Устройство для циклового программного управления

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может найти применение при автоматизации производственных процессов, в частности процессов многоцикповых прочностных испытаний объектов авиационной техники. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет сокращения сроков испытан11й при сохранении заданной точности программного сигнала и пвддержания мощности, потребляемой следящим приводом, на максимальном , располагаемом блоком питания. Устройство содержит блок программ, блок коррекции экстремумов, следящий привод аппроксиматор, управляемый генератор частоты блок питания, датчик мощности, блок определения максимума, блок вычитания, блок уотавок величины г1Ьщности, накопитель, аналогоцифровой преобразователь, сумматор, регистр кода частоты, ключ датчик параметра нагружения. Введение .блока определения максимума, блока вычитания , блока уставок величины мощности, накопителя , аналого-цифрового преобразователя, ключа и датчика мощности позволяет достичь поставленную цель. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКНХ

СОНИЛЛИСТНЧЕСКИХ РЕСПУБЛНК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

Й АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДЛРСТВЕННОЕ ПЛТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПЛТЕНТ СССР) 1 (21) 3846081/24 (22) 18.01 81 (46) 16.11.93 Бюл. Na 41-42 (72) Гуков Б.Ф„ Стерлин АЯ. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может найтй применение при автоматизации производственных процессов, в частности процессов многоцикповых прочностных испытаний объектов авиационной техники. Цель изобретения — расширение области применения устройства" за счет сокращения сроков испытаний при сохранении заданной точности программного сигнала и .педдержания мощности, потребляемой (19) SU (») 1285954 А1 (51) G 05 В 19 04 следящим приводом, на максимальном уровне, располагаемом блоком пи ания. Устройство содержит блок программ, блок коррекции экстремумов, следящий привод, аппроксиматор, управляемый генератор частоты блок питания, датчик мощности, блок определения максимума, блок вычитания, блок уотавок величины мощности, накопитель, аналогоцифровой преобразователь, сумматор, регистр кода частоты, ключ, датчик параметра нагружения. Введение блока определения максимума, блока вычитания, блока уставок величины мощности, накопителя, аналого-цифрового преобразователя, ключа и датчика мощности позволяет достичь поставленную цепь. 7 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение при автоматизации производственных процессов, в частности процессов многоцикловых прочностных испытан|лй объектов авиационной техники..

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет сокращения сроков испытаний при сохраr нении заданной точности программного сигнала и поддержания мощности (потребляемой следящим приводом) на |лаксимальном уровне. располагаемом блоком питания, На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — схема аппроксиматора; на фиг,3 — схема блока коррекции экстремумов; на фиг.4 — схема экстрематора; на фиг,5 — схема накопителя; на фиг,.б — временные диаграммы функционирования экстрематора; на фиг.7 — временные диаграммы работы накопителя.

Устройство содержит блок 1 программ, блок 2 коррекции экстремумов, следящий привод 3, аппроксиматор 4, уг|равляемый генератор 5 частоты, блок б питания, датчик

7 мощности, блок 8 определения максимума, блок 9 вычитания, блок 10 уставок величины мощности, накопителв 11, аналс|го-цифровой преобразователь 12, сумматор

13, регистр 14 кода частоты, ключ 15, датчик

15 параметра нагружения.

Аппроксиматор 4 (фиг.2) содержит резисторную матрицу 17, коммутатор 18, реверсивный счетчик импульсов 19, Блок 2 коррекции экстремумов (фиг,З) содержит экстрематор 20, компараторы 211, 21, накопители 221, 222, сумматоры 23>, 23 .

Экстрематор (фиг.4), входящий в блок 2 коррекции, содержит определи гель 24 знака производной, диоды 251, 252, элемент НЕ

26, оДновибраторы 271, 27ъ блоки 281, 281 выборки и хранения (УВХ1, У(ЗХ2).

Накопитель 11 (фиг.5) содержит сумматор 29, формирователь 30| импульсов, вкл|очающий дифференцийтор ЗО, одновибратор 30з, блоки 31, 31 выборки и хранения, усилитель 32.

Устройство работает следующим обра3оМ.

