Устройство для автоматического управления (его варианты)

 

Изобретение .относится к аппаратуре для автоматического управления и может найти применение в областях науки и техники, где необходимо автоматизировать управление различными объектами и процессами. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности регулирования, достигается путем использования двух вариантов устройства. Первый вариант содержит блок управления, блок памяти , дешифратор, сумматор, измерительные каналы, состоящие из датчдтеа, аналога-цифрового преобразователя, блока определения номера интервала, блока разрядных коэффициентов, а также управляющие кан.алм, состоящие из коммутатора, цифроаналогового преобразователя и исполнительного элемента . Первый вариант устройства реализует режим прямого регулирования объекта. Второй вариант содержит блок управления, блок памяти, дешифратор , сумматор, измерительные каналы , состоящие из датчика, аналогоцифрового преобразователя, блока определения номера интервала, блока разрядных коэффи1щеитов и блока определения, отклонений а также управляюпсие каналы, состоящие из Коммутатора, интерполятора, цифроаналогового преобразователя и исполнительного элемента. Второй вариант устройства реализует режим линейной интерполяции. 2 с.п.ф-лы, 6 ил. с (Л 4i QD U 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)4 G 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТИЙ (21) 3787524/24-24 (22) 04. 09.84 (46) 07.08.86.Бюл. В 29 (72) Е.Г.Столов и З.Э.Зльгарт (53) 621.503.55 (088.8) (56) Рей У.Методы управления технологическими процессами. — M. Мир, 1983,,с.21, рис.2.1.

Лотом М,М. Основы теории автоматического управления. — М.: Наука, 1979, с.18, рис.1.5. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение,относится к аппаратуре для автоматического управления и может найти применение в областях науки и техники, где необходимо автоматизировать управление различными объектами н процессами. Цель изобретения — повышение быстродействия и точности регулирования, дэстигается путем использования двух вариантов устройства. Первый вариант содержит блок управления, блок памя-.

„„SU„„1249481 . ти, дешифратор, сумматор, измерительные каналы, состоящие из датчика, аналого-цифрового преобразователя, блока определения номера интервала, блока разрядных коэффициентов, а также управляющие каналы, состоящие из коммутатора, цифроаналогового преобразователя и исполнительного элемента. Первый вариант устройства реализует режим прямого регулирования объекта. Второй вариант содержит блок управления, блок памяти, дешифратор, сумматор, измерительные каналы, состоящие иэ датчика, аналогоцифрового преобразователя, блока определения номера интервала, блока разрядных коэффициентов и блока определения:отклонений, а также управляющие каналы, состоящие из коммутатора, интерполятора, цифроаналогового преобразователя и исполнительного элемента. Второй вариант устройства реализует режим линейной интерполяции. 2 с .п.ф-лы, 6 ил.

)249481

Изобретение относится к аппаратуре для автоматического управления и может найти применение н областях науки и техники, где необходимо автоматизировать управление различными объектами и процессами, т.е. в АСУ и АСУТП и т.д.

Цель изобретения — повышение быстродейстния и точности регулирования.

На фиг.l и 2 приведены блок-схемы устройства автоматического управления соответственно для первого и второго вариантов; на фиг.3 — блоксхема блока управления;- на фиг.4 блок-схема блока определения номера интервала; на фиг.5 — блок-схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг.6 — блок-схема блока определения отклонений.

Устройство автоматического упранления (соответственно для первого и второго вариантов, фиг ° 1 и 2) содержит датчики 1„ — 1„, аналого-цифровые преобразователи 2„- 2„, блоки

3, — 3„ определения номера интервала блоки 4„ — 4„ разрядных коэффициентов, блок 5 управления, сумматор 6, дешифратор 7, блок 8 памяти, коммутаторы 9, — 9, цифроаналоговь1е преобразователи l0„ — 10„„ исполнительные элементы 11„— 11, блоки 12„— 12„ определения отклонений, линейные интерполяторы l 3„ — 13„. Кроме того, обозначен объект 14 регулирования.

Блок 5 управления (фиг.3) содержит тактовый генератор 15, первый элемент И 16, первый счетчик-делитель 17, первый одновибратор 18„ первый элемент 19 задержки, второй элемент И 20, первый 21 и второй 22 триггеры, второй счетчик-делитель

23, второй одновибратор 24, первый элемент ИЛИ 25, третий элемент

И 26, регистр 27 сдвига, второй элемент ИЛИ 28, третий однонибратор 29, а также первый 30, второй

31 и третий 32 ключи. Блок 5 имеет выходы 33 — 38.

Блок 3(3„ — 3„) определения номера интервала (,фиг.4) содержит узел 39 переключения каналов, состоящий из первого инвертора 40, четвертого элемента И 41, второго инвертора 42, пятого элемента И 43, и третьего элемента ИЛИ 44, третий инвертор 45, шестой элемент И 46, первый 47, второй 48 и третий 49 регистры памяти, второй коммутатор 50, четвер5

55 тый ключ 51 и второй элемент 52 задержки.

