Устройство для цифрового позиционного управления

 

УСТРОЙСТВО для ЦИФРОВОГО ПОЗИЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее блок задания программы, датчик положения , подключенный выходами к первому входу регулятора положения, первый выход которого через преобразователь кода соединен с входом блока управления следящим приводом, и первый управляемый делитель частоты, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены второй управляемый делитель частоты, реверсивный счетчик, .блок задания ускорения и сумматор, подключенный.выходами к первым входам первого управляемого делителя частоты , вторые входы которого соединены с выходами второго упраиляеМого делителя частоты, подключенного п врвыми входами ко вторым выходам регулятора положения, вторыми входами - к выходам блока задания ускорения, третьими входами - к первому вкоду устройства , входы сумматора соединены с вькодами реверсивного счётчика, первый и второй выходы блока задания программы соединены со вторым и третьим входами регулятора положе / ния соответственно, а вход блока задания программы - со вторым входом устС ройства, третий вход которого подключен ко второму входу преобразователя С кода, третьи входы которого соедине .ны с выходами реверсивного счетчика.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Ой

РЕСПУБЛИК

09) 01) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ1 "

Н АВТЮРСИОМЪ СВИДЕТВЧЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3445549/18-24

{22) 28.05.82 (46) 07.04.84. Бюл. Й 13 (72) Г.А. Найденов, В.В. Дашкевич, В.Н. Филиппович и В.И. Астапов (53) 621 503.55(088.8) (56) 1. Батоврин Н.А. и др. Цифровые системы управления электроприводами.

Л., "Энергия", 1977, с. 241.

2. Авторское свидетельство СССР

11» 618719, кл. Q 05 В 7/00, 1976

{ттоототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО

ПОЗИЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее блок задания программы, датчик положения, подключенный выходами к первому входу регулятора положения, первый выход которого через преобразователь кода соединен с входом блока управления следящим приводом, и первый управляемый делитель частоты, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в не3(5)) 605 В!9 18 G05 В 7 0

ro введены второй управляемый делитель частоты, реверсивный счетчик, блок задания ускорения и сумматор, подключенный. выходами к первым входам первого управляемого делителя частоты, вторые входы которого соединены с выходами второго управляемого делителя частоты, подключенного первы- ми входами ко вторым выходам регулятора положения, вторыми входами - к выходам блока задания ускореиия, третьими входами - к первому вкоду ус1 ройства, входы сумматора соединены с выходами реверсивного счетчика, первый и второй выходы блока задания программы соединены со вторым и g третьим входами регулятора положения соответственно, а вход блока задания программы. - со вторыее входом устройства, третий вход которого подключен ко второму входу преобразователя кода, третьи входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика..

1084740

Изобретение относится к цифровым позиционным устройствам управления и может быть использовано в различных системах автоматического управления, применяемых в самых различных 5 областях промышленности.

Известна цифровая система управления, содержащая последовательно соединенные задающее устройство, сравнивающее устройство (сумматор), 10 регистр управления, преобразователь код-напряжение, корректирующее устройство, усилительно-преобразовательное устройство, исполнительный двигатель, механически связанный через 15 редуктор с кодовым датчиком, выход которого подключен к входу сравнивающего устройства и блока синхронизации (11 .

Недостатком данной системы управ- 20 ления является возможность перерегулирования, так как к исполнительному двигателю прикладывается напряженИе,, зависящее от величины рассогласования.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство.для торможения позиционного привода, содержащее последовательно соединенные блок задания программы, регулятор положе- 50 ния (первый блок сравнения), управляемый делитель частоты, счетчик, блок управления следящим приводом (второй блок сравнения, датчик скорости, усилитель мощности, исполнительный двигатель), датчик пути, выходом подклю" ченный к входу регулятора положения f2) . ю

Недостатками известного устройства являются узкий класс решаемых задач

40 и сложность технической реализации.