8 начале каждой ступени нагружения регистр i4 кода частоты задает исходную частоту через цифровой сумматор 13 на вход управляемого ге|-<ератора частоты 5, Другой вход сумматор,а 13 в этот момент обнулен. Блок (задани я ступеней) программы 1 задает нэ вход|.| блока коррекции 2 (экстремумов) исходн|ые величины экстремумов данной ступен и. Так как циклическая функция нагружения еще не достигла своего первого экстремума, то на выходе блока

2 будут величины экстремумов, равные исходным, Таким образом, на входы максимума и минимума аппроксиматора 4.будут заданы исходные (программные) величины экстремумов, а на его тактовый вход поступит от генератора 5 частоты исходная частота развертки программного сигнала, следовательно, на выходе аппроксиматора

"0 4 будет генерироваться аналоговый сигнал, отвеча|ощий исходным (программным) параметрам. Функционирование аппроксиматора 4 (3) осуществляется следующим образом. На аналоговые входы аппроксиматора Вх 1 и Бх 2 подаются с блока коррекции

2 экстремумов потенциалы р> и <щ, отвечающие экстремальным значениям циклической функции на данной ступени программы. Эти потенциалы приходят на вершины резистивной матрицы 17, состоящей из цепи последовательно включенных сопротивлений. Точки между каждым из сопротивлений выведены на разъем резисторной матрицы, К этим точкам подключены входы ключей коммутатора 18, а выходы ключей объединены в одну точку, явля|ощуюся выходом аппроксиматора.

Тактовые импульсы, приходящие на так30 товый вход аппроксиматора 4, поступают на реверсивный счетчик 19, который изменяет в результате получения импульсов состояние своего цифрового выхода и тем самым управляет последовательным переключейием ключей коммутатора 18 с 1-ro по п-й, а затем с и-го до 1-ro. Таким образом, на выходе коммутатора 18 генерируется циклическая функция. Период циклической функции зависит от частоты тактовых импульсов, поступающих на тактовый вход. При переходе на другую ступень программы на аналоговые входы аппроксиматора задаются новые значения потенциалов рз и рл и т,д. Следящий привод 3 будет отслеживать этот сигнал, поступающий с выхода аппроксиматора 4, Если экстремумы регулируемого параметра не будут соответствовать программным величинам, то блок коррекции 2 экстремумов, измерив эти величины, изменит сигналы на своих выходах так, чтобы аппроксиматер 4 генерировал выходной сигнал, компенсирующий погрешность следующего привода 3. Одновременно с этим датчик мощности 7 измеряет мощность, потребляемую приводом 3, и передает сигнал на вход блока определения максимума 8, Блок 8 выделяет максимапьное значение мощности за данный цикл и эту же величину передает на вход блока вычитания 9, кото1285954 рый вы итает эту величину из допустимой величины, заданной блоком уставок 10.

Полученная разность поступает в (до этаго обнуленный через ключ 15 сигналом признака переключения ступеней) накопитель

11, а затем через аналого-цифровой преобразователь 12 на другой вход сумматора 13.

Код на выходе сумматора 13 меняется и; следовательно, меняется частота на выходе .генератора 5 и на выходе аппроксиматора 4.

В зависимости от знака накопленной разности на выходе накопителя 11 частота программного сигнала будет увеличиваться или уменьшаться.

В соответствии с изменением частоты следящий привод 3 (при заданных амплитудных сигнала) будет изменять потребление мощности, отбираемой от блока 6. Это изменение, измеряемое датчиком 7, через блок 8 поступит на блок вычитания 9, который определит новую разность. Эта операция повторяется до тех пор, пока разность не станет равной нулю, т.е, пока отбираемая приводом 3 мощность не станет равной максимально допустимой, определяемой блоком 10..

Таким образом, на каждой ступени программы ведется корректировка не только амплитудного значения циклического сигнала нагружения, но и изменение частоты, направленное на максимально допустимый отбор мощности от источника питания. Указанное изменение частоты автоматически компенсирует недетерминировэнные изменения КПД следящего прйводэ и жесткости образца, тэк как контур коррекции частоты .-. построен по принципу обратной связи; где регулируемым параметром в конечном счете является заданное значение располагае,мой мощности.

