифференциальных усилителя, прямые и инверсные входы двух из которых соединены с выходами отдельных фотоприемников, а третьего - с двумя выходами обоих фотоприемников, световые потоки которых не модулируются. Благодаря этому на вь 1 ходах первых двух дифференциальных усилителей компенсируются постоянные состав 4ляющие И полезные сигналы изменяются по законам синуса и косинуса в функции угла, а выходной сигнал третьего дифференциального усилителя используется для балансировки обоих формирователей гармонических сигналов за счет изменения одного из световых потоков с помощью отрицательной обратной связи 2.Недостатком способа является низкая стабильность, обусловленная тем, ЧТО оптоэлектронные элементы, участвующие в формировании квадратурных гармонических сигналов,охватываются отрицательной обратной связью частично. Кроме того, прототип не позволяет получить число периодов гармонических сигналов в пределах одного оборота модулирующего элемента больше единицы, что затрудняет достижение высокой точности воспроизведения углового положения, а также не решает задачу измерения угловой частоты вращения и углового рассогласования.Модулирующий элемент такого устройства содержит одну измерительную дорожку, активный участок которой ограничен двумя окружностями с радиусами 111 и 112, центры которых находятся на диаметре и смещены в противоположные стороны относительно оси вращения. Напротив измерительной дорожки размещены две пары щелей, сдвинутые на 9 О, за которыми установлены чувствительные элементы двухплощадочных фотоприемников.При соответствующем выборе соотнощений эксцентриситетов 51, 52 и радиусов К 1, 112 на выходе суммирующих усилителей формируются гармонические сигналы, изменяющиеся по закону синуса и косинуса с постоянными составляющими.Для исключения постоянных составляющих в выходных сигналах преобразователя и вь 1 равнивания их амплитудных значений предусмотрен дифференциальный усилитель, вь 1 ходной сигнал которого используется для коррекции яркости одного из источников света.Недостатки прототипа заключены в отсутствии мер стабилизации амплитудных значений выходных гармонических сигналов, в низкой эффективности использования активных участков фотоприемников, что обусловлено необходимостью их сильного диафрагмирования, а также в невозможности получить число периодов гармонических сигналов на оборот вала больще единицы, что затрудняет достижение высоких точностей.Задача изобретения - формирование с заданной точностью квадратурных гармонических сигналов с любым числом периодов на оборот вала, обеспечение стабильности их формы и фазового сдвига, а также рациональное формирование на их основе сигналов управления в следящих и регулируемых электроприводах.Указанная задача достигается тем, что в способе формирования сигналов управления в следящих и регулируемых электроприводах, по которому на ведущем и ведомом фазируемь 1 х валах образуют световые потоки, модулированные по закону синуса и косинуса с постоянной составляющей, преобразуют световые потоки с помощью фотоприемников в электрические сигналы, вычитают полученные электрические сигналы с образованием квадратурных гармонических сигналов, преобразование которых используют для питания источников света по цепи обратной связи, согласно изобретению, на каждом фазируемом валу образуют две пары световых потоков, модулируемые по закону синуса и косинуса парами, причем в каждой паре второй поток модулируют в противофазе с первым и с той же постоянной составляющей, равной или больщей амплитудного значения переменных составляющих потоков, преобразуют световые потоки в две пары электрических сигналов,вычитают электрические сигналы с образованием синусных и косинусных квадратурных гармонических сигналов в каждой паре с вдвое больщей амплитудой, при этом одновременно суммируют электрические сигналы в каждой паре с получением постоянного электрического сигнала, величина которого пропорциональна и соизмерима с амплитудным значением образуемых квадратурных гармонических сигналов, который сравнивают с эталонным и усиленную разность используют для осуществления отрицательной обратной связи по образуемым квадратурным гармоническим сигналам при воздействии на источники света, перемножают синусный сигнал ведущего двигателя на косинусный ведомого, а косинусный соответственно на синусный, вычитают полученные произведения и