Самонастраивающееся устройство управления

 

САМОНАСТРАИВАЮЩЕЕСЯ УСТРОЙСТВО УПРАВЖНИЯ, содержащее блок управления режимом и блок усилителей, выходы которого соединены с выходами устройства управления, о т л и ч..а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности формирования управляющих воздействий, в него введены блок формирования сигнала маятников, блок синхронного детектирования, схема формирования строД-импульса, управляемый делитель иапряжения, блок дифференщ1рования , преобразователь напряжение - частота, два накапливающих сумматора, два инвертора-повторнтеля , два блока ключей, блок сравнения , цепной делитель напряжения, счет чнк, две резистивныжлатрицы, блок генератора, компаратор, элемент И, элемент ИЛИ, три кодовых преобразователя , блок вычитания, дешифратор, блок умножения, элемент ШШ-НЕ, блок определения знака слагаемых, блок вы борки-хранения, блок оперативной памяти , управляемый делитель частоты, кольцевой регистр и коммутатор, при этом первая группа входов устройства соединена с соответствующими входами блока формирования сигнала маятников, первый выход которого соединен с входом преобразователя напряжение частота и с первым входом первого блока ключей, выход которого соединен с входом первого инвертора-повторителя и с первым входом блока сравне- . ния, первьй выход которого соединен с управляющим входом первого инвертора-повторителя и с первым входом блока определения знака слагаемых, первый выход которого соединен с первым входом элдмента ШШ-НЕ, выход которого соединен со знаковым входом второго накапливающего сумматора, выходы которого соединены поразрядно с входами третьего кодового преобразователя и второй резистивной матрицы, выход которой соединен с входом второго инвертора-повторителя, выход коg торого соединен с входом второго блока ключей, выходы которого соединены с соответствующими входами блока выборки-хранения , первый выход которого соединен с вторым входом 0лока сравнения, второй выход которого соединен с управляющими входами блока оперативной памяти и блока вычитания , выход которого соединен с первым входом блока оперативной памяти, первый последовательный выход которого соединен с первым входом блока умножения и первым входом элемента ИЛИ, : выход которого соединен с вторым вхр-. дом блока умножения, выходы которого соединены поразрядно с входами второго кодового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом блока оперативной памяти, и тактовым входом второго накапливающего сумматора , выход старшего разряда которого

„Я0„„1130830 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUNVI

РЕСПУБЛИК, 3цр G 05 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К АВ ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3648129/24-24 (22) 29.09.83 (46) 23.12.84. Бюл. N 47. (72) В. С. Альтшулер, Л. Н. Волков, В. Н. Волнянский, А. В. Новгородский, В. М. Филатов, А. А.,Васюхно, и А. В. Орлов (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 416564, кл. G 01 С 19/38, 1974.

2. Гироскопические системы. Под ред. Д. С. Пельпора. Ч. 1, М., "Высшая школа", 1977 ;с. 22-23 (прототип). (54) (571 САИОНАСТРАИВАЮЩЕЕСЯ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее блок управления режимом и блок усилителей, выхоцы которого соединены с выходами устройства управления, о т л и ч..аю щ е е с я . тем, что, с целью повышения точности формирования управляющих воздействий, в него введены блок формирования сигнала маятников, блок синхронного детектирования, схема . формирования строб-импульса, управляемый делитель напряжения, блок дифференцирования, преобразователь напряжение - частота, два накапливающих сумматора, два инвертора-повторителя, два блока ключей, блок сравнения, цепной делитель напряжения, счет чик, две резистивных..матрицы, блок . генератора, компаратор,l элемент И, элемент ИЛИ, три кодовых преобразователяе блок вычитания, дешифратор, блок умножения, элемент KlH-HE, блок определения знака слагаемых, блок вы. борки-хранения, блок оперативной памяти, управляемый делитель частоты, кольцевой регистр и коммутатор, при этом первая группа входов устройства соединена с соответствующими входами блока формирования сигнала маятников, первый выход которого соединен с входом преобразователя напряжение— частота и с первым входом первого блока .ключей, выход которого соединен с входом первого инвертора-повторителя и с первым входом блока сравне- . ния, первый выход которого соединен с управляющим входом первого инвертора-повторителя и с первым входом блока определения знака слагаемых, первый выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со знаковым входом второI го накапливающего сумматора, выходы которого соединены поразрядно с вхо- ф дами третьего кодового преобразователя и второй резистивнай матрицы, выход которой соединен с входом второго инвертора-повторителя, выход которого соединен с входом второго бло- Я ка ключей, выходы которого соединены с соответствующими входами блока выборки-хранения, первый выход которо1еаф го соединен с вторым входом рлока сравнения, второй выход которого соединен с управляющими входами блока опрративной памяти и блока вычитания, выход которого соединен с первым входом блока оперативной памяти, первый последовательный выход которого соединен с первым входом блока умножения и первым входом элемента ИЛИ, Ф выход которого соединен с вторым вхо-, дом блока умножения, выходы которого соединены поразрядно с входами второго кодового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом бло ка оперативной памяти, и тактовым входом второго накапливающего сумматора, выход старшего разряда которого

Il соединен с управляющим входом второго инвертора-повторителя, вторая группа входов устройства соединена с соотФ ветствующнми входами блока синхронного детектирования и с первой группой