Блок 3 имеет входы 53 — 58 и, выходы 59 и 60 °

Аналого-цифровой преобразователь

2(2„- 2 „) содержит элемент 61 выборки-хранения и первый преобразователь 62 аналог-код, состоящий из компаратора 63, первого преобразователя 64 код-аналог, счетчика 65 импульсов и второго дешифратора 66.

Преобразователь 2 имеет входы

67 — 70 и выходы 71 — 74.

Блок !2(12„ — 12„) определения отклонений (фиг.6) содержит второй

75 и третий 76 элементы выборкихранения, третий элемент 77 задержки, второй преобразователь 78 аналог-код, второй преобразователь

79 код-аналог, первый 80 и второй

81 задатчики кода, четвертый 82 и пятый 83 регистры памяти и вычислитель 84. Блок 12 имеет входы

85 — 90 и выход 91.

Устройство позволяет по значениям л сигналов с датчиков Х „, Х,..., Х„определить значения IH управляющих сигналов У„,У,...,У, которые следует подать на исполнительные элементы для обеспечения оптимальной работы объекта регулирования.

Принцип работы устройства по первому варианту заключается в следующем.

Для каждой комбинации значений сигналов, поступающих с датчиков

1„ — 1„, определяется номер строки 1( матрицы блока 8 памяти. В этой строке, ячейки (выходы) которой разбиты на групп (регистров), хранятся значения соответствующих управляющих сигналов У,„, У„,,...,Y в цифровом коде. Зти сигналы после преобразования в аналоговую форму поступают на исполнительные элементы.

Повышение быстродействия достигается за счет применения системы кодирования, позволяющей без проведения каких-бы то ни было вычислений находить номер соответствующей строки матрицы ячеек памяти по значениям Х, Х,..., Х „и за счет того, что закодированные значения оптимальных управляющих сигналов, определенные заранее, хранятся в памяти системы, а не просчитываются каждый раз при поступлении сигналов с датчиков.

1249481

Принцип кодирования, используемый в предлагаемом устройстве,заключается в следующем. Обозначим область изменения значений каждого измеряемого, параметра (т;е. сигнала с каждого i --ro датчика) через

° ° °

X,",Х,">), i = 1,2,...,с. Область изменения каждого из Х; разбивается на Р1 интервалов, количество которых выбирается в зависимости от

10 требований, предъявляемых к системе управления, и от объема матрицы блока 8 памяти. Каждому значению Х;, которое возможно на выходе 1 -го датчика, ставится в соответствие <5 определенный интервал, номер которого и удовлетворяет. соотношению

О С -- — —" t.— — Х. Е . (1)

11 1 1 1 с O 20

X — Х

1 p °

1,2. .. р т.е.. значение Х округляется с

1 точностью,-не меньшей с . Очевид- 2S но, чем больше Р;, тем вьппе точность управления, но значение P (i

1,2,...,n), ограничено числом строк

Т в используемой матрице памяти согласно соотношению

W = W +

1 (5) где

H

11Р; с Т.

1ь 1 (2) Таким образом, в зависимости от определенных значений измеряемых параметров Х; и соответственно от 35 комбинации значений t; (i=1,2,...,п) опрашивается та или иная строка матрицы памяти. Причем зависимость между определенной комбинацией значений измеряемых параметров и номе- 40 ром опрашиваемой.строки матрицы памяти всегда однозначна. Комбинациям, в которых значения первого параметра принадлежат первому интервалу (й I)1ñîîòâåòñòâóþò строки 45 матрицы памяти с номерами W удовлетворяющими соотношению н

q1 .=Л Р,)

1=1.Н (9) (3) 50

Каждая строка матрицы памяти состоит из и1 групп двоичных ячеек памяти (по числу ултравляемых пара55 метров) . В Z -й группе (1«с Z сш) °

W-й строки хранится в цифровом коде значение Y - величина управляющего сигнала, который следует подать где (2 ) 4 а1 Р (х)= 0, id) д сМсг. (dl (Х) — периодическая по Х функция с периодом с, равная в интервале

Ос Х

o xgd

Комбинациям, в которых значения первого параметра относятся ко второму интервалу, отводятся строки

W матрицы памяти с номерами, удов" летворяющими соотношению

Комбинациям, в которых значения

1 --го измеряемого параметра принадлежат к t -му интервалу, отводятся строки W; . матрицы памяти с иомера1> 1 ми, удовлетворяющими соотношению

{t 1) Т

+ (6)

P1P,. ° ° ° Pg где W; „ находится из. формулы

Ъ

Ср а 1> "У \ (11() т

1 1

РР б 2 » " l-4

Таким образом, согласно соотношениям 1-7 каждому состоянЖо объекта управления, характеризуемому определенной комбинацией значений измеряемых параметров Х, Х,...,Х„, ставится .в соответствие набор значений ь., >, ° ° °, > „. В свою очеФ

Редь каждому На6ору t1,б,t ó» t„ ставится в соответствие определенная строка матрицы памяти, номер которой удовлетворяет соотношению

1 .1„+ „,-

1сб .Если обозначить через Q; выражение то выражение (8) можно написать р виде

W „+(„;1) 0„+(t„ó1) Ч -а+

+...+(, -1) Q, (10) 1249481 (14) 0,5Е; (лХ; < 0,5Е;.

