Цифровое устройство для программного управления

 

ЩФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРО,rPAMfflOrO УПРАВЛЕНИЯ., содержащее блок задания программы, cyj iaTop, первый и второй элементы ИЛИ, преобразователь код-аналог, подключенный через усилитель к входу электропривода , вал которого механически связан с датчиком перемещения, соединенный выходом с первьш входом сумматора , отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены реверсивный счетчик импульсов, первые и вторые делители частоты, по числу вторых и nepBbix делителей частоты, первые и вторые злементьг И и формирователь импульсов, подключенный входом к вьосоду блока задания программы, а выходом - к входам первых делителей частоты и к второму входу сумматора, соединенного первые входом с входами вторых делителей частоты, подключенных выходами к первым входам соответствующих первых элементов И, связанных выходами с входами первого элемента ИЛИ, а вторыми входами - с соответствукшрши находами дешифратора и с первыми входами соответствунидих вторьк элементов И, подключенных вторыми вхоцамк соответствующих первых делителей частоты, а выходами - к входам второго элемента ИЛИ, связанного выходом с суммирующим входом реверсивного счетчика, подключенного вычитакнцим входом к выходу первого элемента ШШ, а выходом - к входу преобразователя код-аналог, причем вход дешифратора соединен с выходом сумматора. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что формирователь импульсов содерямт блок совпадения , подключенный первьм входом к входу формирователя импульсов, вторым входом - к выходу счетчика импульсов , а выходомк управляющему входу ключа, соединенного входом с выходом генератора датульсов, а выходом - с выходом формирователя импульсов и со счетным входом счетчика импульсов.

„.SU„„1149220 A

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РКСПУЬЛИН.1(51) С- 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по ДялАм изОБРет1=ний и отнРьгпФ (21) 3631771/24-24 (22) 09.08.83 (46) 07.04.85. Бюл. В 13 (72) А.И. Павлов, А.П; Решетников и С.В. Суярко (71) Научно-исследовательский институт автоматизации управления и производства (53) 621.503.55(088.8)

{56) 1. Авторское свидетельство СССР .

К 351200, кл. С 05 В 19/18, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

У 447684, кл. G 05 В 11/26, 1973 (прототип) . (54)(57) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАМИИОГС УПРАВЛЕНИЯ,, содержащее блок задания программы, сумматор, первый и второй элементы ИЛИ, преобразователь код-аналог, подключенный . через усилитель к входу злектронривода, вал которого механически связан с датчиком перемещения, соединенный выходом с первым входом сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены реверсивный счетчик импульсов, первые и вторые делители частоты, дешифратор по числу вторых и первых делителей частоты, первые и вторые элементы И и формирователь импульсов, подключенный входом к выходу блока задания программы, а выходом — к входам первых делителей частоты и к второму входу сумматора, соединенного первым входом с входами вторых делителей частоты, подключенных выходами к первым входам соответствующих первых элементов И, связанных выходами с входами первого элемента ИЛИ, а вторыми входами — с соответствующими выходами деши@ратора и с первыми входами соответствующих вторых элементов И, подключенных вторыми входамн соответствующих первых делителей частоты, а выходами — к входам второго элемента ИЛИ, связанного выходом с суммирующим входом реверс сивного счетчика, подключенного вы- 9 читающим входом к выходу первого элемента ИЛИ, а выходом — к входу преобразователя код-аналог, причем вход дешифратора соединен с выходом сумматора.

2. Устройство по п 1,.о т л нч а ю щ е е с.я тем, что формирователь импульсов содержит блок совпадения, подключенный первым входом к входу формирователя импульсов, вторым входом - к выходу счетчика импульсов, а выходом — к управляющему входу ключа, соединенного входом с выходом генератора импульсов, а выходом — c выходом формирователя импульсов и со счетжим входом счетчика импульсов.

9 11492

Изобретение относится к автоматическому управлению производственными процессами и может быть применено в цифровых системах автоматического управления позиционированием раз5 личных перемещающихся объектов.

Известна цифровая система программного управления, содержащая входное устройство, блок текущего положения управляемого объекта, цифровую часть сравнения заданного и текущего значений положения объекта, воздействующую на релейный блок управления перемещением объекта» соединенный через редуктор и датчик обратной связи с И блоком текущего положения объекта 13.

