Цифровой регулятор

 

ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты, преобразователь код - частота, делитель частоты, блок сравнения, преобразователь код - напряжение, блок управления и двигатель, вал оторого ме-. ханически связан с преобразователем скорость - частота, отлич ающ и и с я тем, что, с целью повышения надежности регулятора, в него введены счетчики импульсов, элементы И, RS-триггеры, формирователи импульсов и элемент 2И-ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, а первые входы соответственно с выходами первого и второго формирователей импульсов и R-входами первого и второго счетчиков,С-входы которых подключены к ВЫХОДУ преобразоватёля код - частота , а выходы старших разрядов через первый и второй элемента И - к S-входам первого и второго RS-триггеров, R-входы которых соединены с обнуляющим входом регулятора, прямые выхо.ды - соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов .И и сигнальными выходами регулятора, а инверсные выходы - с вторыми вхо% дами четвертого и третьего элементов И, выходами подключенных соответственно к R-входу и 5-входу третьего RS-триггера, прямой и версный выходы которого соединены -tJ вторыми входами элемента 2И-ИЛИ, причем выходы преобразователя скорость-частота подключены к входам соответствующих формирователей импульсов . QQ СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

NW

РЕСОУБЛИН

З(59 6 05 В 11 26

I ( (L

-:, 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

if

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3377322/18-24 (22) 04.01.82 (46) 23.04.83. Вюл. М 15 .(72) В.И.Ольшевский и Б.A.Ôóðìàí (53) 62;50 (088.8) (56) 1. Батоврин A.A ° и др. Цифровые системы управления электроприводами. Л., "Энергия", 1977, с. 18.

2. Авторское свидетельство СССР

9 768866, кл. 0 21 F 7/06, 1978 (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты, преобразователь код — частота, делитель частоты, блок сравнения, преобразователь код — напряжение, блок управления и двигатель, вал которого механически связан с преобразователем скорость — частота, о т л и ч а юшийся .тем, что, с целью повышения надежности регулятора, в него введены счетчики импульсов, элементы И, RS-триггеры, формирователи импульсов и элемент 2н-иЛи, выход

„„ЯЦ„„1013907 А которого соединен с - вторым входом блока сравнения, а первые входы —. соответственно с выходами первого и второго формирователей импульсов и

R-входами первого и второго счетчи » ков,С-входы которых подключены к выходу преобразователя код — частота, а выходы старших разрядов через первый и второй элемента И вЂ” к S-входам первого и второго RS-триггеров, R-входы которых соединены с обнуляющим входом регулятора, прямые выхо. — . ды — соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов И и сигнальными выходами регулятора, .а инверсные выходы — с вторыми входами четвертого и третьего элЕмен- g .. тов Й, выходами подключенных соответственно к к-входу и S-входу третьего RS-триггера, прямой и ин-.-.версный выходы которого соединены .С вторыми входами элемента 2И-ИЛИ, причем выходы преобразователя скорость-- частота подключены к входам соотВетствующих формирователей импульсов. Ю

1013907

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах регулирования различных технологических параметров °

Известна цифровая система регулирования скорости злектропривода содержащая задатчик скорости, пре- . .образователь частота — напряжение, блок сравнения, блок управления и двигатель, вал которого механи. чески связан с измерителем скорости Г13.

НедостаФком известной системы является низкая надежность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является циф ровой регулятор, содержащий последовательно соедииенные генератор опорной частоты, преобразователь код частота, делитель частоты, блок сравнения, преобразователь код в напряжение, блок управления и дви.гатель, вал которого механически связан с преобразователем скорость частота (2 ).

Основным недостатком известного регулятора является невысокая надежность.

Целью изобретения является повышение надежности регулятора.