;входов блока дифференцирования, первая группа выходов которого соединена с третьей группой входов блока сравнения, третья группа выходов которого соединена с соответствующими входами блока управления режимом, выходы которого соединены с первой группой входов дешифратора, выходы которого соединены с параллельными входами блока умножения, первый выход блока генератора соединен с первым входом схемы формирования строб-импульса, выход которой соединен с тактовыми входами блока формирования сигнала маятников и блока синхронного детектирования, выходы которого соединены с второй группой входов первого блока ключей, третья группа входов которого соединена с второй группой выходов блока формирования сигнала маятников и второй группой входов блока дифференцирования, вторая группа выходов которого соединена с первой группой входов блока усилителей, выход преобразователя напряжение — частота соединен с тактовым входом первого накапли.чающего сумматора выходы котоP рого поразрядно соединены с входами первого кодового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, причем второй выход блока генератора соединен с первым входом элемента И, с тактовыми входами кодовых преобразователей и с тактовым входом счетчика, выходы которого соединены поразрядно с входами первой резистивной матрицы, выход. которой соединен с первым входом ком-. паратора, .выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с входом блока вычи30830 тания и третьим входом элемента ИЛИ, третий выход блока генератора соединен с тактовым входом кольцевого регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами коммутатора, выходы которого соединены с группами управляющих входов первого блока ключей, трех кодовых преобразователей, блока определения знака слагаемых, с второй группой входов элемента ИЛИ-НЕ, с управляющими входами блока оперативной памяти, управляемо-. го делителя частоты, второго блока ключей, второго накапливающего сумматора, блока выборки-хранения, с установочными входами блока умножения и с второй группой входов дешифратора, выход цепного делителя напряжения соединен с четвертой группой входов блока срав нения, четвертый выход которого соединен с выходом неисправности устройства, второй выход блока определения знака слагаемых соединен с управляющим входом первого накапливающего сумматора, выход старшего разряда которого соединен с вторым входом блока определения знака слагаемых, выход третьего кодового преобразователя соединен с третьим входом блока оперативной памяти, второй .последовательный вьмод которого соединен с тактовым входом управляемого делителя частоты, выход которого соединен с четвертым входом блока оперативной памяти,третья группа выходов которого соединена с управляющими входами управляемого делителя частоты, вторая группа выходов блока выборки-хранения соединена с второй группой входов блока усилителей, четвертый вы<од блока генератора соединен с тактовым входом коммутатора, выход управляемого делителя напряжения соединен с четвертым входом первого блока ключей, а выход первого инвертора-повторителя соединен с вторым входом компаратора.

Изобретение относится к области

4втоматического управления и вычислительной техники и может быть использовано в системах автоматическогс управления и регулирования для обра- 5 ботки информации, поступающей от дат чиков и выработки управляющих воздействий, в частности, для управления малогабаритным компасом, в зависимости от скорости объекта, широты места

3 11308 и направления кинетического момента гироскОпа.

11звестно устройство управления компанисом, содержащее датчики угла и момента, между которыми включен регу5 лятор, содержащий, последовательно соединенные устройство измерения модуля, устройство запоминания максимума, функциональный преобразователь, элемент сравнения и логический элемент, причем с вторым входом.логического элемента соединен выход устройства определения знака сигнала датчика угла, второй выход устройства измерения модуля соединен с вто- 15 рым входом устройства сравнения, а устройство определения знака охвачено обратной связью в виде линейного звена f1) .

Недостатком данного устройства является низкая точность выработки управляющего воздействия, что обусловлено недостаточными функциональными возможностями регулятора, Так, например, широтная и скоростная погрешности не компенсируются в данном устройстве. Кроме того, контур управления с использованием электромеханических.и аналоговых элементов обладает значительной температурой и времен.

30 ной н ест абильно стью .

Наиболее близким к предложенному техническим решением является самонастраивающееся устройство управления содержащее блбк управления режимом, 35 блок усилителей, выходы которого соединены с выходами устройства управления, блок электромеханических преобразователей и четыре аналоговых сумматора, причем блок электромеханичес- 40 ких преобразователей выполнен в виде синусно-косинусных преобразователей, интегрирующего механизма, аналогового перемножителя и трех масштабирующих преобразователей. В этом устройстве 45 точность формирования управляющих воз. действий выше, поскольку учитывается как скоростная, так и широтная коррекция (2) .

Однако известное устройство также 50 обладает недостаточной точностью, IIQ скольку управляющие воздействия формируются независимыми каналами, и воз мущения, вызывающие изменения крутизны характеристик устройства,.:приводят 55 к значительной погрешности компаса.

Кроме того, точность выработки управляющих воздействий ограничена разрезо шающей способностью электромеханических преобразователей, Функциональные возможности известного устройства также ограничивают точность управления, поскольку, с одной стороны, в нем отсутствует тангенсная коррекция, а с другой стороны дальнейшее усложнение алгоритма формирования выходных сигналов требует введения новых блоков и узлов. Все это приводит к увеличению веса и габаритов устройства, что является существенным недостатком для бортовой аппаратуры.

Цель изобретения — повьппение точно сти формирования управляющих воздействий.

