Цифровой регулятор

 

Изобретение относится к области металлообрабатывающей промьполеиности и может быть использовано в станках с числовым программным управлением для регулирования напряжения питания, В регуляторе решаются задачи поддержания регулируемого параметра в зоне заданных допустимых значений н компенсации влияния высших возмущений на регулируемый параметр. При этом сигнал с выхода частотного датчика регулируемого параметра поступает на первый вход блока синхронизации. В зависимости от частоты этого сигнала в блоке синхронизации формируется временной интервал, в течение которого разрешено прохождение тактовых импульсов с выхода генератора тактовых импульсов на первьй выход блока синхронизации. На втором выходе блока синхронизации формируется сигнал Сброс, в качестве которого используется второй тактовьй импульс после окончания формирования временного интервала в блоке синхронизации, а на третьем - импульс Запись, в качестве которого используется первьй тактовьй импульс после окончания формирования временного интервала в блоке синхронизации. Сигнал с первого выхода блока синхронизации поступает на информационный, вход счетчика, состояние которого соответствует ве- . личине регулируемого параметра и анализируется с помощью дешифратора. Выходные сигналы дешифратора поступают на информационные входы коммутатора , который пропускает на свои выходы сигналы в зависимости от сигнала управления с выхода задатчика, несущего информацию о границах зоны допустимых значений регулируемого параметра . Выходные сигналы коммутатора поступают на информационные входы RS-триггеров, меняя их исходное состояние . Вьпсодные сигналы RS-триггеров фиксируются в блоке памяти в момент прихода сигнала Запись с третьего выхода блока синхронизации Сразу же сигналом Запись на втором выходе блока синхронизации формируется сигнал Сброс, который приводит счетчик и RS-триггеры в исходное состояние . Выходные сигналы блока памяти преобразуются в выходном преобразователе в управляющие сигналы Больше и Меньше. 2 нл. i О) to 4 к 00 оо О:

СО03 СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5?1 4 G 05 В 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

13.;

ШЯЮТИ4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3805842/24-24 (22) 24.10.84 (46) 30.07.86. Бюл. У 28 (72) Б, 11, Шамес, А. Ц. Егоров, В. Н. Козлова и E. A. Хрипин (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1061170, кл, G 05 В 19/40, 1981, Авторское свидетельство СССР

Р 754360, кл. G 05 В 13/02, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Р 873206, кл. G .05 В 11/26, 1979. (54) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к области металлообрабатывающей промьпыенности и может быть использовано в станках с числовым программным управлением для регулирования напряжения питания, В регуляторе решаются задачи поддержания регулируемого параметра в зоне заданных допустимых значений и компенсации влияния высших возмущений на регулируемый параметр. При этом сигнал с выхода частотного датчика регулируемого параметра поступает. на первый вход блока синхронизации. В зависимости от частоты этого сигнала в блоке синхронизации формируется временной интервал, в течение которого разрешено прохождение тактовых импульсов с выхода генератора тактовых импульсов на первый выход блока синхронизации, Ба втором выходе блока синхронизации формируется сигнал

"Сброс", в качестве которого испольSU„, l247836 А1 зуется второй тактовый импульс после окончания формирования временного интервала в блоке синхронизации, а на третьем — импульс "Запись", в качестве которого используется первый тактовый импульс после окончания формирования временного интервала в блоке синхронизации. Сигнал с первого выхода блока синхронизации поступает на информационный вход счетчика, состояние которого соответствует ве- . личине регулируемого параметра и анализируется с помощью дешифратора.

Выходные сигналы дешифратора поступают на информационные входы коммутатора, который пропускает на свои выходы сигналы в зависимости от сигнала управления с выхода задатчика, несущего информацию о границах зоны допустимых значений регулируемого параметра. Выходные сигналы коммутатора Я поступают на информационные входы

HS-триггеров, меняя их исходное со- . стояние. Выходные сигналы HS-триггеров фиксируются в блоке памяти в момент прихода сигнала Запись" с третьего выхода блока синхронизации.

QO

Сразу же сигналом "Запись" на втором выходе блока синхронизации формирует- ©» ся сигнал "Сброс", который приводит счетчик и НЯ-триггеры в исходное состояние. Выходные сигналы блока памяти преобразуются в выходном преобразователе в управляющие сигналы

"Больше" и "?1еньше", 2 ил.