Зкстрематор 20, входящий в состав бло-. ка коррекции, функционирует следующим образом. Входной измеряемый сигнал. поступает одновременно на вход определителя знака производной и входы двух УВХ. 8 зависимости от знака производной на выходе определителя 24 знака будет либо паложительный,-либо отрицательный потенциал (см. фиг.б). Положительный потенциал через диод 25» поступает «а вход одновибраторэ

27, который ээл»ускается по заднему фронту указанного потенциального сигнала и за нормированное время ä» заряжает блок

УВХ1 до уровня сигнала Y в данный момент.

Моменты экстремумов (см. фиг,б) как рэз . соответствуют задним фронтам сигналов на входах одновибраторов 27», 27». УВХ1 запоминает минимуму У » . Если на выходе определителя 24 знака производной отрицательный сигнал, то он через диод 25 поступает нэ вход элемента НЕ 26, выполненного на операционном усилителе. а затем нэ вход одновибратора 27 . ПО заднем фронту

5 этого сигнала запускается одновибратор

27г, по выходному сигналу которого 02 на

УВХ2 запоминается очередной максимум входного сигнала Ум«<. Накопитель 11 (фиг.5) предназначен для суммирования сту10 пенчато изменяющихся во времени сигналов. и работает следующим образом. В исходном положении УВХ1 31», УВХ2 312 обнулены сигналом обнуления.

При появлении на входе накопителя

15 скачкообразного сигнала h, » последний поступает на вход сумматора 29 и формирователя импульсов. На сумматоре сигнал суммируется с предыдущим сигналом на выходе накопителя и через нормально разо20 мкнутый ключ К2 (УВХ2) 312 поступает на выход усилителя-накопителя. Одновременно сигнал поступает на вход дифференциатора 301 формирователя 30 импульсов.

Дифференциатор фортьрует на выходе им25 .пульсный сигнал при переходе с одной ступени на другую с учетом знака изменения скорости. Выпрямитель 30 преобразует знэкопеременный сигнал на выходе дифференциотора 30» .а знакопостоянный. Пол30 ученный импульсный сигнал нормируется затем по длительноети одновибратором 30з, Нормированный импульсный сигнал Di замыкает ключ К2 УВХ2, и.сигнал с выхода сумматора 2Ф(за время действия импульса

35 4) накапливается на выходе (УВХ2) 312 и черезусилитель поступает на выход накопителя 11. За время действия импульса l ключ

К1 (УВХ1) 31» разомкнут и сигнал с выхода усилителя не накапливается на выходе

40 (УВХ1) 31.».

tlo оконча»»ии действий импульса д» ключ К2 (УВХ2) 31 размыкается,"ключ К1 (УВХ1) 31» замыкается и сигнал, накопленный на..выходе усилителя 32, накапливается

45 на выходе (УВХ1) 31». При появлении сигнала Ь z аналогично возникает второй импульс д на выходе формирователя 30 импульсов, Сигнал Ь2 на сумматоре 29 суммируется с сигналом Ь», и во время действия импульса дг УВХ2 заряжается сигналом

Ь» + Ь2, который поступает на выход накопителя через усилитель 32, ПО окончании действия сигнала д (УВХ1) 31» заряжается сигналом Л» + A 2, который поступает нэ второй вход сумматора 29.

Таким образом, на выходе накопителя

11 при каждом ступенчатом изменении входного сигнала Л; (t) формируется сиг1285954 нэл > Q, рэвнь!й сумме ступенчэтых curk=! нэлон, поступающих нэ его вход, Емкости

С 1 и С2 (УВХ) 3 1 1 и (УВХ) 31 выбирэютсл такими, чтобы время задержки УВХ было меньше времени длительности действил, величина которого постоянна.

Накопитель 11 является аналогичным элементом системы, и знак накопленных разностей на его выходе определлетсл знаК0М потенциала этих разностей относительно нулевого потенциала системы.