Из соотношений (12) и (13) можно за10 писать

1=4 (15) равная Х, d °

1 (16) на Е -й исполнительный элемент в случае, когда комбинации сигналов с датчиков (t„,t,...,й„,) соответствует число М/ согласно формуле (8) . Значения Y, (I

Таким образом, устройство позволяет улучшить качество процесса регулирования. При использовании устройства по второму варианту может быть дополнительно улучшена точность регулирования за счет использования метода линейной интерполяции. При этом определяются уточненные значения (F ) управляющих сигналов путем линейной интерполяции с использова- 20 нием значений (У, ), хранящихся в

1 нескольких строках матрицы блока 8 памяти, а также значений сигналов с датчиков 1„ — 1„ .

При определении значений F считаем, что при изменении значения одного из измеряемых параметров на величину, не превышающую интервал разбиения (Е, ), соответствующее ему изменение 3 управляющего сигнала из" ЗО меняется линейно, т.е„ и (1 ь "

Г =У + — — — — дХ. (12)

"Ф/7 У

1 = 1

1 где v, — значение 2 -го управляющего параметра, хранящееся в

Ъ-м регистре строки Ф матрицы памяти с номером, вычисляемым по формуле (8); (13) — У„, („,t„,„,, Е;,„,,, ) (1) Y — изменение значения 2 -го

Е управляющего параметра при изменении 1 -го измеряемо45 го параметра на неличину интервала разбиения и при условии, что все остальные измеряемые параметры остаются неизменными; ; — номер интервала, к которому относится значение измеряемого параметра; 1 — величина интервала разбиения значений l -го измеряемого параметра; ь Х; — разность между действительным значением измеряемого параметра Х . и серединой

1 интервала t;, к которому это значение принадлежит, т.е. где К вЂ” величина относительного от1 клонения значения 1 -го измеряемого параметра от середины t„ — ro интервала (-0 5 (К; < 0 5), Таким образом, не увеличивая объем матрицы памяти, а оперируя значениями управляющих сигналов, хранящихся в ней, и вычисляя значения Fz удается уточнить значения управляющих сигналов на величины, равные и

Я, У Ф;, .Е = 1,2э ° ° ° зш °

1=4

Устройство по первому варианту (фиг.11 работает следующим образом.

Приведение устройства в исходное состояние осуществляется нажатием нефиксируемого ключа 31 "Обнуление", в блоке 5 управления. Пуск устройства осуществляется нажатием фиксируемого ключа 30 "Пуск" блока 5 уп- . равления. При этом открывается элемент И 16 и на выходе появляется последовательность импульсов с генератора 15, поступающая на вход счетчика-делителя 17, коэффициент деления которого V удовлетворяет соотношению (17) где и — количество измеряемых параметров объекта унравления; (ис кю)

Р— максимальное количество ин 1 тервалон, на. которые разбинается область изменения значений одного (или нескольких1 измеряемых параметров;

1249481 (макс) и

P = 2 — 1

1 У

Т,ф, Ч)п+2+ 2 — 2. к (18) — количество разрядов преобразователя аналог-код, ответственного за выдачу значения К,; с ; — относительное отклонение величины Х, от середины соответствующего интервала, к которому Х; относится. где М вЂ” количество разрядов преобразователя аналог-код, ответственного за выдачу значений (t, -1) и,, Сигнал с выхода счетчика-делителя 17 через одновибратор 18 поступает на выход блока 5 управления, связанный с входами "Сброс-выборка всех аналого-цифровых преобразователей 2 и с входами всех блоков определения номера интервала. Параллельно сигнал с выхода одновибратора 18 поступает на элемент 19 задержки, .выход которого связан с выходом блока 5 управления, соединенным с входом "Пуск" всех аналого-цифровых преобразователей 2. Одновременно с этим сигнал с выхода элемента 19 задержки поступает íà R -вход триггера 22. Последний открывает элемент И 20, и тактовые импульсы с его выхода поступают на вход счетчикаделителя 23, имеющего коэффициент деления, равный

Ч„=2+2-.2, (19) и на выход блока 5 управления, связанный с входами "Такт" всех аналогоцифровых преобразователей 2, а также с входами всех блоков 3 опреде-. ления номера интервала, и после прохождения имупльсов, сигнал с выхода счетчика-делителя 23 через одновибратор 24 и элемент ИЛИ 25 попадает на S --вход триггера 22, на прямом и инверсном выходах которого вырабатываются сигналы, закрывающие элемент И 20 и обнуляющие счетчикделитель 23. Одновременно с этим сигнал с выхода одновибратора 24 поступает на выход блока 5 управления, связанный с входами всех блоков

3 определения номера интервала. Описанная последовательность повторяется с периодом, равным V/f (где V коэффициент деления счетчика-делителя 17; f — частота генератора).

