Аналого-цифровая следящая система

 

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в следящих приводах моделирующих стендов. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования угловых перемещений и повышение надежности системы. Аналого-цифровая следящая система содержит задатчик 1, блок 2 выделения ошибки, цифроаналоговый преобразователь 3, первый инвертирующий повторитель 4, аналоговый коммутатор 5, второй инвертирующий повторитель, источник 7 эталонных напряжений, привод 8, преобразователь 9 угол-код, элемент 10 обратной связи, первый аналогоцифровой преобразователь 11, сумматор 12, первый 13 и второй 14 компараторы, второй аналого-цифровой преобразователь 15, цифровой коммутатор 16, элемент ИЛИ 17. Цель изобретения достигается за счет введения элементов и блоков 4-11, 13-17. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 (11) (511 4 С 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4378810/24-24 (22) 15.02.88 (46) 15.11.89. Бюл. К 42 (72) Д.И.Мельник и В.С.Чистяков (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 557351, кл. С 05 В 13/02, 1977. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВАЛ СЛЕДУЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в .следящих приводах моделирующих стендов. Цель изобретения — расширение диапазона регулирования угловых перемещений и повышение

2 надежности системы. Аналого-цифровая следящая система содержит задатчик 1, блок 2 выделения ошибки, цифроаналоговый преобразователь 3, первый инвертирующий повторитель 4, аналоговый коммутатор 5, второй инвертирующий повторитель 6, источник 7 эталонных напряжений, привод 8, преобразователь 9 угол-код, элемент 10 обратной связи, первый аналого-цифровой преобразователь 11, сумматор 12, первый

13 и второй 14 компараторы, второй аналого-цифровой преобразователь 15, цифровой коммутатор 16, элемент ИЛИ 17.

Цель изобретения достигается за счет введения элементов и блоков 4-7, 11, 13-17. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1522152

Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано в следящих приводах моделирующих стендов. 5

Цель изобретения — расширение диапазона Регулирования угловых перемещений и повышение надежности системы.

На фиг.1 приведена функциональная схема системы; на фиг.2 — функциональ -10 ная схема блока выделения ошибки; на фиг.3 — графики, поясняющие работу системы.

Аналого-цифровая следящая система (фиг.1) содержит задатчик 1, блок 2 15 выделения ошибки, цифроаналоговый преобразователь 3, первый инвертирующий повторитель 4, аналоговый коммутатор 5-, второй инвертирующий повто.Ритель 6, источнйк 7 эталонных напря- 20 жений, привод 8, преобразователь 9 угол-код, элемент 10 обратной связи, первый аналого-цифровой преобразователь 11, аналоговый сумматор 12, первый 13 и второй 14 компараторы, вто- 5 рой аналого-цифровой преобразователь

15, цифровой коммутатор 16 и элемент

ИЛИ 17.

Блок 2 выделения ошибки (фиг.2) образуют цифровой сумматор 18, ин- 30 верторы 19.1-19.п элементы 20.1—

20.п ИСКЛЮЧАЮ@ЕЕ ИЛИ и дополнительный инвертор 21.

Аналого-цифровая следящая система работает следующим образом.

Сигнал, по положению изменяющийся в пределах одного или нескольких оборотов привода 8 как в одном, так и в противоположном направлениях, в цифровой форме с выхода задатчика 40

1 поступает через инверторы f9 на входы Rl В,..., В„ цифрового сумматора 18 °

На вторые входы А, А,..., А и

А„„„ сумматора 18 поступает текущее 45 значение кода с выхода преобразователя 9, характеризующее угол поворота выходного вала привода 8 в пределах одного оборота, и через цифровой коммутатор 16 значение кода с выхода аналого-цифрового преобразователя

11 или 15, характеризующее число полных оборотов выходного вала привода 8. На выходе элементов 20 формируется текущее значение кода разности между кодом эадатчика 1 и кодом ,обратной связи (кодов с выходов преобразователя 9 и цифрового коммутатора 16).

Текущее значение сигнала ошибки, получаемой иа выходах элементов 20, подключенных к выходам Я, Б,..., Sp, Sð„,..., S сумматора 18, условно разбивается на две составляющие.