Цель достигается тем, что в самонастраивающееся устройство управления, содержащее блок управления режимом и блок усилителей, выходы которого соединены с выходами устройства, введены блок формирования сигнала маятников, блок синхронного детектирования, схема формирования строб-импульса;, управляемый делитель напряжения, блок дифференцирования, преобразователь напряжение — частота, два накапливающих сумматора, два инвертора-повторителя, два блока ключей, блок сравнения, цепной делитель напряжения, счетчик, две резистивных матрицы, блок генератора, компаратор, элемент И,- элемент ИЛИ, три кодовых преобразователя, блок вычитания, дешифратор, блок умножения элемент ИЛИ-НЕ, блок определения знака слагаекъ х, блок выборки-хранения, блок оперативной памяти, управляемый делитель частоты, кольцевой регистт и коммутатор, при этом первая группа входов устройства соединена с соот- ветствующими входами блока . формирования сигнала маятников, первый выход которого соединен с входом преобразователя напряжение — частота и с первым входом первого блока ключей, выход которого соединен с входом первого инвертора-повторителя и с первым входом блока сравнения, первый выход которого соединен с управляющим входом первого инвертора-повторителя .и с первым входом блока определения знака слагаемых, первый выход которого соединен с первым входом элемента

ИЛИ.-НЕ, выход которого соединен со знаковым входом второго накапливающего сумматора, выходы которого соединены поразрядно с входами третье го кодового преобразователя и второй

5 1130 резистивной матрицы, выход которой со» г единен с входом второго инвертора-по. вторителя, выход которой соединен с входом второго блока ключей, выходы которого соединены с ооответствующи" ми входами блока выборки-хранения, 5, первый выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, второй выход которого соединен с управляющими входами блока оперативной памяти и блока вычитания, выход которого соединен с первым входом . блока оперативной памяти, первый последовательный выход которого соединен с первым входом блока умножения-. и первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, выходы которого со/ единены поразрядно с входами второ.го кодового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом блока оперативной памяти и тактовым входом второго накапливающего сумматора, выход старшего разряда которого соединен с управляющим входом второго инвертора-повторителя, вторая группа входов устройства соединена с соответсвующими входами блока синхронного детектирования и с первой группой входов блока дифференцирова39 ния, первая группа выходов которого соединена с третьей группой входов блока сравнения, третья группа выходов которого соединена с соответствующими входами блока управления режимом, выходы которого соединены с первой группой входов дешифратора, выходы которого соединены с параллельными входами блока умножения, первый выход блока генератора соединен с первым входом схемы формирования строб-импульса; выход которой.> соединен с тактовыми входами блока формирования сигнала маятников.;и блока синхройного детектирования, 45 выходы которого соединены с второи группой входов первого блока ключей, третья группа входов которого соединена с второй группой выходов блока формирования сигнала маятников и второй группой входов блока дифференцирования, вторая группа выходов которого соединена с первой группой входов блока усилителей, выход преобразователя напряжение — частота .соединен с тактовым входом первого накапли

55 вающего сумматора, выходы которого поразрядно соединены с входами перво го кодового преобразователя, выход

830 4 которого соединен с вторым входом, элемента ИЛИ, причем второй выход блока генератора соединен с первым входом элемента И, с тактовыми входами кодовых преобразователей и с тактовым входом счетчика, выходы которого соединены поразрядно с входами первой резистивной матрицы, выход которой соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с входом блока вычитания и третьим входом элемента ИЛИ, третий выход блока генератора соединен с тактовым входом кольцевого регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами коммутатора, выходы которого соединены с группами управляющих входов первого блока ключей, трех кодовых преобразователей, блока определения знака слагаемых, с второй группой входов элемента ИЛИНУ с управляющими входами блока оперативной памяти, управляемого делите.ля частоты, второго блока ключей, второго накапливающего сумматора, блока выборки-хранения,с установочными входами блока умножения и с второй группой входов дешифратора, выход цепного делителя напряжения. соединен,. с четвертой группой входов блока сравнения, четвертый выход которого соединен с выходом неисправности устройства, второй выход блока определения знака слагаемых соединен с управляющим входом первого накапливающего сумматора, выход старшего разряда которого соединен с вторым входом блока определения знака слагаемых, выхоц третьего кодового преобразователя соединен с третьим входом блока оперативной памяти, второй последовательный выход которого соединен с тактовым входом управляемого делителя частоты, выход которого соединен с четвертым входом блока опера-.- тивной памяти, третья группа выходов которого соединена с управляющими входами управляемого делителя частоты, вторая группа выходов блока выборки-хранения соединена с второй группой входов блока усилителей, четвертый выход блока генератора соединен с тактовым входом коммутатора, выход управляемого делителя напряжения соединен с четвертым входом первого блока ключей, .а выход первого инвертора-повторителя соединен с вторым входом компаратора, 113083

На фиг. 1 приведена структурная схема предложенного устройства управления; на фиг. 2 — блок формирова ния снгнала маятников; на фиг. 3— блок генератора, на фиг. 4 — схема формирования строб-импульса; на фиг. 5 — кодовый преобразователь;на фиг. 6 — управляемый делитель частоты; на фиг. 7 — блок оперативной памяти; на фиг. 8 — блок умножения; на фиг. 9 — блок определения знака слагаемых; на фиг. 10 — блок вычитания.