Перед началом работы в аналогоцифровых преобразователях 2„ - 2„ на преобразователе 64 код-аналог устанавливают в качестве опорных сл1 2 сигналы Х, и Х,, т.е. минимальный

f0.и максимальный уровни, в пределах которых возможно изменение сигнала, поступающего с выхода 1 -ro датчика.

Сигнал поступает на первый вход каждого аналого-цифрового преобразовате1S ля 2, являющийся сигнальным входом элемента 61 выборки-хранения. При поступлении очередного импульса с выхода блока 5 управления на второй вход аналого-цифровых преобразовате20 лей 2„ — 2„, являющийся входом сброса и выборки, происходит следующее: аналоговый сигнал, присутствующий на соответствующем входе аналого-цифровых преобразователей 2; — 2„, запо25 минается н хранится в элементе 61 выборки-хранения до поступления на другой вход аналого-цифровых преобразователей 2„ — 2„ очередного импульса.

Одновременно этот же сигнал посту30 пает на вход "Сброс" счетчика 65, что приводит к обнулению его выходов и переброске в исходное состояние компаратора 63. Одновременно сигнал с блока 5 управления через вход каждого блока 3 определения номера интервала поступает на вход "Сброс" регистра 45 памяти и обнуляет его выход. Сигнал на входе преобразователей 2„ — 2 „(вход "Пуск" ), связанном щ ..с выходом блока 5 управления, появляется с некоторой задержкой, относительно сигнала на другом входе преобразователей 2, — 2„, необходимой" для срабатывания элемента 61 выборки-хранения: и обнуления счетчика 65.

Задержка осуществляется элементом

19 задержки. Сигнал "Пуск", поступая на счетчик 65, открывает его для прохождения тактовых импульсов, пеступающих на тактовый вход преобраt зователей 2„ — 2„ с выхода блока 5 управления. Последовательность тактовых импульсов необходима для

В изменения кодов на входе преобразо55 вателя 64 код-аналог. Как только

1Ч сигнал Х;, поступающий. на неин вертирующий вход компаратора 63, становится равным ипи большим сигна)249481

)О )0 где ф — количество разрядов счетчика 65 и преобразователя 64 код-аналог. (21 (л) (2) и1

Х; — Х; Х; — Х1

Р2 — 1

),211

Однако, как следует из соотношения (8 ), необходимо также знать и код, соответствующий (;-1), т.е. код номера последнего полностью перекрываемого интервала значений

)-ro параметра. Этот код определяется следующим образом.

Когда компаратор находится в исходном состоянии, то элемент И 46 открыт для прохождения импульсов на тактовый вход регистра 48, т.е. на выходе регистра 48 появляется с некоторой задержкой код, соответствую- 35 щий коду на выходе дешифратора 66 (выход преобразователя 2)-. В момент переключения компаратора 63 (выработка сигнала "Стоп" ) элемент И 46 закрывается (при этом на выходе дешифратора 66 устанавливается двеичный код t ). Вследствие этого пос1 ледний задержанный импульс "Такт" не проходит на тактовый вход регистра 48 и на выходе регистра 48 4> остается прежний код, т.е. двоичный код числа (t;-1). Сигнал с выхода блока 5 управления поступает на тактовые входы регистров 47 и 48 памяти,в результате чего в них запи- 50 сывается информация с выходов дешифратора 66 и регистра 48, т.е. соответственно й; и (t) -1) . Выходы регистров 47 и 49 через коммутатер

50, управляемый узлом 39 переключения55 каналов, соединены с выходом блоков

3, — 3„ определения номера интервала. !