Первая составляющая (сигнал "малой" ollM6KH) с выходов Sy) 8,. ° °, з ° ° ° э Бр (число KoTopblx Выбирается из условия обеспечения максимальной скорости перемещения привода) цифрового сумматора 18 проходит через элементы 20 и цифроаналоговый преобразователь 3, преобразуясь в аналоговую форму, и непосредственно поступает на первый, а через инвертирующий повторитель 4 "- на второй информационные входы коммутатора 5 °

Вторая составляющая (сигнал "большой" ошибки) с выходов Яр„, Бр,,..., S старших разрядов сумматора 18, проходя через элементы 20 и многовходовый элемент 22, формирует первый 2

1 логический уровень (потенциал) управления коммутатором 5, вторым 2 сигналом управления которым является выход знакового разряда сумматора

18. В зависимости от комбинации сформированных цифровых сигналов на выходе знакового разряда цифрового сумматора 18 и на выходе элемента 22 на вход управления привода 8 подключается прямой или проинвертированный сигнал с выхода цифроаналогового преобразователя 3 либо прямое или проинвертированное напряжение с первого выхода источника 7. В первом случае обеспечивается регулирование в обоих направлениях перемещения привода 8 в пределах от минимальной до максимальной скоростей отработки, в другом случае — перемещение привода 8 также в обоих направлениях, но только с максимально допустимой скоростью отработки.

При этом, когда сигнал ошибки велик (на втором управляющем выходе блока 2 присутствует высокий.логический уровень), в зависимости от знака этой ошибки (на первом управляющем выходе блока 2 присутствует уровень ; логического нуля или уровень логической единицы) к приводу 8 через третий или четвертый вход коммутатора 5 подключается прямой или проинвертированный сигнал с выхода источника 7, в противном случае через первый и второй входы коммутатора 5 — прямой или

5 f522 проинвертированный сигнал с выхода цифроаналогового преобразователя 3, и привод 8, перемещаясь в одном направлении (когда сигнал на первом управляющем выходе равен логическому

5 нулю) и в противоположном (когда сигнал равен логической единице), отрабатывает сформированный сигнал ошибки. В результате, когда ошибка системы велика, привод отрабатывает ее с максимальной скоростью, что обеспечивает высокую динамику системы. Как только сигнал ошибки становится меньше выбранной величины, подключается цифровой контур управления, обеспечивающий высокую статическую точность системы.

Для формирования кода обратной связи, пропорционального одному или 20 нескольким полным оборотам привода

8, как в одном, так и в другом направлениях перемещения сигнал с выхода элемента 10 обратной связи (многооборотного потенциометра) непосредст- 25 венно преобразуется в код количества оборотов привода 8 с помощью аналогоцифрового преобразователя 11, работающего в режиме с отставанием на

1/4 оборота, а суммарный сигнал элемента 10 и напряжения заставки, выбранного равным U — напряжение элемента 10, соответствующее 1/4 оборота привода 8, снимаемого с выхода аналогового сумматора 12, преобразуется в код количества оборотов привода 8 с помощью аналого-цифрового преобразователя 15,.работающего в режиме опережения (фиг.3). При этом предлагаемая схема построена таким образом, что в то время, когда на выходе старшего разряда преобразователя 9 присутствует уровень логического нуля, на сумматор

18 с помощью коммутатора 16 поступает выходной код аналого-цифрового преобразователя 15, сохраняющий свое значение в этот промежуток неизменным, а код на выходе аналогоцифрового преобразователя 11 переходит из предыдущего состояния в последующее, и, наоборот, когда на выходе старшего разряда преобразователя 9 присутствует высокий уровень, на сумматор 18 поступает выходной

55 код аналого-цифрового преобразователя

11, сохраняющий свое значение в этот промежуток неизменным а код на выЭ ! ходе аналого-цифрового преобразова152 6 теля 15 переходит из предыдущего состояния в последующее, что обеспечивает исключение неоднозначности считывания кода обратной связи, т.е. кода количества оборотов, с кодом преобразователя 9.