Самонастраивающееся устройство управления содержит блок 1 формирова- 15 ния сигнала маятников, блок 2 синхрон ного детектирования, схему 3 формирования строб-импульса, управляемый делитель 4 напряжения, блок 5 дифференцирования, преобразователь 6 напряжение — частота, первый блок 7 ключей блок 8 сравнения, цепной делитель 9 напряжения, первый накапливающий сумматор 10, первый инвертор повторитель 11, компаратор 12, блок

13 генератора, элемент И 14, счетчик

15, первую резистивную матрицу 16, блок 17 управления режимом, кодовые преобразователи 18-20, элемент ИЛИ

2l, блок 22 умножения, дешифратор

° 23, блок 24 вычитания, блок 25 определения знака слагаемых, элемент ИЛИНЕ 26, второй накапливающий сумматор

27, блок 28 оперативной памяти, управляемый .делитель 29 частоты, ком35 мутатор 30, кольцевой регистр 31, вторую резистивную матрицу 32, второи инвертор-повторитель 33, второй блок

34 ключей, блок 35 выборки-хранения и блок 36 усилителей, 40

Блок 1 содержит (фиг. 2) и идентичных каналов (по числу маятниковых датчиков в гирокомпасе, каждый из которых включает последовательно со 45 единенные предварительный усилитель

37, синхронный детектор 38, усилитель

39 постоянного тока, фильтр 40 и повторитель 41. Блок 13 генератора (фиг. 3) содержит генератор 42 имЬО пульсов делитель 43 частоты, эле1 мент И 44 и две схемы потенциал-импульс 45 и 46, каждая из которых содержит два D-триггера 47 и 48 и два элемента И-НЕ 49 и 50.

Схема 3 формирования строб-им55 пульса (фиг. 4) содержит элемент

И 51, счетчик 52, элемент И 53-, элемент И-НЕ 54 и инвертор 55.

0 8

Кодовые преобразователи 18-20 (фиг, 5) содержат реверсивный двоичный счетчик 56 и элемент И 57.

Управляемый делитель 29 частоты (фиг. 6) содержит R-S-триггер 58, элемент И 59, реверсивный счетчик 60 и линию 61 задержки, например, в виде одного или трех последовательно включенных инверторов.

Блок 28 оперативной памяти (фиг. 7) содержит инвертор 62, логический элемент 63, реализующий функцию 4 (2И)—

2ИЛИ, накапливающие сумматоры 64-69, кодовые преобразователи 70-75 (фиг. 5) и блок 76 элементов ИЛИ.

Блок 22 умножения (фиг. 8) содержит параллельный сумматор 77 и регист ры 78 и 79, причем выходы регистра

78 соединены с второй группой входов сумматора 77, а регистр 79 выполнен с последовательным входом (С).

Блок 25 определения знака слагаемых (фиг. 9) содержит блок 80 элементов И, элемент 81 сложения по модулю два (ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ), элемент ИЛИ

82, инвертор 83 и 0-триггер 84.

Блок 24 вычитания (фиг. 10) содержит счетчик 85, кодовый преобразова.тель 86, элементы И 87 и 88, инвертор 89.

Устройство работает следующим образом.

На входы устройства поступают амплитудно-моДулированные сигналы с маятниковых датчиков и датчиков широты, скорости и т.п., например, перемен.— ное или импульсное напряжение частоты 590 Гц. Эти сигналы преобразуются в постоянное напряжение в блоках 1 и 2 и затем в число-импульсный вид в блоках 7, 11, 12 и 14, в блоке 22 осуществляется умножение их иа коэффициенты или взаимное перемножение входных сигналов, а в накапливающем сумматоре 27 производится окончательное формирование кода управляющих воздействий, который затем преобразуется в аналоговую форму блоками 3236. Управление программой выработки управляющих воздействий осуществляет. ся блоками 17, 30, 31, перестройка которой .в зависимости от величин входных сигналов или скорости их изменения производится блоками 5, 8, 17, 23 °

Более подробно работу устройства можно пояснить на следующем примере его конкретной реализации для случая управления малогабаритным компасом.

9 1130 ,Пусть на вход блока 1 поступает сигнал Р ñ маятникового датчика гирокомпаса или с нескольких маятниковых датчиков (число маятниковых датчиков определяется конструкцией ком5 паса) ° После предварительного усиления.переменного сигнала маятника (усилителем 37) сигнал детектируется.

На тактовый вход детектора 38 поступает строб-импульс, поступающий также на блок 2 синхронного детектирования. В качестве опорного сигнала в схеме 3 (f<ä ) используется переменное напряжение питания датчиков(сигнал возбуждения). После детектирования сигнал вновь усиливается (усилителем 39 постоянного тока) и поступает на входы блоков 5 и 7 и фильтра

40 нижних частот с постоянной времени например 30-50 с и через повторитель

41 †;на блок 7 и преобразователь 6.