Недостатком этой системы является то, что релейный блок управления обеспечивает наиболее быстрое торможение лишь малоинерционных объектов с малыми скоростями, а при больших скорости и массе объекта управления не позволяет остановить его в заданном положении, что приводит к снижению точности и быстродействия системы в целом.

Наиболее близкой к изобретению является цифровая система программного управления содержащая последовательно соединенные преобразователь код-напряжение, усилитель, блок ynr ления, датчик обратной связи и суммирующий блок, вход которого соединен с выходом блока задания программы(21.

Недостатками этой системы являются большое время торможения, необходимость применения корректирующих устройств и большой аппаратурвый объем, обусловленный тем, что разрядность преобразователя код-напряжение определяется разрядностью кода, представляющего максимальный путь торможения объекта.

Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровое устройство для программного управления, содержащее блок задания программы, сумматор, нервьв и второй элементы ИЛИ, преобразователь код-аналог, подключенный через усилитель к входу злектронривода, вал которого механически связан с датчиком перемещения, соединенным выходом с первьщ входом сумматора»вве-. дены реверсивный счетчик импульсов, первые и вторые делители частоты., дешифратор, по числу вторых и первых делителей частоты, первые и вторые

20 3 элементы И и формирователь импульсов, подключенный входом к выходу блока задания программы, а выходом— к входам первых делителей частоты и к второму входу сумматора, соединенного первым входом с входами вторых делителей частоты, подключенных выходами к первым входам соответствующнх первых элементов И, связанных выходами с входами первого элемента ИЛИ, а вторыми входамис соогветствующими выходами дешифратора и с первыми входами соответ- ствующих вторых элементов И, подклю*ченных вторыми входами к выходам соответствующих первых делителей частоты, а выходами — к входам второго элемента ИЛИ, связанного выходом с суммирующим входом реверсивного счетчика, подключенного вычитающим входом к выходу первого элемента ИЛИ, а выходом — к входу преобразователя код-аналог, причем вход дешифратора соединен с выходом сумматора.

Кроме того, формирователь импульсов содержит блок совпадения, подключенный первым входом к входу формирователя импульсов, вторым входом — к выходу счетчика импульсов, а выходом -. к управляющему входу ключа, соединенного входом с выходом генератора импульсов, а выходом — с выходом формирователя импульсов и со счетным входом счетчика импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг. 2— функциональная схема формирователя импульсов; на фиг. 3 - зависимость амплитуды аналогового сигнала А на выходе преобразователя код — аналог от рассогласования по перемещению S, пропорциональному разности числа задающих импульсов и числа импульсов обратной связи.

Устройство содержит блок 1 зада" ния программы, .формирователь 2 импульсов, сумматор Э,. дешифратор 4, делители 5-10 первые и вторые элементы И 11-13 и 14-1á» первый 17 и второй 18 элементы ИЛИ и реверсивный счетчик 19 импульсов, преобразователь 20 код - аналог, усилитель

21„ электродвигатель 22 постоянного тока и датчик 23 перемещения (обратной связи}.

Форьмрователь 2 импульсов (фиг.2) содержит счетчик 24 импульсов, блок

25 совпадения, генератор 26 импуль" сов, кхиоч 27.

3 1149

Устройство работает следующим образом.

Код заданной величины перемещения из блока 1 задания программы, выполненного, например, на десятичных переключателях, поступает в блок 25, где сравнивается с кодом счетчика 24, определяемым количеством импульсов, поступающим на его вход от генератора 26 через ключ 27. Последний находится в замкнутом состоянии до совпадения кодов на входах блока 25 совпадения. Таким образом, блок 2 вырабатывает требуемое (т.е. соответствующее заданной величине пере5 мещения) количество задающих импульсов с частотой следования, определяемой генератором 26.

Указанные импульсы поступают в сумматор 3, который формирует код рассогласования по перемещению, пропорциональный разности числа задающих импульсов и числа импульсов, поступающих с датчика 23 обратной связи.

Дешифратор 4 определяет участки рассогласования по перемещению, которые должны быть обработаны при различных коэффициентах усиления регулятора положения.