В зависимости от того, в каком канале

40 ла Х,, поступающего с выхода элемента 61 выборки-хранения на инвертирующий вход компаратора 63, последний переключается, выработав сиг-, 5 нал "Стоп",,и на выходе дешифратора 66 "остается 4 -разрядный код, соответствующий номеру (t;) интервала,-которому принадлежит значение

Х . Количество интервалов Р;, на которые разбивается значение -го измеряемого параметра, определяется разрядностью преобразователя аналог код

Р; = 2 — 1, ),2О) стоит данный блок определения номера интервала, а также от того, в каком режиме работает устройство, на втором выходе блоков 3„ — 3„ определения номера интервала должен присутствовать либо код (; -1), либо код 1;, что определяется положением ключа 51. С выхода блоков 3„ — 3„ определения номера интервала информация поступает на вход блоков 4, — 4 „ разрядных коэффициентов, которые предназначены для получения на выходах значений, являющихся слагаемыми правой части выражения (10) . Каждое из этих значений является произведением величины поступающей с выхода блоков 3 — 3„ определения номера интервала, на величину 0, Двоичный код g; устанавливается предварительно в блоках 4„ — 4 ц разрядньм коэффициентов. Если данный блок стоит в и -м канале, то согласно уравнению (10) в него записывается код единицы. Каждый из блоков 4„ — 4 разрядных коэффициентов состоит из многоразрядного задатчика кода и параллельного умножителя . Второй вход умножителя связан с задатчиком Ко да, на котором перед началом работы устанавливается код числа 4,, в зависимости от канала данного из блоков 4, — 4 „ разрядных коэффициентов, при этом его вход связан с выходом соответствующего из блоков 3„ — 3„ определения номера интервала.

Перед началом работы устройства необходимо в каждом аналого-цифровом преобразователе 2„ — 2 „ в зависимости от номера канала, в котором вн стоит, установить в качестве опорных значе(Л > (1) ния Х и X ., ключи 51 всех блоков

1 ю

3„ — 3„1определения номера интервала кроме ключа в н -канале, перевести в верхнее положение, в задатчике кода всех блоков 4„ — 4„ разрядных коэффициентов установить в зависимости от номера канала значения — 1,2,...,(п-1) .

В задатчике кода блока 4„ разрядных коэффициентов и -го канала устанавливается код единицы.

Совместная работа блока 5 управления,аналого-цифровых преобразователей 2, — 2, блоков Зл- 3„ определения номера интервала и блоков

4„- 4„ разрядных коэффициентов аналогична была описанной выше.

1249481.

45

Таким образом, после появления сигнала на соответствующем выхэде блока 5 управления на выходах всех блоков 3„ — 3„ определения. номера интервала появляются двоичные коды величины (t; — 1), i = 1 2, .. °, (n — 1) и t„a блоке З„и -ro кана— ла, однозначно определяемые значениями измеряемых параметров объекта регулирования в момент опроса датчиков 1„— 1„.

Сигналы с выходов блоков 3 — 3„ определения номера канала поступают на входы своих блоков 4 разрядных коэффициентов, с выходов которых значения (t; 1) О;, i = 1,2,..., (и-1) и „ (с выхода блока 4 н-го канала) поступают на соответствующие входи сумматора 6. Результатом суммирования является получение на выходе сумматора 6 двоичного кода числа М, однозначно зависящего от состояния объекта регулирования к моменту опроса датчиков l — l и и одновременно являющегося кодом номера строки матрицы блока 8 памяти, в ячейках которого записаны управляющие сигналы,, соответствующие состоянию объекта регулирования. Для возможности обращения к нужной строке матрицы блока 8 памяти необходимо преобразовать получаемый на выходе . сумматора двоичный код числа 4i в одноразрядный позиционный код. Эта операция проводится дешифратором 7 (линейный дешифратор1 . Причем число выходов дешифратора 7 должно равняться числу строк матрицы блока 8 памяти, т.е. числу Т = 2, где с(— число входов дешифратора 7 ипи же количество разрядов, необходимых для представления в двоичном коде. числа Ч/на выходе сумматора 6. Каждый иэ выходов дешифратора 7 соединен со своим входом (строкой, словом) матрицы блока 8 памяти, выпэлненной в виде постоянного запоминающего устройства. В каждой из групп опрашиваемой строки матрицы блока 8 памяти записан заранее рассчитанный исходя из выбранного критерия оптимальности, двоичный код. Выходы каждой из rn групп ячеек, являющиеся одним из виходов блока 8 памяти, соединены с входом соответствующего коммутатора 9 (1-ш).

Таким образом, в результате преобразований с выходов коммутаторав

9 через свои цифроаналоговые пре1 образователи 10 и исполнительные т элементы ll на органы управления объекта 14 регулирования поступают сигналы, переводящие последний из состояния, соответствующего номеру опрашиваемой строки 4/, в требуемое наперед заданное состояние. Причем этот перевод оптимальный с точки зрения управления объектом регулирования, При появлении на соответствующем выходе блока 5 управления следующего импульса, частота следования которых выбирается исходя из свойств объекта, инерционности датчиков и требований, предъявляемым к системе регулирования, описанная последовательность операций повторяется. Благодаря этому происходит непрерывное управление объектом регулирования.

При использовании устройства по второму варианту (фиг.21 может быть достигнута более высокая точность регулирования. По сравнению с первым вариантом, устройство содержит в каждом информационном канале блок

12; (i=1 è) определения отклонений (фиг.6), а в каждом управляющем канале — интерполятор 13

1 .