Входные. величины, не требующие усиления и фильтрации, например, :Vs nk

Vcosk (V -скорость объекта, k - -курс), поступают на входы блока 2, представ- ляющего собой набор (в данном случае

2) синхронных детекторов, тактируемых строб-импульсом, который формируется схемой 3 из Г „ . Счетчик 52 схемы 3 считает импульсы частоты генератора

42 блока 13, при этом номер i-го раз- ряда (фиг. 4) выбирается из условия

1 3 — Tct i 2 «с —.Т

ГН а 4 9 где t„„период следования импульсов генератора 42;

Т вЂ” длительность положительного импульса или полуволны опорного напряжения

Иаятииковые датчики и вращающиеся трансформаторы, формирующие сигналы

Vsink m Vcosk, запитываются переменным напряжением, а сигнал цд может формироваться из него кампаратором, второй вход которого соединен с шиной

"Общая точка", С приходом очередного импульса Г д снимается сигнал обнуления счетчика 52 и начинается его эа-i.. полнение (С - счетный или тактовый вход, V - -вход.,разрешения счета), При О появлении единицы в первом и i-м yas" ряде счетчика 52 через элемент 53 строб-импульс поступает на выход схемы 3, а при последующем появлении единицы во втором разряде счетчика 525 элементы 51 и 54 формируют нуль на его входе разрешения, и счет прекращается. По окончании очередного импуль

830 10 са счетчик 52 обнуляется через инвертор 55„

Управляемый делитель 4 напряжения представляет собой резистивную матри" цу, на входы которой подается напряжение питания с помощью переключателя (например, галетного), о положения которого зависит вы одной сигнал делителя 4, предназначенного для ручного ввода широты у, Блок 5 дифференцирования содержйт ряд дифференцирующих схем на базе опе. рационных усилителей (по числу входных сигналов блока), Например, на его вход поступает величина Р и Vcosk.

Обе производных поступают на блок 8, а сигнал J()34 поступает также на блок

36 и используется для выработки сигиала демпфирования маятника.

Иедленноменяющийся сигнал Р поГф ступает на вход преобразователя 6, выполненного, например, на базе аналогового интегратора с цифровой сбрат ной связью, и в сумматоре 0 накапливается величина, пропорциональная 5f3

Постоянная времени интегрирования выбирается иэ условия коррекции характеристики компаса порядка 4-5 ч. Сумматор 1О обнуляется,при эалуске устройства внешним сигналом, например, от кнопки, и выполнен в виде реверсив.

I ного счетчика, направление счета в котором определяется сигналом с блока

25. Параллельный код с выхода сумматора 10 поступает на вход кодового преобразователя 18 (фиг. 5), где преобразуется в число-импульсный код.

Поскольку преобразователь 6 осуществляет формирование частоты, пропорци" ональной непрерывно, возможно совпадение во времени его выходного импульса с импульсной командой, осущест вляющей перезапись выходного кода сум матора 10 в кодовый преобразователь

18. Для предотвращения этого, в случае, если преобразователь 6 не создает достаточной задержки. относительно выходных импульсов генератора 42, поступающих на тактовый вход преобразователя 6, на выходе преобразователя

6 устанавливается линия задержки, сме

màþùàÿ его выходные импульсы так, что они не совпадаюштс выходными импульса. ми генератора 42. Зта предосторожность, однако, не является обязательной, поскольку ввиду значительного времени интегрирования, преобразователь 6 может быть выполнен низкочасКи + К1 Jp < K )) sing +

К, Чз1п1с tgq (1)

К, (3 cosg+ К Vcosk (2)

3р

К„> + К,,3, (3) "гарц =

p,емцу

Здесь АДМ и ГДМ вЂ” соответственно ази5 мутальный и горизонтальныи датчики момента компаса.

Вычисление тригонометрических функций широты sing u cosg осуществляет11 11308 тотным, так что вероятность совпадения указанных импульсов становится достаточно малой.

Блек 13 генератора (фиг. 3) тактирует работу всего устройства. Основным его назначением является формирование двух сдвинутых друг относительно друга последовательностей импульсов на выходах схем 45 и 46.

Первая из них поступает на тактовый вход кольцевого регистра 31, .на выхо.дах которого имеются сдвинутые друг относительно друга последовательности импульсов, циклично повторяющиеся во времени. Например, для управления малогабаритным компасом разрядность регистра 31 выбирают порядка 39-42.

Все выходные последовательности импульсов регистра 31 (команды) поступают на коммутатор 30. На его другой вход поступает сигнал с выхода схемы

46, представляющий собой импульс в начале каждой команды. Коммутатор 30 осуществляет распределение команд на управляющие входы блоков устройства. Кроме. того, он .осуществляет формирование импульсных сигналов в нача. ле соответствующих команд, которые поступают на установочные входы блоков устройства. Коммутатор 30 может .быть выполнен различным образом, на, пример, в виде логической структуры формирование импульсных команд в ней осуществляется элементами И, на входы которых поступают соответствен

35 но выходные сигналы регистра 31, т. е. команды и импульс с выхода схемы 46, через инвертор, а объединение импульс ных команд и команд осуществляется элементами ИЛИ). Распределение ко40 манд может осуществляться также с помощью набора монтажных проводов или пульта.

Предположим, что формирование управлякнцих воздействий в устройстве

45 осуществляется по алгоритму

30 12 ся разложением в ряд. Пусть, например, второй член разложения cos tg поступает на вход сумматора 27 в 7-й команде. Тогда эта команда заводится на один из входов элемента 26, так что соответствукнцее слагаемое вычитается из содержимого сумматора 27. Таким образом, с выхода коммутатора 30 на управляющие входы блоков устройсТва поступают отдельные команды, группы команд, отдельные импульсные команды или группы импульсных команд например, для занесения информации в рег . гистр 78 блока 22), в соответствии с алгоритмом выработки управляющих воздействий (соответствующие связи изображены на фиг. 1 темными стрелка. ми1 . В простейшем случае коммутатор

30 выполняется в виде монтажных перемычек, осуществляющих реализацию функции монтажное ИЛИ, а импульсные команды вообще не формируются, при этом установку в нуль производят отдельными командами. Однако при этом несколько снижается быстродействие устройства.

