Двухотсчетной ССС

Структурно-функциональная схема двухотсчетной ССС представлена на рис. 3.17. В конструкции схемы выделяют три основные части: передающую, кабельную и приемную.

Рис. 3.17. Структурно-функциональная схема ДССС

Передающая часть состоит из двух одноотсчетных ВТ-датчиков: грубого отсчета BT₁ и точного отсчета ВТ₂, работающих в режиме СКВТ, а также понижающего редуктора , который предназначен для понижения цены оборота ВТ-Д канала точного отсчета (ВТ₂₎.

По кабельной части поступают напряжения от роторных обмоток ВТ-датчиков на статорные обмотки ВТ-приемников. Приемная часть размещается в кассете. Она состоит из двух однотипных ВТ-приемников: ВТ₃ - грубого отсчета и ВТ₄ - точного отсчета, работающих в режиме ПВТ, а также повышающего редуктора , исполнительного двигателя (АДП), усилителя и синхронизирующего устройства СУ.

Характер изменения напряжений, возникающих при рассогласовании на обмотках роторов каналов точного и грубого отсчетов, показан на рис. 3.18. При этом период изменения напряжения рассогласования на синусной обмотке ВТ-П обоих каналов соответствует 360^о. (Равенство амплитудных значений выходных напряжений ВТ-П каналов грубого и точного отсчета объясняются тем, что в обоих каналах используются однотипные ВТ).

Рис. 3.18. Характер изменения напряжения на синусной обмотке ВТ-П каналов

Грубого и точного отсчета

Выходное напряжение канала грубого отсчета (ГО) на обмотке ВТ-П

,

где  – угол рассогласования;

- погрешность ВТ-П грубого отсчета.

Аналогично для канала точного отсчета (ТО)

.

Так как в обоих каналах применены одинаковые ВТ-П, то можно записать

Тогда

,

.

Погрешности дистанционной передачи угла для каналов грубого и точного отсчета являются функциями крутизны выходных напряжений k в соответствующих каналах. Под крутизной k принято понимать напряжение, соответствующее рассогласованию роторов ВТ-Д и ВТ-П на угол, равный одной дуговой минуте, т. е.

.

Но так как крутизна характеристики выходного напряжения k канала точного отсчета в i раз больше крутизны канала грубого отсчета, то погрешности дистанционной передачи для грубого и точного канала будут равны:

,                                        (*)

.                                      (**)

Подставив в выражение (**) значение ΔU, полученное из выражения (*), получим:

.

Таким образом, в двухотсчетной дистанционной передаче угла статическая погрешность канала точного отсчета в i раз меньше, где i – передаточное отношение редуктора между осями датчиков и приемников.

Рис. 3.19. Схема, поясняющая решение проблемы «ложного нуля»

Применение редуктора для уменьшения цены оборота роторов ВТ канала точного отсчета приводит к нарушению свойства самосинхронизации канала точного отсчета при больших углах рассогласования роторов ВТ-Д и ВТ-П. Это объясняется тем, что полный период изменения выходного напряжения канала точного отсчета равен , следовательно, в пределах 360^о существует i устойчивых положений, при которых напряжение на роторной обмотке ВТ-П равно нулю. Например, при i = 30 полный период изменения выходного напряжения будет . Тогда при рассогласовании на произвольный угол, больший ±6^о, следящая система канала точного отсчета будет согласовываться у ближайшего устойчивого нуля.

Устранение этого отрицательного явления обеспечивается следующим образом.

Напряжения рассогласования каналов точного и грубого отсчета через усилитель должны подаваться на обмотку управления двигателя, который через редуктор должен отработать угол рассогласования роторов ВТ-П и ВТ-Д. Но так как два напряжения (с ВТ-П точного отсчета и ВТ-П грубого отсчета) одновременно подать на вход усилителя нельзя, то в целях обеспечения очередности работы каналов грубого и точного отсчета в ДССС включено синхронизирующее устройство (СУ).

При углах рассогласования ротора приемника с ротором датчика, превышающих половину цены оборота ВТ точного отсчета, синхронизирующее устройство пропускает сигнал рассогласования , пропорциональный углу рассогласования, от синусной обмотки ВТ₃-грубого отсчета (напряжение, соответствующее этому углу рассогласования, для конкретной ДССС содержатся в алгоритме функционирования синхронизирующего устройства). После усиления данный сигнал поступает на управляющую обмотку исполнительного двигателя, который осуществляет начальное согласование ВТ-приемников с ВТ-датчиками по углу поворота ротора ВТ-П канала ГО. При дальнейшем уменьшении угла рассогласования между роторами датчиков и приемников синхронизирующее устройство пропускает только сигнал рассогласования oт синусной обмотки ВТ₄. После усиления данный сигнал поступает на управляющую обмотку двигателя, который осуществляет согласование ВТ₄ с ВТ₂ по углу поворота их роторов с погрешностью передачи угла точного канала. При этом шкалы и грубого и точного отсчетов будут развернуты на заданный угол .

Угол, при котором происходит автоматическое переключение выходных напряжений каналов точного и грубого отсчета, называется зоной переключения .

Зона переключения при заданномi должна быть меньше половины угла  (шага датчика канала точного отсчета), в пределах которого канал точного отсчета обладает свойством самосинхронизации. Зона переключения зависит от погрешности (зоны нечувствительности) ВТ-П канала грубого отсчета  и должна находиться в пределах

.

Необходимость учета  обусловлена тем, что в зоне переключения каналов и  и должны быть отличными от нуля. Следовательно, границы зоны переключения каналов должны определяться (задача решается разработчиками ДССС) с учетом, по крайней мере, двойного значения зоны нечувствительности канала грубого отсчета  (заметим, что зона нечувствительности канала точного отсчета значительно меньше (в i раз) зоны нечувствительности канала грубого отсчета).

Так решается проблема устранения многозначности отсчетов точного канала и повышения точности отработки угла.

Однако ДССС, обеспечивая значительное повышение точности передачи угла, обладает существенным недостатком, заключающемся в наличии «ложного нуля», суть которого в том, что следящая система согласовывается не только при нулевом угле рассогласования, но и при 180° (при «ложном нуле»).

Решение проблемы «ложного нуля» достигается (разработчиками ДССС) путем добавления к выходному сигналу канала грубого отсчета напряжения постоянной величины, так называемого напряжения сдвига .

Тогда напряжение рассогласования на выходе ВТ-П канала грубого отсчета будет определяться зависимостью

из которого видно, что кривая изменения выходного напряжения канала грубого отсчета смещается по оси ординат.

Однако в согласованном положении значения выходных напряжений обоих каналов должны быть равны нулю. Для обеспечения этого условия датчик ВТ-П грубого отсчета изначально сдвигают на угол , т. е. на угол, при котором выходное напряжение  станет равным нулю. При этом напряжение рассогласования канала грубого отсчета запишется в виде

         (***)

Так как при φ = 0 напряжение должно быть равным нулю, то из формулы(***) находим

Тогда новый «ложный нуль» канала грубого отсчета определится (см. (***)) как

.

Отсюда

.