На вход каждого блока 12; определения отклонений поступает текущий цифровой сигнал (t, -l),òåêóùèé аналоговый сигнал Х и два постоянных анаИ логовых сигнала Х; и Х; . На выходе блока при этом вирабатывается один цифровой сигнал К .

Если устройство по первому варианту осуществляет режим прямого регулирования (РПР), то устройство по второму варианту предназначено для реализации режима линейной интерполяции.

В последнем режиме устройство осуществляет определение значений управляющих сигнало Р путем линейной интерполяции с использованием значений У хранящихся в нескольких строках матрицы блока 8 памяти.

Устройство по второму варианту работает следующим образом.

В блоке 5 управления включается ключ 32, в результате чего сигнал логической "1" присутствует на первом входе элемента И 26 и на соответствующем выходе блока 5 управле13

14

1249481 ния, связанном с управляющими входами всех коммутаторов 9; (j=l ) .

После появления сигнала на выходе однонибратора 24, связанном также и с S -входом триггера 21, на выходе триггера 21 вырабатывается сигнал, открывающий элемент И 26 для прохождения импульсов с выхода элемента И 16. Импульсы с выхода элемен- 10 та И 26 поступают на (1 -разрядный регистр 27 сдвига, в результате чего на каждом иэ n его выходов, являющихся выходами блока 5 управления, появляются одиночные импульсы. Сиг- 15 нал, появляющийся на соответствующем выходе блока 5 управления, через элемент ИЛИ 28 и одновибратбр 29 поступает на " -входы регистра 27 сдвига и триггера 21,. в результате 20

1 чего закрывается элемент И 26 и прекращается поступление импульсов на .вход регистра 27 сдвига, а сам .он обнуляется. Вся последовательность повторяется с частотой Е/V. 25

Перед началом работы в каждый блок 12 определения отклонений

1 вводятся следующие данные; в качестве опорных, устанавливаются значения Х и Х, т.е. минимальное и 30

1 максимальное значения l -го измеряемого параметра; в эадатчиках 80 и 81 кода набираются коды соответст-. венно и Е;.

При выработке сигнала на выходе 35 ,каждого аналого-цифрового преобразователя 2; (сигнал "Стоп" с выхода компаратора 63), связанном с входом своего блока 12; определения отклонений, являющимся входом "Выборки" элементов 75,и 76 выборки-хранения, на их выходах появляются соответственно сигналы Х; и Х,, поступающие (и на сигнальные входы элементов 75 и 76 выборки-хранения с выходов ана- 45 лого-цифрового преобразователя 2» при этом Х вЂ” значение сигнала с

1 I -ro датчика 1, хранящееся в элементе 61 выборки-хранения 1-ro АЦП; .Х(— сигнал, соответствующий верх- 50 ней границе t --го интервала значений.

С выхода блока 3 ° определения .,номера интервала, связанного с входом блока 12; определения отклонений, на вход преобразователя 79 пос- 55

8-1) тупает код значения Х(, т.е..код величины, соответствующей верхней границе (t-1) -ro интервала з -ro измеряемого параметра. Сигнал Х; с выхода элемента 75 выборки-хранения поступает на вход преобразован) теля 78 аналог-код. Сиганлы Х; с выхода элемента 76 выборки-хранения

gt -1( и Х; с выхода преобразователя 79 поступают, в качестве опорных на соответствующие входы преобразователя 78 аналог-код. Сигнал с входа блока 12 ° определения отклонений одновременно с выборкой значений Х„ ((1 и Х; осуществляется сброс преобразователя 78 аналог-код. Этот же сигнал, задержанный элементом 77 задержки, поступает на вход "Пуск" преобразователя 78, тем самым разрешая прохождение тактовых импульсов, поступающих на вход блока 12; определения отклонений с соответствующего выхода блока 5 управления и

1 необходимых для осуществления преобразования аналог-код.

В результате преобразования в регистр 82 памяти записывается двоичный К-разрядный код величины ; = Х;. — Х,."",, (221

I т.е. величины, равной отклонению значения Х, от верхней границы (t-1);го интервала значений. Выход регистра 82 памяти связан с первьм входом вычислителя 84, осуществляюВ-С щего операцию — —,где В,С и D— сигналы, поступающие соответственно на его первый, второй и третий входы.

На второй и третий входы вычислителя 84 поступают сигналы, установленные на эадатчиках Sl и 82 кода.

