Задающее устройство для цифрового следящего привода

 

ЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО СЛЕДЯЩЕГО ПРИВОДА, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, последовательно соединенные первые блок коммутации и реверсивный счетчик, последовательно соединенные вторые блок коммутации и реверсивный счетчик, а также формирователь управляющих сигналов , первый выход которого подключен к первым входам блоков коммуг тации, причем выходы реверсивных счетчиков соединены с соответствующими выходами задающего устройства , отличающееся , тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в устройство введены триггер, задатчик начальных условий и последовательно соединенные арифметико-логический блок и цифровой элемент задержки, выход которого подключен к первому входу формирователя управляющих сигналов, а второй вход - к выходу генератора импульсов, причем выход формирователя импульсов соединен с вторыми входами первого и второго блоков коммутации, первый и второй выходы задатчика начальных условий - соответственно с вторым входом первого реверсивного счетчика и с третьим входом цифрового элемента задержки, выходы первого и (Л второго реверсивного счетчиков соответственно с первым и вторым С входами арифметико-логического блока , подключенного третьим входом S к второму выходу формирователя управляющих сигналов, первый вход задающего устройства соединен с первым входом триггера, подключенного вькодом к второму входу формирова4 4 теля импульсов, и с третьим входом первого реверсивного счетчика, вто-/ рой вход задающего устройства - с О 00 00 вторым входом триггера, а третий вход задающего устройства - с четвертым входом первого реверсивного :счетчика и с вторыми входами второго реверсивного счетчика и формирова теля управляющих сигналов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ф(59 G 05 В 19/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3648889/24-24 (22) 04. 10.83 (46) 07-.03.85. Бюл. В 9 (72) Н.Н. Макаров, М.Я. Эйнгорин и О.И. Колотилкина (71) Горьковский исследовательский физико-технический институт при

Горьковском государственном универ ситете им. Н.И. Лобачевского (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское, свидетельство СССР

В 527837, кл. Н 04 N 3/30, 1975.

2 ° Авторское свидетельство СССР

N2 686018, кл. G 05 В 19/18, 1977 (прототип). (54)(57) ЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЦИФРОВОГО СЛЕДЯЩЕГО ПРИВОДА, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с входом формирователя .импульсов, последовательно соединенные первые блок коммутации

H реверсивный счетчик, последовательно соединенные вторые блок коммутации и реверсивный счетчик, а также формирователь управляющих сигналов, первый выход которого подключен к первым входам блоков комму-. тации, причем выходы реверсивных счетчиков соединены с соответст.— вующими выходами задающего устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, в устройство введены триггер, задатчик начальных условий и последовательно соединенные арифметико-логический блок и цифровой элемент задержки, выход которого подключен к первому входу формирователя управляющих сигналов, а второй вход — к выходу генератора импульсов, причем выход формирователя импульсов соединен .с вторыми входами первого и второго блоков коммутации, первый и второй выходы задатчика начальных условий — соответственно с вторым входом первого реверсивного счетчика и с третьим входом цифрового элемента задержки, выходы первого и второго реверсивного счетчиков— .соответственно с первым и вторым входами арифметико-логического блока, подключенного третьим входом к второму выходу формирователя управляющих сигналов, первый вход задающего устройства соединен с первым входом триггера, подключенного выходом к второму входу формирова. теля импульсов, и с третьим входом первого реверсивного счетчика, вто- рой вход задающего устройства — с вторым входом триггера, а третий: вход задающего устройства — с четвертым входом первого реверсивного ,счетчика и с вторыми входами второго реверсивного счетчика и формирователя управляющих сигналов.

1144088

30

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является задающее устройство для цифрового следящего привода, содержащее генератор импульсов, формирователь импульсов, блок управления скоростью, запоминающий блок, блок коммутации, реверсивный счетчик и анализатор, Формирующий управляющие сигналы, причем генератор импульсов через формирователь импульсов подключен к первому входу блока управления скОростью, выход которого через запоминающий блок соединен с первым входом блока коммутации, выход которого соединен с входом реверсивного

Изобретение относится к элементам систем с цифровым программным управлением и предназначено для использования при исследовании, настройке и экспериментальном определении динамических характеристик сле, дящих приводов, а также совместно с устройствами программного управления антеннами и радиотелескопами для автоматического поиска объекта при его отклонении от программной траектории.