12 47836

Изобретение относится к металлообрабатывающей технике и может быть использовано в станках с числовым программным управлением для регулирования напряжения питания.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия.

1!а фиг..! представлена структурная схема регулятора; на фиг ° 2 — эпюры спгнапов, характеризующие работу ре!

О

Гучя1 ора

Цифровой регулятор содержит генератор тактовых импульсов 1, блок синхронизации 2, счетчик 3, дешифра. тор 4, коммутатор 5, первый и второй

ББ-триггеры 6 и 7, блок памяти 8, выходной преобразователь 9, датчик 10, ll, На <1 иг. 2 введены обозначения: эйюры 1?-31 сигналов, U — сгп пал на

I ,",-ом выходе i-ого блока, U, — выходной сигнал -oro блока, 1 Ql улятор работает следующим обр а зо 11 в

Генератор 1 генерирует пепрерыв25 ную последовательность импульсов {эпюра

12 па фиг. 2), которая поступает па в"орой нход блока синхронизации 2.

1!а первый вход блока синхронизации 2 по, тупает выхоцной сигнал датчика 10 !.обратной связи), Частота выходного сигнала датчика 10 зависит от величигы регулируемого параметра, В блоке с.r;rrxporrrrsarrrrrr 2 из сигнала !1„датчи::а 0 вырабатывается временной интер- 35 вал (эпюра 13 па фиг. 2) и заполняется импульсами У„ генератора тактовых смпупьсов (эпюра 14 на фиг, 2). Эти

rèrróëüñû с первого выхода блока синхронизации-? поступают на первый вход 40 счетчика 3, Рассмотрим частный случай трехразрядного счетчика 3. С выходов счетчика 3 импульсы (эпюры 15-17 на фиг ° 2) поступают на входы дешифратора 4, а с выходов дешифратора 4 импульсы (эпюры 18-23. на фиг. 2) поступают на информационный вход коммутатора 5.

Коммутатор 5 пропускает на свои выходы импульсы только от определен- 50 плх, заранее выбранных выходов дешифратора 4, Этот выбор осуществляется установкой коммутатора по управляющему входу, исходя из заданных верх- ней и нижней границ зоны допустимых Ы значений регулируемого параметра, информация о которых содержится в выходном сигнале IJ задатчика.11, Пусть эта зона будет такова, что нижней ее границе соответствует заполнение временного интервала (эпюра 13 на фиг. 2) пятью импульсами генератора 1 тактовых импульсов, верхней — четырьмя импульсами (эпюра !4 на фиг, 2). В соответствии с этим производится установка коммутатора 5 таким образом, чтобы он пропускал импульсы только с тех выходов дешифратора 4, которые соответствуют состояниям "4" и "6" счетчика 3.

Рассмотрим случай, когда регулируемый параметр находится в зоне допустимых значений (в допуске).

Тогда временной интервал (эпюра 12 на фиг, 2), формируемый из сигнала датчика 10, будет таким, что в него уместятся четыре или пять импульсов

I генератора тактовых импульсов 1.

Пусть их, например, будет четыре (эпюра 14 па фиг. 2). Эти импульсы поступают на счетчик 3, и он поспедовательно принимает состояния от

"0" до "4", В момент> когда счетчик 3 примет состояния "4", дешифратор 4 выделит это состояние, Коммутатор 5 пропустит импульс, соответствующий этому значению, на Б-вход второго RS-триггера 7, Этим импульсом второй RSтриггер 7 установится в состояние

".0". Исходное состояние второго

RH-триггера 7 — "I". Сигнал с выхода второго RS-триггера 7 подается па второй информационный вход блока памяти 8. Первый же импульс (момент t,, зпюра 24 на фиг, 2) генератора тактовых импульсов 1 после окончания временного интервала (эпюра 13 на фиг, 2) с третьего выхода блока синхронизации 2 подается в качестве импульса нЗапись на управляющий вход блока памяти 8, Этим импульсом состояния ВЯ- триггеров 6 и 7 записываются в блок памяти 8 ° Исходные состояния первого RS-триггера 6 — "0", второго

ББ-триггера 7 — "1". В эти состояния они устанавливаются после каждого очередного временного интервала заполнения (эпюра 13 на фиг. 2) или, что то же самое, перед началом каждого следующего интервала заполнения.