Таким образом

В-С аХ

D E

1 (23) т.е. величину относительного отклонения (с учетом знака) значения Х; от середины 1;-ro интервала значений -го измеряемого параметра. По сигналу, поступающему на тактовый (t-1l

В = (. = Х -Х .; С = Е;/г; D- Е;, следовательно, В-С = (; — Е;/2 iX;, т.е. равно отклонению значения Х ° l от середины 1; -го интервала, на выходе вычислителя, связанном с информационным входом регистра 88 памяти, получают сигнал

1249481

l6 вход регистра 88 памяти с соответствукщего выхода блока 5 управления, значение К; записывается в регистр

83 и появляется на его вьм»оде, являющемся выходом блока 12 определения отклонений.

Работа каждого интерполятора 13„ (j=l ) происходит следующим образом .

При замыкании ключа 32 "Режим" в 10 блоке 5 управления . сигнал логической "1" с соответствующего выхода блока 5 управления, связанного с управляющими входами (вход "Выбор . канала".) всех коммутаторов 9>, обес- 15 печивает прохождение на выход коммутаторов 9> информации, поступающей на их информационные входы, связанные с выходами соответствукщих интерполяторов 13 . 20

Таким образом, коммутаторы закрыты для информации, поступающей с блока 8 памяти, и открыты для информации с интерполятора 13„ . При этом обеспечивается также появление сигналов на выходах блока 5 управления.

После обнуления, замыкания ключа 30

"Пуск", включая момент появления сиг- нала на соответствующем выходе блока 5 управления, работа устройства 30 в режиме линейной интерполяции происходит аналогично работе устройства в режиме прямого регулирования.

Однако при появлении импульса на выходе блока 5 управления, связанном З5 с соответствующим входом каждого интерполятора 13„, сигналы с выходов блока 8 памяти не попадают на исполнительные элементы (так как для них коммутаторы закрыты сигна- 40 лом с соответствующего выхода блока 5 управления), а поступают в интерполятор 13 . Эти сигналы

4 соответствуют У,Z =l,...,n. За появлением сигнала на указапном вы- 45 ходе блока 5 управления следует появление серии одиночных импульсов поочередно на каждом из первых выходов блока 5 управления, каящый из которых связан с входом соответст- 50 вующего блока определения номера интервала и соответствукщим входом интерполятора 13.. При появлении сигнала на этом входе блока 3; определения номера интервала сигнал 55 на третьем входе (вход "Выбор слова") коммутатора 50 изменяется на противоположный и на выход коммутатора 50 проходит сигнал с выхода регистра 47 памяти, вместо ранее проходившего сигнала с выхода регистра 49 памяти. Таким образом, при поступлении импульса на вход любого блока 3 определения номера интервала. с номером i = 1,. ° .»(г1-1) на его выходе вместо двоичного кода (t; -1) появляется код t,", что как бы имитирует увеличение значения

1-го измеряемого параметра на величину одного интервала, т.е. вместо измеренной величины Х; -й параметр принимает значение X;+ >. При появлении импульса на указанном входе блока 3„ определения номера интервала и -го канала на выходе этого блока вместо кода, соответст" вующего значении „, появляется код (t 1). Это эквивалентно уменьшению значения n-ro измеряемого параметра на велйчйну одного интер вала, т.е. h -й измеряемый параметр

Ф вместо Х принимает значение X

Изменение измеряемых параметров, в свою очередь, вызывает изменение управляющих сигналов на выходе матрицы блока 8 памяти . Новые значения управляющих сигналов, вызванные изменением значение первых (n-1) измеряемых параметров, соответствуют уменьшаемому, стоящему в правой части равенства (13) . Новые значения управляющих параметров, вызванные изменением значения и -ro измеряемого параметра, соответствуют вычитаемому, стоящему в правой части (13} ..

Таким образом, в результате прохождения одиночных импульсов с первых выходов блока 5 управления в ,каждом иэ и» линейных интерполяторов находятся следующие значения управляющих сигналов для (n-1)-х каналов. аЙ(» 2 1» »tn 2» «)»

Y .(t » t » ° »tn-,+13tи)»

Z = 1»2»...»щ W = 1,...,T; для и -го и (n+I)-ro каналов соответственно

7 ц»,(t»» tð» » -»» т

Yv (tq» tz» tn-ë» tü)

1249481

Формула изобретения

1.Устройство для автоматического управления, содержащее блок управ— ления, блок памяти и дешифратор, а также по числу измеряемых параметров и измерительных каналов, каждый 40 иэ которых состоит из датчика, соединенного выходом с входом аналогоцифрового преобразователя,и гг управляющих каналов, каждый из которых состоит из цифроаналогового преобразователя, соединенного выходом с входом исполнительного элемента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности регулирования, в нега введены сумматор, в каждый измерительный канал - блок определения номера интервала и блок разрядных коэффициентов„ а в каждый из ггг управляющих каналов (m — число управляемых параметров) — коммутатор, подключенный выходом к входу цифроаналогового преобразователя, а ин50

В интерполяторе получаются значения дУ где i = 1,..., п — номер () измеряемого параметра; Z = 1,...,ш номер управляющего параметра; значения д У Ы; и значение F н

У + "Я ду

Это значение поступает на вход соответствующего коммутатора 9> и 10 затем через. цифроаналоговый преобразователь 10г и исполнительный элемент 11„. на объект 14 регулирования.