Известно задающее устройство для следящего привода, содержащее управляемый генератор синусоидальных напряжений, цифроуправляемые сопротивления, усилители мощности и реверсивный счетчик, причем выходы генератора синусоидальных напряжений соединены через цифроуправ- 20 ляемые сопротивления с входами усилителей мощности, выходы которых являются выходами устройства, а выход реверсивного счетчика подключен к входам управления цифроуп- 2

Равляемых сопротивлений. Устройство формирует аналоговый сигнал, осуществляющий спиральную развертку Ц

Однако данное устройство требует сложной регулировки из-за присутст- вия аналоговых элементов и обладает низкой точностью, что ограничивает его использование в цифровых следящих приводах. Кроме того, в них не достигается постоянство ли-.

35 нейной скорости на различных витках спирали при постоянстве шага между витками, что ограничивает их применение в устройствах поиска объекта при управлении цифровыми следящими приводами антенных устройств и радиотелескопов. счетчика, при этом генератор импульсов соединен с входом анализатора, выходы которого соединены с вторыми входами блоков управления скоростью и блока коммутации f2) .

Известное устройство не обеспечивает формирование гармонического сигнала с линейно возрастающей амплитудой, что ограничивает возможности устройства при испытании следящих приводов. Кроме того, при его использовании в двухкоординатных системах в режиме поиска объекта может быть получена только круговая развертка, в отличие от спи ральной, наиболее эффективной для этой цели.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что в задающее устройство для цифрового следящего привода, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, последовательно соединенные первые блок коммутации и ревер- сивный счетчик, последовательно соединенные вторые блок коммутации и реверсивный счетчик, а.также формирователь управляющих сигналов, первый выход которого подключен к первым входам блоков коммутации, причем выходы реверсивных счетчиков соединены с соответствующими выходами задающего устройства, введены триггер, задатчик начальных условий и последовательно соединенные арифметико-логический блок и цифровой элемент задержки, выход которого подключен к первому входу формирователя управляющих сигналов, а второй вход — к выходу генератора импульсов, причем выход формирователя импульсов соединен с вторыми входами первого и второго блоков коммутации, первый и второй выходы задатчика начальных условий — соответственно с вторым входом первого реверсивного счетчика и с третьим входом цифрового элемен- . та задержки, выходы первого и второго реверсивного счетчиков — соответственно с первым и вторым. входами арифметико-логического блока, подключенного третьим входом к второму выходу формирователя управляющих сигналов, первый вход эадающе"

ro устройства соединен с первым

Таблица. 1

Входы счетчика 6

Входы счетчика 5

Входы блоков 3 и 4

7 н+»»

0

0., 0

3 1144088 а входом триггера, подключенного вы- После подачи питания устройство ,ходом к второму входу формировате- устанавливается в исходное состояп . » ля импульсов, и с третьим входом ние сигналом Сброс, поступающим первого реверсивного счетчика, вто по третьему входу 14 устройства ° рой вход задающего устройства — с В исходном состоянии триггер 10,, вторым входом триггера, а третий Реверсивные счетчики 5 и 6 и счетвход задающего УстРойства — с чет- чик 25 импульсов формирователя 9 вертым входом первого реверсивного управляющих сигналов находятся в нусчетчика и с вторыми входами второ- левом состоянии. Нулевой сигнал го реверсивного счетчика и формиро- щ с триггера 10 запрещает прохождение вателя управляющих сигналов. через элемент И 17 импульсов с генеНа фиг. 1 представлена стрУктУР- ратора 1 импульсов на делитель 18 ная схема устройства на фиг. 2— частоты формирователя 2 импульсов. временные диаграммы сигналов на вы- При поступлении сигнала "Пуск" ходах функциональных элементов, 1 по первому входу 12 устройства тригна фнг. 3 — функциональная схема гера 10. устанавливается в единичпримерной реализации задающего уст- ное состояние, и одновременно в реРойства для двухкоординатного следя- версивный счетчик 5 по входу 0 (втощего привода с восьмиугольной спи- рой вход) записывается начальная ральной траекторией перемещения. п координата х,, формируемая задатУстройство содержит генератор. чиком 11 начальных условий. Началь1 импульсов, формирователь 2 нмпуль- - . ная координата х может быть выбсов, первый 3 и второй 4 блоки комму- рана любой, но не менее, чем 3 . тации, первый 5 и второй 6 реверсив- 1 где Ь вЂ” цена одного импульса в единые счетчики, арифметико-логическйй блок 7, цифровой элемент 8 задержки, ницах измерения координат, t