Это обусловлено тем, что момент начала торможения определяется моментом равенства оставшегося пути перемещения заранее определенному зна45 чению пути торможения,а поэтому такие устройства могут быть использованы только для управления объектами, величина перемещения которых больше удвоенного пути разгона и которые исключают возможность возникновения перерегулирования, для точного воспроизведения заданной зависимости фазовых координат системы необходимо задать и точек переключения,предварительно рассчитав код координаты каждой точки; для перехода к новой зависимости фазовых координат систе2 мы необходимо заново рассчитать коды координат каждой точки переключения.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для цифрового лозиционного управления, содержащее блок задания программы, датчик положения, подключенный выходами к первому входу регулятора положения, первый выход которого через преобразователь кода соединен с входом блока управления следящим приводом, и первый управляемый делитель частоты, введены второй .управляемьв» делитель частоты, реверсивньп» счетчик, блок задания ускорения и сумматор, подключенный выходами к первым входам первого управляемого делителя частоты, вторые входы которого соединены с выходами второго управляемого делителя частоты, подключенного первыми входами к вторым выходам регулятора положения, вторыми входами — к выходам, блока задания ускорения, третьими входами — . к первому входу устройства, входы сумматора соединены с выходами реверсивного счетчика; первый и второй выходы блока задания программы соединены с вторым и третьим входами регулятора положения соответственно, а вход блока задания программы — со вторым входом устройства, третий вход кОтОрОго пОдключен ко Второму входу преобразователя кода, третьи входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство включает блок 1 задания программы, реверсивный счетчик 2, элемент ИЛИ 3, блок 4 сравнения, реверсивный счетчик 5, блок 6 сравнения, блок 7 сравнения, коммутатор 8, элемент И-HE 9, блок 10 задания ускоренИя, реверсивный счетчик 11, элемент ИЛИ 12, элемент 13 задержки, реверсивный счетчик 14, элемент ИЛИ 15, элемент И-НЕ 16, элемент 17 задержки, реверсивньп счетчик 18, сумматор 19, преобразователь 20 кода, блок 21 сравнения, усилитель 22 мощности, датчик

23 скорости, исполнительный двигатель 24, объект 25 управления, датчик 26 положения, регулятор 27 полокения, второй управляемый делитель

28 частоты, первый» управляемый дели-.

1084740 тель 29 частоты, блок 30,управления следящим приводом.

В качестве датчика в устройстве используется пикриментальный датчик.

Датчик устанавливается на объекте перемещения. С выхода датчика посту-. пает последовательность импульсов по одному нз двух информационных выходов (первому или второму, в за- . висимости от направления движения).

В блоке 1 задания программы (ОЗУ) хранятся значения координат точек

° позиционирования Х и величины заданного пути разгона Х „ . Блок 4 сравнения сравнивает эйачение заданной координаты точки позиционирования Х со значением текущей координаты К объекта управления и определяет величину рассогласования + (фХ), Реверсивный счетчик 2 накаплива« ет величину текущей координаты. В реверсивный счетчик 2 и 5 информация заносится последовательно. Блок

6 сравнения сравнивает величины заданного и текущего пути разгона и в момент их равенства формирует сигнал окончания разгона, определяющий момент выхода объекта 25 управления на допустимые значения скорости.

Блок 7 сравнения сравнивает величину рассогласования (ИХ) и величи- . ну текущего пути разгона и в момент их равенства формирует сигнал начала торможения. Реверсивный счетчик

5 накапливает при разгоне величину . текущего пути разгона. Коммутатор.

8 подключает выход элемента 3 ИЛИ в зависимости от состояния своего первого и второго входа к одному из своих выходов (см. таблицу) и может быть реализован на микросхемах серии K155 °

Второй упРавляемый делитель 28 4> частоты осуществляет деление последовательности импульсов в режиме разгона и торможения на коэффициент, который задается блоком 10. Блок 10 задания ускорения служит для хране-,,ния кодов коэффициентов деления.

Первый управляемый делитель 29 частоты осуществляет квадратичное.при образование частоты. Реверсивный счетчик 18 служит для задания кода требуемого значения скорости объекта управления. Сумматор 19 и элемент.