В результате при перемещении привода 8 в пределах каждого оборота в положительной области код количества оборотов всякий раз увеличивается на единицу, т.е. становится равным

00 ° е000 00е ° е001» 00 ° е ° 010у ° ° ° у

01 ... 111, а в отрицательной области уменьшается на единицу, т.е. принимает значения 11 ... 111 11 ... 110

11 ° ..101, 11...100, 10...000 (фиг.3) .

При работе по такому алгоритму в системе формируется абсолютный отсчет количества оборотов методом считывания, что значительно увеличивает метрологическую надежность следящего регулирования, так как это старшие разряды, цена ошибки при формировании которых высокая. Но и такой повышенной надежности может оказаться недостаточно. Поэтому в систему, в которой из-за многооборотности трудно установить механические упоры или электромеханические выключатели, введены электронные ограничители. При этом сигнал, определяющий границы диапазона перемещения привода 8, формируется также из сигнала элемента

10 обратной связи путем постоянного сравнения с уровнями напряжений, задаваемыми в блоке 7. При этом если сигнал обратной связи становится большим или меньшим заставок, присутствующих на выходах блока 12, срабатывает (переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы) соответствующий из компараторсв 13 и 14, сигналы с выходов которых через элемент

ИЛИ 17 поступают на вход коммутатора 5, перекрывая доступ информационным сигналам на вход привода 8 и осуществляя его останов.

Таким образом, по сравнению с известной предлагаемая система позволяет расширить диапазон регулирования с одного до задаваемого числа оборотов и обеспечить защиту следящего привода путем ограничения диапазона перемещений.

Формула и з обр етения

1. Аналого-цифровая следящая система, содержащая последовательно сое1522152 диненные задатчик, блок выделения ошибки и цифроаналоговый преобразователь, к второму входу блока выделения ошибки через преобразователь угол-код подключен первый выход привода, второй выход которого через элемент обратной связи соединен с первым входом аналогового сумматора, отличающаяся тем, что, сцелью расширения диапазона регулирования угловых перемещений и повышения надежности системы, введены первый и второй инвертирующие повторители, аналоговый и цифровой коммутаторы, первый и второй аналогоцифровые преобразователи, первый и второй компараторы, элемент ИЛИ и источник эталонных напряжений, вы,ход цифроаналогового преобразова- 2р теля подключен к первому информационному входу аналогового коммутатора . и через первый инвертирующий пов- O торитель к второму информационному входу аналогового коммутатора, соеди- 25 ненного третьим информационным входом с первым выходом источника эталонных напряжений, который соединен через второй инвертирующий повторитель с четвертым информационным входом аналогового коммутатора, подключенного первым и вторым управляющими входами к второму и третьему выходам блока выделения ошибки, входом разрешения — к выходу элемента ИЛИ, а выходом — к входу привода, выход элемента обратной связи соединен с первыми входами первого и второго компараторов и через первый аналогоцифровой преобразователь с первым информационным входом цифрового ком- Г мутатора, к второму информационному входу .которого через второй аналогоцифровой преобразователь подключен выход аналогового сумматора, соединенного вторым входом с вторым выходом источника эталонных напряжений, третий и четвертый выходы которого подключены к вторым входам соответственно первого и второго компараторов, соединенных выходами с входами элемента ИЛИ, управляющий вход цифрового коммутатора подключен к выходу старшего разряда преобразователя угол-код, а выход — к третьему входу блока выделения ошибки.

2. Система по п.1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что блок выделения ошибки содержит цифровой сумматор, инверторы в количестве, равном числу разрядов цифрового сумматора, дополнительный инвертор, элементы

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ в количестве, равном числу разрядов цифррвого сумматора, и элемент ИЛИ, первый вход блока выделения ошибки через инверторы соединен. с первой группой входов цифрового сумматора, вторая группа входов которого является вторым входом блока выделения ошибки, а выход знакового разряда цифрового сумматора цодключен к его входу переноса, второму выходу блока выделения ошибки и через дополнительный инвертор к первым входам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, соединенным вторыми входами с выходами цифрового сумматора, выходы элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подключенные к выходам младших разрядов цифрового сумматора, являются первым выходом блока выделения ошибки, а выходы элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, соединенные с выходами старших разрядов цифрового сумматора, через элемент ИЛИ подключены к третьему выходу блока выделения ошибки.

1522152

Фиг. 3