Р РД» у длительность цифровой задержки, Т формирователь 9 управляющих сигнапериод следования имйульсов с гелов, триггер 10, задатчик 11 начальнератора 1 импульсов. ных условий, первый 12 второй 13

Единичный сигнал с выхода триги третий 14 входы задающего устройст-ва, выходы 15 и 16 задающего устрой30 гера 10 разрешает работу формирова теля 2 импульсов,.который формирует ства» элемент И 17» первый дели- Hà выходе импульсные сигналы с .тель 18 частоты, элементы 2 .И-ИЛИ 19, :частотами < и f = 0»41f сумматор-вычитатель 20 >«MeHT " Блоки 3 и 4 коммутации в зависии

НЕ 21, второй триггер 22, элемент мости от управляющих сигналов с фор35 .

И 23, второи делитель 24 частоты» мирователя 9 подают на входы счета счетчик 25 импульсов, логические в Т "+" или в Г "-" реверсивных элементы 26-30, переключатели 31 счетчиков 5 и 6 сигналы с частотой"

Задающее устройство (фиг. 3) рабо" f< или f< . Логика работы блоков 5 тает следующим образом. и 6 поясйяется табл.

1144088

Продолжение табл.1

0

° Е

0

0

0

Е2

0 .Та блица 2 ь

x+0

1 0

Если в графах T + П ука" 30 эан "0", то данный вход счетчика отключен, если fj или Е,, то данный вход счетчика подключен к соответствующему выходу формирователя 2. Импульсы с частотами следования f1 или f, поступая на реверсивные счетчйки 5 и 6, изменяют их содер.жимое со скоростями, пропорциональными частоте f< или f и со знакай ми, определяемыми знаками подключенных каналов счетчиков. Информация

40 с реверсивных выходов счетчиков

5 и б поступает на выходы устройства и на входы арифметико-логического блока 7. Арифметико-логический

45 блок выполнйет одну иэ четырех операций: jt +0, у+О, х +у, х -у.

Настройка сумматора-вычитателя

20 на выполнение одной иэ четырех операций производится управляющи 1 ми сигналами Ъ,, Ь, b> с формирователя 9.

В табл. 2 приведены комбинации входных управляющих сигналов сумматора-вычитателя для его настройки на определенный тяп операции.

b b Тнп операции

Сумматор-вычитатель 20 может быть выполнен на комбинационном сумматоре с входной логикой. При подаче на вход 3< сигнала "О" производится операция. сложения, а при подаче сигнала "1" — операция вычитания в дополнительном ходе. По входам Ч и Ч производится разрешение подачи слагаемого 4 или В

44088

B табл. 3 приведены, состояния ., выходов формирователя в зависимости от состояния счетчика 25.

Таблица 3

Состояние счетчика 25

21 21 ь ь с11 аг

1 1

0

1 О О

1 1 0

0 0

0 О

0 .1 0

1 0

1 1

0

1 0 0

1 1 0

0 t 0

Внешние сигналы "Пуск", "Останов" второй и третий входы устройства, и "Сброс", поступающие на первый, используются для управления устрой7 11 .на сумматор-вычитатель. Единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 21 который появляется при нулевом результате на выходе сумматоравычитателя 20, поступает на вход цифрового элемента 8 задержки.