И-НЕ 16 предназначены для задания коэффициентов деления управляемого делителя 29 частоты. Преобразователь

20 кода (ЦАП) преобразует цифровой сигнал, например, в аналоговую форму при использовании в качестве датчика скорости тахогенератора постоянного тока. Блок 21 сравнения, усилитель 22 мощности, исполнительный двигатель 24, датчик 23 скорости образуют контур регулирования по скорости. Датчик 26 положения формирует последовательность импульсов текущего положения, которая при перемещении вправо поступает на первый вход реверсивного счетчика 2 и на второй вход при перемещении влево.

Блок 10 — это блок памяти с жест.ким алгоритмом работы, например,, программные переключатели, иа втором входе "1" элемента ИЛИ разрешает прохождение информации иа информационные входы счетчика 11.

Устройство работает следующим образом.

С включением источника питания низким уровнем логического сигнала, поступающего на входы элемента 9 и

16 И-HE блокируется задание коэффициентов деления первого и второго. управляемого делителя частоты 28 и

29, на вход "Установка нуля" счетчиков 2, 5 и 18 поступает положительный импульс,. устанавливающий их в нулевое состояние,. а с небольшой задержкой в счетчики 11 и 14 отрицательным импульсом, поступающим на их входы, записывается информация с выходов элементов И-НЕ 9 и 16. Поскольку на управляющих входах элементов И-НЕ 9 ,и 16 низкий уровень (блокирования), то на всех их выходах единицы, что соответствует коэффициенту деления, равному единице.

° .

В соответствии с алгоритмом рабо :: ты устройства блоком 1 задания программы по- команде от внешнего устройства осуществляется задание координаты требуемой позиции Х и величины заданного пути разгона X>, поступающие на первые входы блока 4 и 6 сравнения соответственно. Предположим, что

Хз 2Хзп а на в оде блока 10 задания ускорения все единицы, что

3 соответствует коэффициенту деления управляемого делителя 28 частоты, равному единице. В результате сравнения заданной координаты точки пози" ционирования Х> с величиной текущей координаты Х, поступающей с вы1084740 хода реверсивного счетчика 2, на вы- ходе блока 4 сравнения появится код величины разности, знак которой определяет направление перемещения объект та 25 управления и поступает на первый вход преобразователя 20 кода.

Абсолютная величина разности (ДХ) поступает на первый вход блока 7 сравнения, на второй вход «оторого поступает величина текущего значения пути разгона Х, равного в нулевой момент временй нулю. В результате их сравнения на выходе блока 7 сравнения появится низкий уровень сигнала управления коммутатором 8.

В блоке 6 сравнения сравниваются величины заданного Х „ и текущего

Х> пути разгона. В результате на выходе блока 6 сравнения появится низкий уровень. Таким образом, на входе-коммутатора 8 устанавливается код 00, соответствующий подключению выхода элемента ИЛИ 3 к своему первому выходу, что соответствует режи-, му разгона. Поступающая "1" от внешнего устройства на вход элементов

И-НЕ 9 и 16 снижает блокировку, а положительный уровень, поступающий на второй вход преобразователя 20

I кода осуществляет задание первой ступени скорости объекта 25 управления (высокий уровень на втором входе преобразователя хранится до момента поступления первого импульса на счетный вход счетчика 18). В резуль- З5 тате на выходе блока 21 сравнения появляется разностный сигнал, приводящий в движение объект 25 управления в соответствии с определенным блоком 4 сравнения направлением перемещения. Датчик 26 положения в зависимости от действительного направления перемещения объекта 25 управления формирует последовательность импульсов по .одному из своих выходов, например по первому. Импульсы от датчика положения поступают на вход

"Прямой счет" счетчика 2, увеличивают его содержание и через элемент

ИЛИ 3, первый выход коммутатора поступают на вход"Прямой счет" счет- . чика 11. Так как в счетчике !1 записаны все единицы, то первый импульс на его счетном входе формирует на выходе "Прямой перенос" Р 1 отри цательный импульс, который поступает е N на вход Прямой счет счетчика 14 и с небольшой задержкой осуществляет за- пись коэффициента деления, хранящегося в блоке 10 задания ускорения.