Указанная цель достигается тем, что в него введены счетчики импуль сов, элементы И,RS-триггеры, формирователи импульсов и элемент 2И-ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, а первые входы — соответственно с выходами ервого и. второго формирователей импульсов и R-входами первого и второго счетчиков, С-входы которых одключены к выходу преобразователя код — частота, а выходы старших разрядов через первый и второй элементы И вЂ” к S-входам первого и второго RS-трйггеров, R-входы которых соединены с обнуляющим входом регу-. лятора, прямые выходы — соответственно с первыми входами третьего и четВертого элементов И и сигнальными выходами регулятора, а инверсные выходы - с вторыми входами четвертого и третьего элементов И, выходами подключенных соответственно к. R-входу и S-входу третьего RS-триг гера, прямой и инверсный выходы которого соединены с вторыми входами элемента 2И-ИЛИ, причем выходы преобразователя скорость — частота подключены к входам соответствующих фор» мирователей импульсов.

На фиг. 1 приведена блок-схема цифрового регулятора; на фиг. 2 временные диаграммы работы регулятора.

Цифровой регулятор содержит генератор опорной частоты 1, преобразователь код — частота 2, делитель частоты 3, блок сравнения 4, преоьразователь код — напряжение 5, блок управления б, двигатель 7, преобразователь скорость - частота 8, первый 9 и второй 10 формирователи импульсов, элемент 2И-ИЛИ 11, первый

12 и второй 13 счетчики импульсов первый 14 и второй 15 элементы И, первый 16 и второй 17 RS-триггеры

1О третий 18 и четвертый 19 элементы И третий RS-триггер 20, сигнальные выходы 21 и 22 и обнуляющий вход 23.

Регулятор работает следующим образом.

Сигнал задания вырабатывается в форме виходной частоты (буферного) делителя 3, включенного на выходе преобразователя 2, частота которого пропорциональна частоте генератора 1 ! и коду уставки, вводимой в.преобра20 зователь. Сигнал обратной связи вырабатывается датчиками преобразователя 8, связанного с.исполнительным двигателем 7, обеспечивающими импульсные. прямоугольные сигналы на

25 первом и втором выходах преобразователя 8. Формирователи импульсов

9 и 10 .формируют импульсы, соответствующие переднему и заднему фронтам сигналов на каждом выходе пре3р образователя 8. Короткие импульсы поступают через элемент 2И-ИЛИ 11 на второй вход блока сравнения 4, на первый вход которого поступают импульсы частоты задания f3 . Блок сравнения 4, выполненный на основе реверсивного счетчика, производит интегральное сравнение частот и ,вырабатывает код ошибки.

Точность регулирования выходного"

4О параметра в установившемся режиме определяется только стабильностью частоты генератора 1.

С целью повышения надежности системы в целом в ней применено резервирование узла, находящегося в наиболее тяжелых эксплуатационных условиях; первичного преобразователя регулируемого параметра, с воэможностью автоматического переключения в цепи обратной связи с рабочего канала на резервный.

Контроль исправности того или иного выхода преобразователя 8 основан на контроле скважности (коэффициента заполнения k ) следова3

55 ния сигналов прямоугольной формы на каждом из упомянутых выходов. При нормальной настройке датчиков преобразователя на скважность, равную двум (k > = 0,5), отклонения значений скважности как в сторону мини-мальных, так и в сторону максимальных значений служит характерным признакбм нарушения нормальной работы преобразователя (например, самопроизвольное изменение рабочего зазора

1013907

3 под действием вибраций между индук тивным или емкостным чувствительным элементом и вращающимся кванто, вателем (модулятором). В предлагаемой системе в качестве нормального исправного ) состояния принят режим работы преобразователя, когда коэффициент заполнения сигнала на его

ыходе лежит в пределах 0,25

Укаэанные функции реализуются следующим. образом.

Счетчики импульсов 12 и 13 работают в режиме циклического обнуления, которое .производится в моменты поступления на их обнуляющие входы ,коротких импульсов с выходов формирователей импульсов 9 и .10. Между обнулениями на их счетные входы с вы хода преобразователя 2 поступают импульсы частоты f 3k, где k -.êoýôфициент деления делителя частоты 3.