На блок 7 ключей поступают все . входные величины устройства управления(P 1 3 Vsink, Vcosk f ) в Виде постоянного напряжения. Блок 7 выполнен в виде набора ключей (в рассматриваемом случае пяти), выходы которых объединены, а управляющие входы соединеньг с соответствующими выхо" дами коммутатора 30. Например, если на вход сумматора 27 величина К P должна поступать в 17-й команде, 17-я импульсная команда заводится на управляющий вход, кодового преобразов".— ,теля 19, а 16-я команда — на упр".i ляющий вход ключа в блоке 7, на вход которого поступает величина P..

При положительном знаке Р эта величчна через ключ блока 7 и инвертор-повторитель 11 поступает.на вход компара тора 12. Во второй половине 16-ой команды на его второй вход поступает пилообразное напряжение с матрицы 16.

В результате на вход схемы 14 с компаратора 12 поступит положительный им пульс длительностью от начала 16-ой команды до момента равенства сигнала и выходного напряжения матрицы 16, т,е, в течение времени, когда выходное напряжение блока 7 превышает напряжение с матрицы 16. При этом сле- дует учесть, что до начала 16-ой команды вход инвертора-повторителя 11 разомкнут, а на первый вход компара13 11308 тора 12 через суммирующий резистор подается смещение, препятствующее его случайцаму срабатыванию в это время. На выходе схемы 14 и 16-й команде получится пачка импульсов, поступающая через схему 21 на тактовый вход блока 22, так что в конце

16-ой команды на его выходе формиру-" ется параллельный код, прапорциональ" ный К, Р.

1О

Счетчик 15 заполняется частотой с выхода схемы 44 непрерывно и не обнуляется внешним сигналом, а переполняется в конце каждой команды. При отрицательном напряжении. 8 на, выходе блока 7 по управляющему сигналу с блока 8 инвертор-повторитель ll инвертирует величину P, так что блок

22 оперирует всегда;с абсолютными значениями величин.

2О

Коэффициенты К« форьа руются.дешиф е1 ратором 23, выполненным, например, на логических ИМС 564 серии. На его входы поступают команды, в которых необходимо занести коэффициент в регистр 79 блока 22 (например, 16-ая команда) и сигналы управления режимом работы с блока 17, так что соответствующий коэффициент появляется на выходе дешифратора 23 в соответствующей команде(например, К,; — в 16-й), а .величина. коэффициента может изменяться в зависимости от режима работы компаса {АП, ГА, ГК). Значения коэффициентов К" рассчитываются при

11 проектировании компаса из условия обеспечения устойчивости и точности.

Например, если коэффициент К 1 равен 66 и должен появиться в режиме

ГК в 16-й команпе, эта команда и сигнал ГК с блока 17 объединяются по

4Î схеме И и подаются на входы второго и седьмого (2 + 64 =. 2 + 2 )элемен-6 тов ИЛИ их число онределяется разряд ностью устройства) .

Если же сигнал режима ГА обьеци!

5 нить с 16-й командой и подать на вход только седьмого элемента ИЛИ, коэффициент К11 в режиме ГА будет ра" вен 64 и т.д.

Параллельный двоичный коц с выхогарегистра 79 поступает на входы А параллельного сумматора 77 блока 22.

Число-импульсный код с выхода схемы

21 поступает на тактовый вход регист= ра 78 (предварительно установленного

Я в нуль„ например, в 15-й команде).

Запись в регистры 78 и 79 осуществляется по фронту импульса на тактовом

30 14 входе. В результате коэффициен К„ суммируется сам с собой столько раз сколько импульсов в пачке, поступающей на тактовый вход регистра 78.

В случае необходимости между выходами регистра 78 и входами сумматора 77 устанавливается задержка па длительность фронта выходного импульса схемы

21, если задержка сумматора 77 мень-1 ше этой длительности.

Ниже приводится примерный алгоритм выработки управляющих воздействйй (" " — число, - — пересылка)1

1 1" 24

2. установка нуля 28 (64-69) ! t »1

3. 1 — 69

4. "1" — 22. "103™ — 22

5. "103" — «27,, "О" 78, 79, 7".

6.,".У 78

7. "-ц "=27, 64., "О" 78

8. 1соз = 66, "230tt -- 79

Iii tf, У8 10. "230 " 27, "О" =-.78, 79, I

l1. ф 78.

12. "Я " — 65, "191" †-79

14. "191ф " = 27, "0" — 78

"з1п(" 67 К " —.= 79 и ц Р

" Π" — 29

s I flig. 29 до 32-й команды, P . 78 it 0 it „»

17. К«Р" 64, "О" =27, 78, 79 "cos p" 79

18. "К, " » 78

19. "K>, P соз(27, "О 78

К 9.

21. "К Vcosk" = -- 27

И„Q «, — ВЫХ

23. "О" — 27

24.