Эта установка RH-триггеров 6 и 7 в исходное состояние и одновременно с этим сброс счетчика 3 в нулевое состояние осуществпяется импульсами

I (эпюра 25 на фиг. 2), вырабатываемы1247836 ми блоком синхронизации 2 на втором выходе. Импульсы "Сброс" поступают на второй вход счетчика 3 и на S- u

R-входы соответственно первого и второго FS-триггеров 6 и 7. 5

Импульс "Сброс" следует во времени (эпюра 25 на фиг. 2) непосредственно за импульсом "Запись" (эпюра 24 на фиг. 2), также вЬ|рабатываемым блоком синхронизации 2.

Таким образом, как только счетчик

3 примет состояние "4", второй RS-триггер 7 установится в состояние "0".

Как только интервал заполнения кончится, то первым же тактовым импульсом после его окончания (эпюра 24 на фиг. 2) состояния RS-триггеров 6 и 7 будут переписаны в блок памяти 8, Поскольку к этому моменту времени состояния RS-триггеров 6 и 7 будут рав- 2

20 ны "0", то выходной преобразователь

9 не будет вырабатывать управляющий сигнал (" Больше" или "Меньше" ) для исполнительного механизма, который воздействует на регулируемый параметр °

Предположим, что под воздействием какого-либо возмущения регулируемый параметр вышел за пределы допустимых значений. Соответственно изменится сигнал датчика 10. Допустим, что отклонение регулируемого параметра про-. изошло в сторопу его увеличения. При этом сигнал U, датчика 10 изменился таким образом, что во временной ин- 3S тервал (эпюра 13 на фиг. 2), формируемый из него в блоке синхронизации

2, уместятся теперь только три импульса генератора (эпюра 14 на фиг, 2).

Это значит, что через коммутатор 5 40 не пройдут импульсы на R- u S-входы соответственно. RS-триггеров 6 и 7, поскольку коммутатор 5 настроен выходным сигналом задатчика 11 на пропуск. импульсов только в тех случаях, когда 45 счетчик 3 принимает состояния "4" и

"6". Следовательно, в момент времени

{ эпюра 24 на фиг. 2), когда поступит импульс "Запись" на управляющий вход блока памяти 8, в блок памяти 8 S0 запишется такое состояние RS-триггеров 6 и 7, которое они приняли под воздействием импульса "Сброс" (эпюра

25 на фиг, 2, момент времени t ), следующего после предыдущего ийтерва- 55 ла заполнения, т.е. состояние RS-триггера 6 — "0" и ВБ-триггера 7 — "1".

Информация об этих состояниях БЯ триггеров 6 и 7 из блока памяти 8 поступит на выходной преобразователь

9. На первый вход выходного преобразователя 9 поступит логический сигнал

"0", а на второй вход — логический сигнал "1". Под действием этих сигналов выходной преобразователь 9 на втором входе вырабатывает управляющий сигнал "Меньше", Этот сигнал че-. рез исполнительный механизм. (на чертеже не показан) вызовет уменьшение регулируемого параметра.

Сигнал "Меньше" будет вырабатываться выходным преобразователем 9 до тех пор, пока регулируемый параметр не войдет в зону допустимых значений. При этом сигнал U, датчика 10 будет изменяться и в некоторый момент времени он достигнет такого значения, при котором во временной интервал заполнения (эпюра 13 на фиг. 2) уместятся четыре тактовых импульса. При этом. как уже рассматривалось, в момент, когда счетчик 3 примет состояние "4", RS-триггер 7 установится в состояние "0". Следовательно, к моменту прихода импульса Запись" на управляющий вход блока памяти 8, в последний будут записаны нулевые состояния RS-триггеров 6 и 7. Выходной преобразователь

9 снимет сигнал управления "Меньше" со своего второго выхода (эпюра 31 на фиг. 2).

Рассмотрим случай, когда регулируе аай параметр отклонился в другую сторону, в сторону уменьшения, и сигнал датчика 10 изменился при этом таким образом, что во временной интервал (эпюра 13 на фиг. 2) уменьшаются, например, шесть импульсов генератора тактовых импульсов 1. Тогда счетчик 3 последовательно будет принимать состояния от "0" до "6".