Триггер 22 служит для запоминания входного сигнала, при этом входной сигнал при записи в триггер

22 стробнруется инверсией тактового сигнала, поступающего с генератора 1, с целью исключения ложных срабатываний во время переходных процессов. в счетчиках 5 и 6 и арифметико-логическом блоке 7. Делитель 24 частоты имеет переменный коэффициент деления и может быть

8 настроен на требуемую задержку подачей управляющего кода с задатчика

11 началыщх условиВ„жм;оуая оп"- ределяется как t<. a Т, Ф)ф

n — коэффициент деления делителя.

Выходной импульс с делителя 24 частоты сбрасывает в ноль триггер

22 и переключает формирователь 9 управляющих сигналов в следующее

f0 состояние, добавляя к счетчику 25 единицу, На выходе формирователя 9 изменяется состояние управляющих сигналов.

1144088

40

50 ством. При поступлении сигнала "Останов" запрещается юменение содержимого счетчиков, т.е. происходит запоминание сформированных координат. При поступлении сигнала "Сброс" производится установка устройства в исходное состояние. При этом значекия координат в счетчиках 5 и 6 обнуляются и счетчик 25 .формирова1 теля 9 устанавливается в исходное состояние °

С помощью сигналов "Пуск", "Останов" и "Сброс" можно реализовать различные режимы работы устройства в зависимости от его назначения. Например, при использовании его для поиска объекта совместно с системой программного управления, сигнал

"Останов" может формироваться при появлении полезного сигнала на внешних приемных устройствах. При этом значения координат х, tI, зафиксиро ванные на момент останова, вводятся как поправки в систему п1 ограммного управления. В том случае, когда задан определенный сектор поиска, прп достижении координаты у или заданного значения, которое может фиксироваться сравнивающим устройством, внешнее устройство управления выдает сигналы "Сброс" и "Пуск .

При этом осуществляется многократный поиск объекта в заданном секторе

На фиг. 2 даны временные диаграммы, поясняющие процессы формирования скорости, изменения координат (диаграммы 1 и 2), формирования координат (диаграммы 3 и 4), и управляющих сигналов на выходе арифметико-логического блока 7 (диаграмма б) и элемента 8 задержки (диаг" рамма 7). На диаграмме 5 указан сигнал "Пуск", а на диаграммах 8-13 сигналы на выходах а,, 0, а, Ъ и Ъ формирователя 9.

Абсолютное значение скоростей изменения координат, пропорциональное частоте f или Е„, определяется сигналом а,, а зйак скорости для координаты х — сигналом а„, для координаты l " сигналом а . Счетчики 5 и 6 выполняют роль интеграторов. Функция изменения координаты

x(t) представляет аппроксимацию линейными отрезками косинусойды, а

p (t) — синусоиды с линейно возрастающими во времени амплитудой и периодом. На диаграмме 5 представлен сигнал "Пуск", при котором в счетчик координаты Х заносится начальное значение координаты У . Сигнал на диаграмме S появляется при переходе координат -и Ч через ноль, либо при равенстве их абсолютных значений, а сигнал на диаграмме 7 повторяет сигнал на диаграмме 6 е задержкой на t>. Увеличение периода и амплитуды достигается за счет введения задержки, которая дает запаздывание для переключения формирователя 9. При этом после появления сигнала на выходе арифметико-логического блока 7 изменение координат происходит некоторое время по прежним условиям, благодаря чему происходит увеличение размаха амплитуды и увеличение периода.

Таким образом, в предлагаемом задающем устройстве появляются новые функциональные возможности устройства: формирование цифрового гар" монического сигнала с линейно возрастающей. амплитудой и формирование при двухкоординатном следящем приво; де спиральной развертки с постоянной линейной скоростью и постоянным шагом между витками.

Предлагаемое устройство имеет более широкую область применения, в частности для испытания приводов, когда требуется исследование динамических характеристик при изменяющихся амплитудах гармонического задающего сигнала и также для построения устройств поиска. Устройство относительно просто реализуется с использованием микросхем средней степени интеграции, при этом возможна реализация как с параллельным представлением информации, так и с последовательным представлением информации.

1144088!

144088

ИНИИПИ Заказ 905/39 Тираж 863 . Подписное

Филиал ППП 1Патанч", г. Ужгород, ул.Проектная,4