Варианты устройства обладают достоинствами, присущими двум разным 15 типам сисгем автоматического управ.— ления, а именно наряду с высоким быстродействием и простотой конструкции, характерными для устройств автоматического управления, работающих 20 по принципу замкнутого цикла по отклонению и не обеспечивающих оптимального управления, предлагаемые устройства способны осуществлять оптимальное регулирование, что свой- М ственно устройствам с ЭВИ н контуре управления, которые имеют сложную конструкцию и относительно невысокое быстродействие. Для перенастрой- ки устройства на управление другим ЗО объектом необходимо заменить матрицу блока памяти. формационньм, входом — к соответствующему выходу блока памяти, свяэаннога входами с выходами дешифратора, соединенного входами с вьгходами сумматора, подключенного соответствующими входами к выходам блоков разрядных коэффициентов, каждый иэ которых подключен входом к выходу соответствующего блока определения номера интервала, связанного первым управляющим входом с одним из первых управляющих выходов блока управления, вторым управляющим входом — с вторым управляющим выходом блока управления, третьим управляющим входом — с третьим управляющим выходом блока управления и с первым управляющим входом аналого-цифровогв преобразователя, четвертым управляющим входом — с четвертым управляющим выходом блока управления и с вторым управляющим входом аналогоцифрового преобразователя, а первым и вторым информационными входами— соответственно с первым и вторым информационными выходами аналогоцифрового преобразователя, подключенного третьим управляющим входом к пятому управляющему выходу блока управления, связанного шестым управляющим выходом с управляющими входами коммутаторов.

2. Устройство для автоьгатического управления, содержащее блок управления, блок памяти и дешифратор, а также по числу измеряемых параметров, гг измерительных каналов, каждый из которых состоит из датчика, соединенного выходом с. входом аналого-цифрового преобразователя, и гг управляющих каналов, каждый из которых состоит из цифроаналогового преоб- разователя, соединенного выходом с входом исполнительного элемента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности регулирования, в него введены сумматор, в каждый измерительный канал — блок определения номера интервала, блок разрядных коэффициентов и блок определения отклонений,а в каждый из m управляющих ка" налов (m — число управляющих г1араметров) — интерполятор и коммута— тор, подключенный. выходом к входу цифроаналогового преобразователя, первым информационным входом — к.19

1 24 9481

20 соответствующему выходу блока памяти и к первому информационному входу интерполятора, а вторым информационным входом — к выходу интерполятора, связанного первым управ-ляющим входом и с одним иэ первых управляющих выходов блока управления с первым управляющим входом блока определения номера интервала своего канала и с первыми управляющими входами интерполяторов всех прочих каналов, вторым управляющим входом с первыми управляющими входами блоков определения номера интервала н с вторыми входами интерполяторов всех прочих каналов и с одним иэ первых управляющих выходов блока управления, подключенного вторым управляющим выходом к второму управляющему входу блоков определения номера интервала, к первому управляющему входу блоков определения отклонений и к третьему управляющему входу интерполяторов всех каналов, третьим управляющим выходом — к первому управляющему входу аналого-цифровых преобразователей, к вторым управляющим входам блоков определения отклонений и к третьему управляющему входу блоков определения номера интервала, четвертым управляюшим выхэдом — к второму управляю— щему входу аналого-цифровых преобразователей и к четвертому управляющему входу блоков определения номера интервала, шестым управляющим выходом — к управляющим входам коммутатора, а пятьм управляющим выходом в каждом канале — к третьему управ-. ляющему входу аналого-цифрового преобразователя, соединенного первым и вторым информационными выходами

10 соответственно с первым и вторым информационными входами блока определения отклонений, третьим информационным выходом — с первым инфор.мационным входом блока определения

>5 номера интервала и с третьим информационным входом блока определения номера интервала, а четвертым информационным выходом — с вторым информационньм входом блока определе20 ния номера интервала, связанного первым выходом.с входом блока разрядных коэффициентов, а вторым выходомс четвертым информационным входом блока определения отклонений, подключенного выходом к второму информационному входу интерполятора, сое-. диненного третьим информационным входом с информационными выходами блоков определения отклонений всех

ЗО прочих каналов, причем выходы блоков разрядных коэффициентов соединены с соответствующими входами сумматора, подключенного выходами к входам дешифратора, связанного выходами с

З5 входами блока памяти.! 24948l

124948!

1249481

Составитель А. Лишанский

Редактор О.Головач Техред Н,Бонхало Корректор Г.Решетник

Заказ 4323/48 Тирвк 836

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений,и открытий

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

Подписное

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