В зависимости от выявленноГо участка в реверсивный счетчик 19 по каналам сложения и вючитания поступают задающие импульсы и импульсы с датчика 23 обратной связи или с частотой следования этих импульсов, если выявлен участок от 0 до S, .(через делители 7 и 10 с коэффициентом передачи, равным единице, и через элемен» ты И 13 и 16 и элементы ИЛИ 17 и 18) или с частотой определенной делителями 6 и 9 (с коэффициентом передачи

К с1), если дешифратором 4 выявлен участок с $ S 4 $ (через делители

6 и 9, элементы И 12 и 15 и элементы

ИЛИ 17 и 18) или с частотой, определенной делителями 5 и 8 (e коэффи45 циентом передачи К1 а К, если заявлен участок с S > S (через делители 5 и 8, элементы И 11 и 14 и элементы ИЛИ 17 и 18) . Следовательно, цифровая инФормация на выходе реверсивного счетчика 19 будет кусочно-линейно зависйма" от цифровой информации на выходе суммирующего блока 3. Эта информация подается на преобразователь 2Д код— аналог и через усилитель 21 поступа- ет на электропривод 22, с которьм связан датчик 23 перемещения (обрат- ной связи).

220 4

Электропривод 22 в простейшем виде — это последовательно соединен.ные усилительно-преобразовательный каскад (например, тиристорный преобразователь, электромашинный усилитель, магнитный усилитель и дц) и двигатель постоянного тока, вал которого механически связан с датчиком 23 перемещения (обратной связи).

Информация с датчика 23 обратной связи подается на вычитающий вход сумматора 3, который формирует новый код рассогласования по перемещению. Если рассогласование по перемещению становится равным нулю, напря— жение на вход усилителя 21 не подается, и перемещение объекта заканчивается в данной точке.

Такая система увеличивает быстродействие за счет уменьшения времени торможения при позиционировании.

Для оптимального по быстродействию, процесса позиционирования характерно торможение с постоянныи максимально допустимым по величине ускорением.

Связь скорости и перемещения при равиоускоренном движении определяется соотношением

V = 2aS где V — скорость; а — ускорение;

S — - перемещение.

Чтобы обеспечить такой закон движения, задание на скорость, вйрабатываемое регулятором ноложення позиционной системы должно быть связано с рассогласованием по перемещению зависимостью, близкой к параболической, что и обеспечивается в данной системе путем линейно-кусочного преобразования цифровой ин4юрмации о рассогласовании по перемещению в аиалоговый сигнал для управления скоростью перемещения..

Рассогласования в точках излома этой характеристики на фиг. 3 обозначены $„ и $ . (Для увеличения ко т личества точек излома требуются дополнительные .элементы И) .

Упрощение устройства достигается за счет уменьшения разрядности преобразователя код - аналог, обусловленного тем, что иа его вход подается кнформация уже функционально (по кусочно линейному закону); зависимая от рассогласования по перемещению. На первом участке, где коэ4 фициент передачи делителей 7 и 10

К К„ 1, эта информация равна рас1149220 согласованию по перемещению. На втором участке она В 7fg раз меньше раз2 ности S -Б, на третьем участке в

1/к раз меньше разности S -S н т.д.

Следовательно с уменьшением коэффициентов передач К2, K и так далее требуеиое количество разрядов преобразователя код — аналог уменьшается, так как информация, поступающая на его вход, изменяется медленнее, чем f6 изменение рассогласования по перемещению т.е. уменьшение разрядности преобразователя код — аналог в предложенной системе обуславливается изменением (при помощи делителей 5,6 15 н 8,9) дискретности информации, поступающей на его вход. Это изменение дискретности проявляется (фиг. 3) как изменение величины ступенчатых участков S. И б

Уменьшение необходимой разрядности преобразователя код — аналог в устройстве, предназначенном для точ-: ного. позиционирования объектов, имеющих большой путь торможения, является его существенныи преимуществом, так как в зтом спучае обычное построение системы может стать неприемлемым нз-за практической невозможности построения преобразователя код — аналог на необходимое число разрядов.

Кроме того емкость сумматора предложенной системы определяется не максимальным заданием на перемещение, а максимальным рассогласованием по перемещению,.которое может быть в несколько раз (и даже на несколько порядков) меньшим, чем задание на перемещение.

II49220

Редактор И. Николайчук

Заказ 1881/33 Тираж 863 П одни си ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Составитель H. Горбунова

Техред Л.Коцюбняк Корректор В. Бутяга

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