25. "0" — 78, "К " — 79 у Ilg tt 27 tt0tt у8

Ф, 1К 11 » 79

33

48. ) p " 78

29, " К. Jp " — 27, "0" — 78, 37 У(ift 79 Ф

30. пз1пф "78 . "К з1п y " 27 "О" - 78., "К, "= 79

14, 1у 1,п 78) "0 64

33, "К, - >ts ink" 65, "0" - «

79, "йяЦ " ==79

"К1 Чз1пР

35 ° . К, Vs nk" t "9 Я

"1 6М

l5 11308

78, О!! ВЫХ, !! IIМ !!ит

"0" 2.7

37. "К U " 27 "0" 78 !! ЛИТ ПИТ,! э

38 К I, U и! KDHTPDJlb

В регистр 79 поступают не только коэффициенты К;, но и величины из ! блока 28 (на последовательный вход регистра 79) ..

Блок вычитания 24 преобразует величину ц и и которая поступает -! ! в блок 28. При этом =, ф с 43 (= (90-Ч1! g> 45о

Это позволяет ограничиться двумя членами разложения тригонометрических функций широты. Блок 24 представляет собой последовательно соединенные реверсивный двоичный счетчик 85 и кодовый преобразователь 86, причем на счетный вход счетчика 85 с элемента

14 через элемент 87 поступает широта а на второй вход элемента 87 поступает первая команда из блока 30.

На знаковый вход счетчика 85 заведен сигнал с второго выхода блока 8 сравнения (в блоке сравнения этот выход 25 соединен с выходом компаратора, осуществляющего сравнение напряжения

U с опорным напряжением U4>о так что положительный сигнал формируется

Ч при Ч" ь 45 ),а на D-вход счетчика по-ступает код, пропорциональный величине 90 (например, с перемычек на шины питания и общую точку) . Вход же раз- . решения записи счетчика 85 соединен с выходом схемы 88 совпадения, на

35 перВый вход которой заведена первая импульсная команда, а на второй— второй выход блока 8 через инвертор

89, TGK MTQ IIPH Q< 45 B 6JIoK 28 llo ступает ц, а при с 45 -(90- }..

Блок с1 представляет собой набор

1 компарато ров . Первый компар ат ор в блоке 8 сравнивает сигнал на первом входе блока 8 с потенциалом общей точки определяя таким образом знаки

Ф

45 всех входных величин (кроме знака С <, который задается извне, например, с помощью тумблера), поступающих на первый вход блока 8. На второй компаратор блока 8 через его второй

5О вход поступает сигнал К„„ (U . поступает наряду с другими

Ilail входными сигналами через блоки 7, 12, 14, 21, 22,, 19, 27, 32, 33, 34 и 35 (см алгоритм) и в блоке 8 сравнива55 ется с номинальным значением (заданным) К U . При возникновении

ЧИт lier ° неисправности (вычислительная величина К ° О меньше опорной) второй й!!т лиг

30 16 компаратор блока 8 выдает сигнал неисправности (выход 4 блока 8), И, наконец, в блоке 8 сравнивается и вы- ходных сигналов блока 5 с напряжениями на и выходах делителя 9, формиру. ющего пороговые значения. Например, в блоке 8 может осуществляться сравI нение величины dVcosk/dt с пороговым значением для определения наличия циркуляции объекта и перевода компаса в режим гироазимута (ГА). Кроме того, в блоке 8 анализируется скорость изменения сигнала и других входных величин для управления режимом работы устройства через блок 17.

Блок 17 представляет собой дешифратор, выполненный, например, на ИИС

564 серии, на входы которого поступают потенциальные сигналы с блока 8 и пульта управления (АП, ГА, ГК) по которым блок 17 формирует потенциальные сигналы, поступающие на первую группу входов дешифратора 23. Таким образом, блок 17 и дешифратор 23 представляют собой по существу двухступенчатый дешифратор, построенный по стандартной схеме.

Например, если, находясь в режиме

ГК, компас при достижении определеннои широты или возникновении циркуляции должен автоматически переключаться в режим ГА, последний передается на выход блока 17 и с его входа не непосредственно, а через элемент

ИЛИ на второй вход которого посту9 а пает сигнал ГК и Ц о 80, сформированный элементом И из соответствующих входных сигналов блока 17. Аналогич- . но формируются и другие условия, о!сс печивающие самонастройку устройства управления.

Кодовые преобразователи 18-20 (фиг. 5) предназначены для преобразования параллельного двоичного кода в число-импульсный. Преобразование начинается с поступления импульсной команды на вход, разрешения записи (V) реверсивного двоичного счетчика 56,. на D-входы которого поступает параллельный код. При этом на выходе переполнения счетчика 56 появляется высокий уровень и начинается вычитание импульсов генератора 13 из его содержимого (до установки его в нулевое положение).

Блок 25 (фиг. 9) по своему функциональному назначению также является дешифратором, на входы которого посту. пают знаки входных величин из блока 8

1130830

18 и соответствующие команды из блока 30 и отличается от блока 17 и дешифратора 23 лишь наличием элемента 81. Если знак данной входной величины определяет знак данного слагаемого в команде, эта команда и знак (через инвертор 83) поступают на вход соответствующего элемента блока 80, а если знак слагаемого определяется знаком двух входных величин, используется элемент 81 сложения по модулю два.

Например, в 35-й команде знак слагаемого определяется сложением по модулю два знаков величин (и Нз1п1с, а в 27-й команде — знаком Vcosk. Соответственно 27-я команда заводится на один из элементов И блока 80 вме-. сте со знаком Vcosk,(причем плюсу соответствует логическая единица), а в 35-й команде знак /з1nk посту" пает на элемент 81. Если знак слага-емого не зависит от входной величины и является отрицательным(-q для разложения cos q ), соответствующая команда подается непосредственно на вход элемента 26. Кройе того, блок

25 включает 0-триггер 84, осуществляющий запоминание знака Р > управляющего направлением счета накапливающего сумматора 10. ЗО

Накапливающий сумматор 27 представляет собой реверсивный двоичный счетчик, на вход разрешения счета ко торого поступает сборка по ИЛИ команд, в которых необходимо произвес- 35 ти суммирование по программе (с выхода соответствующего элемента ИЛИ блока 30).