Аналого-цифровой г! реоб разонател ь 12 (например, Ф7077!1) имеет двуполлрный вход, причем положитель|!ому сиг!!Элу на входе преобрэзователл соответствует пряФормула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦККЛОВО,"О ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее регистр кода частоты, блок программ, подклЮченний первым и вторым информаци окными выходами соответственно к инфОрмэционным входам максимума и ми нимума блока коррекции экстремумов, соединенного корректирующим входом с выходом датчика параметра нагруженил и

С ИНфОРМЭЦИОННЫМ BXOPOF4 ПРИВОДЭ, BXOдом.обнуления - с упранлгпощим выходом блока программ, а выходами максимума и минимума - с одноименными входами эппрОксимзторэ, связанного тактовым входом с выходом управляемого генератора частоты, э ВыхОдОм - с Qf!рэВляющим ВхОдОм привода, ONJtoDOA вход KoTÎpÎt 0 подключен к выходч блока питания, оп!Ича!Ощеесл тем, во, с целью расширения области применен;.я устройства эа счет сокра!ценил сроков испыта гий при обеспечении заданмой код на выходе, а отрицательному сигналу —.обратный код.

Цифровой сумматор 13 собран на.цифровых микросхемах К155ИМЗ. Если на его

5 выходе полвлл!отся два слагаемых в прямом коде, то происходит операция сложения, если одно из слагаемых задано в обратном коде, то происходит операция вычитания.

10 (56) Испытательная техника. — М.: Машиностроение, 1982, кн.2, с,508-510.

Авторское свидетельство СССР !

Ф 943758, кл, 6 Об 6 7/26, 1979.

Авторское свидетельство СССР

15 М 1120308, кл, 6 06 6 7t26, 1983.

Электронные схемы на операционных усилителях. — Киев: Техника, 1983, с,173, ной точности и поддержания мощности на максимальном уровне, в него внедены блок определения максимума, блок вычи25 тания, блок уставок величины мощности, накопитель, аналого-цифровой преобразователь, ключ и датчик мощности, подключенный входом к выходу блока питания, а выходом - к входу блока определения мак30 симума, соединенного выходом с парным входом блока вычитания, подключенного вторым входом к выходу блока уставок, а ныходом - к входу накопителя, связанного входам обнуления с одним выводом ключа.

35 а выходом - с входом аналого-цифрового преобразователя, подключенного выходом к первому входу сумматора, соединенного вторым входом с выходом регистра кода частоты, а выходом - с управллющим вхо"0 дом управляемого генератора частоты, rtpwчем управляющий Вхор l4 ВТорОА t3btBO+ ключа свлзаны соответственно с управляющим выходом блока программ и с нулевой шиной устройства.

1285954 дьиоУ Baal: . дйхаУ. „ максимума сбнцА Вний МИЙИМУЖ4к °

4ЙИгЗ

УП;!РЙ

1/ т

Q.

1 у ; (5g

Ymir

О . У я

1285954 2

Yn мз 4.

Ф

1, 4 (- °

1 ЯРУ $, -.,"-;". иФцилщю

+f ai(t)i - . "r"t< . ж "..а, дход-„,":. .. дуу ачия .

° le .

/. ).

1285954

l; (! --:б ",:

1 !

° °

° б! . (!! б

I бб(1 . t., 1

1 б !,.I,(,,

° -„1 б б Г ""-:.Уб

S (, I °, б!

l б ° . .t б!.б ( 1 " "."".) (".""б-:

f::-. ". с,:"., ;, f .-. -, .;

Ф

Ь е б б; б(! С1

1 . - --" " -. . 1" .г-: .;

,- . 1." " р(.

f .""" „" .."f3,.- ", 1 = .,,. у1,, : —::;- f,,:.-(1 .! °

° .»

t (., Редактор

Заказ 3242

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101 йяоЮ. i%i p-., peicjiii P9; .! rÄ - " ,j

Ъ (б, i (g I" r (:, ; ."

:, 8bßÎ0I :.;;:

>. EbiiiPiiirii.—,. (%, .I м.б k xiii@

- сИ, :, У;."- .:-.:

1"Bh l((OIMBl 2 йфЫХО ИЯ ;„:..- ;., - :юлйтелй):. (7 ф - .: .,, .;. I . с-" (°

1„ !

;Ибод,ЮдХ1: (:.

Физ. 7,.; - ".,::. "." !,, Составитель

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор А.Козориз

Тираж подписное

HA0."Ïoèñê" Роспатента

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