B момент времени t, (эпюра 27 на

Ф! фиг. 2), когда счетчик 3 примет состояние "4", RS-триггер 7 установится в состояние "0", RS-триггер 6 будет установлен в состояние "1" (эпюра 26 на фиг. 2).

Импульсом "Запись" в момент. времени 1, эти состояния RS-триггеров

6 и 7 будут записаны в блок памяти

8 (эпюра 24 и 28 на фиг, 2).

На первом и втором выходах блока памяти 8 сигналы будут соответствовать состояниям "1" и "0" RS-триггеров 6 и 7. Эти сигналы подаются на

1247836 6 сигнал U, с выхода генератора тактовых импульсов, в качестве дешифратоpà-счетчика может быть использована микросхема 564ИЕ9.

0 > Счетчик 3 представляет собой двопчно-десятичный счетчик, выполненный например, 11а микросхеме 564ИЕ14.

Выходной преобразователь 9 может

1 быть реализован, например, на микро10 схеме 564ЛУ4.

5 первый и второй входы выходного преобразователя 9. Выходной преобра зователь 9 под воздействием этих сигналов вырабатывает на своем пер)! )) вом выходе сигнал Ьользце (зпюра 3 на фиг, 2), Этот сигнал будет прп< утствовать до тех пор, пока регулируемый параметр не войдет в зону допустимых значений, Это произойде1 тогда, когда сигнал П„ датчика 10 будет таким,, что во временной интер1зал (эпюра 13 на фиг. 2) уместятся пять 11мпульсов (или четыре) Пзри этом не наступит состояние счетчика 3, разпзое "6", и BH-триггер 6 не уста- 15

)! )! нов ится в состояние

))

Е моменту очередного импульса Запись" (зпюра 24 на фиг. 2, момент времени Ь ) состояния ББ-триггеров

6 и 7 будут Нулевые, и, следова)1 )! 20 тельно, ззыходной преобразователь 9 сзззнт r со своепо перззого гыхода сигпал "1)OJI111i)- {эпюра 30 па фпг. 2) .

В качестве геззератора 1 может быть

25 использовап кварцевый генератор.

Первый и ззторой BS-триггеры.б 11 7 могут быть вьнзоппепы, например, па

";икросхеме 5)64 ц 2, Бзик ззаззяти 8 может быть выпол- 30 !! e!), например, на микросхеме 564 П12.

Дезшзф1эатор 4 может быть выполнен„ папрпмер, па микросхеме 5641Щ1 °

Блок синхрозгизацип 2 представляет собой устройство, состоящее из инвер-З5 тора, выполненного, например, на микросхеме 564ЛН2, на вход которого подастся сигнал U!0 а ззыход которого соединен с первыми входами первого и

nTopoão элементов 211, выполненных, з0 например, а микросхемах 564ЛЛ7. На вторые входы элементов 2И поступают сигналы с выходов дешифратора-счетчика, па выходы которого поступает

Формула из обре тепия

Цифровой регулятор, содержащий выходной преобразователь, блок памяти, задатчик, коммутатор зЗ- датчик, соединенный выходом с первым. входом блока синхронизации, подключенного вторым входом к выходу генератора тактовых импульсов, а первым и вторым выходами — к первому и второму входам счетчика, соединенного выходом с входом дешпфратора, . о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия регулятора, в нем дополнительно установлены первый и второй ББ-триггеры, причем выход задатчика соединен с управляющим входом коммутатора, подключенного информационным входом к выходу дешифратора, первым выходом — к S-входу первого

BS-триггера, а вторым выходом — к

Р-входу второго BS-триггера, B-вход первого BS-триггера и $-вход второго

ББ-триггера соединены с вторым выходом блока синхронизации, выходы первого и второго RS-триггеров подключены к первому и второму информационным входам блока памяти, соединенного управляющим входом с третьим выходом блока синхронизации, а первым и вторым выходами — с первым и вторым входами выходного преобразователя. дФР

МФР

1247836

Диг, 2

Составитель Ю. Гладков

Редактор И. Сегляник Техред В.Кадар Корректор В. Бутяга

Заказ 4124/47 з

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

13

7Ф

7Ю

77

78

19

2l

22 гз

Д

2Р

Ж

Z7

28

23

Ю

Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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