Блок 28 (фиг. 7) помимо накапливающих сумматоров 64-69 содержит блок 76 элементов ИЛИ и элемент 63, реализующий логическую функцию..4(2И)

2ИЛИ, так что при g а 45, sing записывается в сумматор 67,, а соз( в сумматор 66. При g v 45о,. sin(90- ) записывается в сумматор 66, а

cos (90 - p ) "в сумматор 67. На каж" дый кодовый преобразователь 70-75 за водится соответствующая им.":.ульсная команда (или их сборка по ИЛЛ, если в проц се формирования управляющего воздействия выход соответствующего накапливающего, сумматора используется неоднократно и частота с генератора

13. На входы разрешения счета сумма-" торов 64-69 поступают команды (или их сборки по ИЛИ) с выхода каммута-* тора 30. Таким образом, в блоке 28 осуществляется хранение промежуточных результатов.

Управляемый делитель 29 (фиг. 6) начинает деление частоты по сигналу

{команде) íaS-входе триггера 58, по которому частота (пачка импульсов, пропорциональная sin p с блока 28 через элемент И 59 поступает на счет.

/ 1 ный вход реверсивного счетчика 60. (предварительно обнуленного по R" входу предыдущей командой). По окончании импульса обнуления, поступающего с блока 30, в счетчик 60 по 0входам автоматически записывается код cosset после чего начинается вычитание до нуля,. снова запись через инвертирующую линию 61 задержки (V вход синхронизации записи по 0-входам) и т.д., так что частота импульсов на выходе делителя 29 (выход линии 61 задержки) пропорциональна

tg ((. Делитель 29 прекращает работу в момент поступления команды на Rвход триггера 58.

Блок 34, как и блок 7, содержит набор ключей по числу программно фор мируемых выходных величин. Входы всех ключей H блоке 34 соединены с выходом инвертора-повторителя 33, а выходы — с входами блока 35, На управляющие входы ключей поступают соответствующие команды (в данном случае 22, 36 и 38-H ). Эти же команды поступают на управляющие входы блока

35, содержащего ряд схем выборки-хранения, построенных, например, на операционном усилителе и емкости и осуществляющих запоминание выходного на. пряжения соответствующего ключа блока

34 на длительность цикла (38 команд)

Каждая схема выборки-хранения стробируется одной из указанных команд, Сигналы с выхода блока 35 усиливаются соответствующими усилителями мощ-ности блока 36 и при необходимости иодулируются опорной частотой (модулятор устачавливается на. входе усилителя мошности). Выходные напряжения

Ой,„, О.,,. Н,,, + (последнее напряжение поступает на блок 36 из блока 5) поступают на соответствующие датчики моментов и обмотку демпфирования маНТНННа Величина Кр," пит с блока 35 поступает в блок 8 для сравнения с опорной величиной.

Предлагаемое устройство является

Dpoi раммируемым H Q63Iapaev BtHpoKHMH функциональными DG 3NozcHo c THMH, Это

113083 в свою очередь, обеспечивает максимальное приближение к реальным значениям угловых скоростей географичес кого трехгранника. Таким образом, - повышение точности формирования управляющих воздействий достигается, в первую очередь, за счет расширения функциональных возможностей устройства управления и усложнения его пе— редаточной функции. 10

Кроме того, точность формирования управляющих воздействий в предложенном устройстве вьппе, чем в известном. за счет дискретного представления данных в процессе обработки, что повышает термостабильность устррйства, устойчивость к возмущающим воздействиям. В то же.время весьма существенным является представление информации в число-импульсном виде, а..не в виде 20 параллельного двоичного кода. Это обеспечивает, с одной стороны, снижение потребляемой мощности и аппаратур. ных затрат, особенно в случае выполнения цифровой части устройства на интегральных микросхемах с К-МОП

0 20 структурами (например 564 серии), à с другой — повьппение помехоустойчивости устройства к кратковременным и интенсивным помехам, могущим вывести гирокомпас из устойчивого состояния.

Учитывая соотношение инерционности гирокомпаса и быстродействия устройства с число-импульсным представлением информации, оптимальным является использование предлагаемого устройства для управления малогабаритны ми компасами средней точности.

Число-импульсное представление информации позволяет также минимизировать число связей, а следовательно, и паяных соединений, что способствует повышению надежности устройства.

Таким образом, в предложенном устройстве преимущества программного дискретного управления (точность, термостабильность и т.д.) сочетаются с низкой потребляемой мощностью, высокой помехоустойчивостью и надежностью, обусловленными число-импульсным представлением информации.

1130830 1!30830

Фиа 2

Фиг. У

Фиг.5

СИ

KgH

C R

НОЧ

Фиг.б

1130830

1130830

СЗО

Рб (м

Фиг. 70

Заказ 9609/34

Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

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

Составитель А. Лащев

Редактор Т. Кугрьппева Техред Т.Фанта Корректор Е. Сирохман