Поскольку в счетчике 14 записаны все единицы, то первый импульс на- его

4 И входе Прямой счет проходит на выход ,Прямой перенос Р1, который поступает

I на вход Прямой счет счетчика 18 и

Ф. устанавливает в нем число равное единице (код 0 ... 0001), что соответствует первой ступени задания скорости. Код 0 ... 0001 поступает на третий вход преобразователя 20 кода и на первый, второй входы сумматора

19, выполняющего функцию умножения на два (а х 2). Результат умножения росредством элемента 16 И-НЕ инвертируется и поступает на информационные входы Ао ... Ан счетчика 14, и задержанным импульсом с выхода элемента

17 задержки записывается в счетчик

14. По мере перемещения объекта 25 управления последующие импульсы от

I датчика 26 положения аналогичным об-, разом проходят через элемент ИЛИ 3, коммутатор 8 и счетчик 11 на вход .

"Прямой счет" счетчика 14. В момент прихода четвертого импульса на выходе переноса Р счетчика 14 появляется второй импульс, который устанавливавает в счетчике 18 код 0 ... 00010, соответствующий второй ступени скорости перемещения объекта 25 управ1 ления и коду 1... 1011 на входах Ао.. °

Ап счетчика 14 и .с небольшой задержкой осуществляет параллельную запись в счетчике 14 кода 1 ... 1011. В этом случае импульс переноса на выходе Р1 счетчика 14 появится в момент поступления девятого импульса на его счетный вход. Импульс переноса поступает на счетный вход ".Прямой счет" счетчика

18 и устанавливает в нем число 0 ...

0011, соответствующее третьей ступени задания скорости объекта 25 управления. После умножения на 2 числа.0 ... 0011 и его инвертирования на входы Ао ... Ап счетчика 14 поступает число 1 ... 1001, которое заносится в счетчик 14 третьим импульсом с вьмода переноса. Четвертая ступень задания скорости перемещения объекта

25 управления будет установлена в момент прихода 16-го .импульса на счет. ный вход счетчика 14, патая — в момент прихода 25-го, шестая — в момент прихода 36-ro седьмая - в момент прихода 49-го и т.д.

1084140

Состояние входов

Вход коммутатора аваев

2

Торможение

Разгон

Подключен ,третий

2 . вход к выходу

Посто янная скорость

В момент равенства величины те кущего пути разгона Х Л величине заданного значения пути разгона Х

31 на выходе блока 6 сравнения устанавливается высокий уровень, который отключает третий вход коммутатора 8 от его выходов, что соответствует переходу объекта 25 управления на режим движения с постоянной скоростьк

Импульсы от датчика 26 положения аро- о должают поступать на счетный вход счетчика 2 и в момент равенства оставшейся величины перемещения теку« щему пути разгона, на выходе блока 7 появляется высокий уровень, который подключает выход элемента ИЛИ 3,. ко второму выходу коммутатора 8. Начинается режим торможения, который проходит в обратной последовательности режиму разгона. Если же вели-. чина перемещения меньше либо равна удвоенному заданному пути разгона, то движение объекта 25 управления происходит без движения с постоянной скоростью по треугольному

:закону изменения скорости. з

Если же коэффициент деления управляемого делителя 28 частоты больше единицы, то это приводит к уменьшению ускорения объекта 25 управления.

В предлагаемом устройстве переход к новому соотношению фазовых координат достигается посредством изменения коэффициента деления второго управляемого делителя частоты и величины заданного пути разгона, возможность перемещения на величину меньше либо равную удвоенной величине заданного пути перемещения позволяет при воэникновенйи перерегулирования отрабатывать его величину .

П р и м е ч а н и е. Х - безразлично какое состояние.

1084740

Заказ 2000/41

842 Подписное

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