В установившемся режиме для цифро,вой системы регулирования описанного типа .f>= f и при емкости счетчиков 12 и 13, численно равной йо=

2k,нисло импульсов, которое может йоступить на его счетный вход за.период следования импульсов f, а значит и за один цикл между двумя очередными обнулениями при скважйости сигнала датчика, равной двум, ок зывается равным значению 0,5 и . При изменении коэффициента заполнения сигнала датчиков от 0,25 до 0,75 заполнение счетчиков в каждом цикле .обнуления колеблется в пределах от

0,25 до 0,75 N ..:Причем, как видно из временных диаграмм фиг. 2, в случае как минимального, так и максимального значений k сигнала обратной связи, число, записываемое в соответствующий счетчик между двумя импульсами частоты:f3 принимает поочередно значения й,; . „и й„„;—

No - и „„. Элементы Й-14 и 15 так подключейй к информационным выходам счетчиков 12 и 13, что формируют выходной сигнал при поступлении в счетчик некоторого граничного числа импульсов .N „. Например, при k> = 8, и No = 16 целесообразно выбрать й„,. р

12, связать входы. элементов И 14 и 15 с двумя старшими разрядами каждого из четырехразрядных двОичных счетчиков 12 и 13. Как видно из диаграммы фиг. 2, сигнал на, выхода указанных элементов И формируется о при достижении коэффициентом запол.нения сигнала обратной связи как максимального (0,75), так и минимального (0,25) значений и может быть использован как предупредитель

15. ный сигнал неисправности соответствующего датчика импульсов преобразователя 8. казанный сигнал устанавливает в единичном состоянии триггер 1б (17), сигнал с прямого

20 выхода последнего через элементы И

18(19)устанавливает в соответствующее состояние RS-триггер 20 и обесйечивает команду для светового сигнала с выхода 21 (22). В случае пе- реключения RS-триггера 20 переклю- чается сигнал блокировки на управляющих входах элемента 2И-ИЛИ 11, и,тем самым, обеспечивается переключение каналов цепи обратной связи. Переключение разрешается лишь при наличии резервного канала в*исправном состоянии, которое характе-! ризуется состоянием триггера 17:(16).

В случае неисправности резервного

- канала сигнал нуля с инверсного вы-:. .хода RS-триггера этого канала (например, триггер 17) блокирует,элемент И рабочего канала (в данном случае элемент И 19). Очевидно, что каждый из каналов может быть как ра40 бочим, так и резервным. Последнее определяется исходным состоянием триггера 20. аПервоначальная установка тригге45

5 ров 16 и 17 производится импульсом сброса на входе 23 и при необходимости может периодически повторяться с низкой частотой.

Таким образом, предлагаемый цифровой регулятор обеспечивает резервирование элементов системы, находящихся в наиболее тяжелых эксплуатационных условиях — первичных преобразователей, связанных непосредственно с исполнительным.двигателем. Это повышает надежность регулятора и обеспечивает получение определенного технико-зкономического эффекта в случае его применения;

1013907

1013907Умных.2

Вых. 8-1

Юьсл. d-E алых. роро 9

Вых. ц орм. 10 (цен <и<оЛи)

Вых. В-t

Ньц. 8.2

Вых. рорм. 9

Яаписьдвепа 18 алых. И 19

Вых. mpue. 16

Оых. триа 20

Вых. рорм. 10 (If 3 0 7ХФр)

Вых. В-т

Юых. 8-2 оих. iрорм. S

Запись Ecvem. 1 дых. И 1Ф дых.триг. 1б

Вых. mph. 26 бых.qîðì Ю (Ф О.ГХА)

Составитель С.Дунаев

Редактор Н.Джуган Техред В.Далекорей КорректорИ.tjулла

Закаэ 3015/55 Тираж 872 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035,- Иосква, Ж-35, Раушская, наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4