Дискретный пропорционально-интегральный регулятор скорости вращения

 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования скорости электропривода и может быть использовано для построения высокоточных систем. Цель изобретения - повышение точности. Регулятор содержит задающий генератор 1, фазовый дискриминатор 2, элементы И3, формирователь длительности импульсов 4, силовой преобразователь 5, электродвигатель 6, датчик скорости вращения 7, формирователь фазового рассогласования 8, инверторы 9,10, масштабирующие элементы 13, 14, интегратор 15, одновибратор 16. Цель достигается за счет формирования формирователем фазового рассогласования 8 необходимого значения фазового рассогласования заданной длительности, выделения ошибки в рассогласовании заданного значения фазы и текущего значения с учетом знака и подачи полученного рассогласования через масштабирующие элементы 13,14, интегратор 15 и одновибратор 16 на элемент И, на котором происходит формирование импульсов такой длительности, что при подаче этих импульсов через формирователь длительности импульсов и силовой преобразователь на электродвигатель последний, компенсируя возникшую ошибку рассогласования, устанавливает значение фазы, равное заданному значению. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21),4386701/24-24 (22) 02.02.88 (46). 15.11.89. Бюл. И 42 (72) Ю.И.Баранов, С.А.Воробьев и А.Т.Куликов (53) 62.50(088.8) (56) Авторскбе свидетельство СССР

N- 1148021, кл. G 05 D 13/62, 1983, Авторское свидетельство СССР

Р 1001027, кл. G 05 D 13/62, 1981. (54) ДИСКРЕТНЫЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к системам автоматического. регулирования скорости электропривода и может быть использовано для построения высокоточных систем. Цель изобретения— повышение точности. Регулятор содержит задающий генератор l; фазовый дискриминатор 2, элементы И 3, 11 и

12, формирователь 4 длительности импульсов, силовой преобразователь 5, (51) 4 G 05 D 13/62, С 05 В 11/26

2 электродвигатель 6, датчик 7 скорости вращения, формирователь 8 фазового рассогласования, инверторы 9 и 10, масштабирующие элементы 13 и 14, интегратор 15, одновибратор 16. Цель достигается за счет формирования формирователем 8 фазового рассогласования необходимого значения фазового рассогласования заданной длительности, выделения ошибки в рассогласовании заданного значения фазы и текущего значения с учетом знака и подачи полученного рассогласования через масштабирующие элементы 13,и 14, интегратор 15 и одновибратор 16 на элемент И, на котором происходит формирование импульсов такой длительности, что при подаче этих импульсов через формирователь. длительности импульсов и силовой преобразователь на электродвигатель последний, компенсируя возникшую ошибку рассогласования, устанавливает значение фазы, равное заданному значению. 3 ил.

1522176

Изобретение относится к системам автоматического регулирования скорости электропривода и может быть применено при построении оптикомеханичес-

5 ко развертывающих и сканирующих систем, где требуются высокая точность поддержания скорости и фазы вращения электродвигателя и качественные динамические характеристики системы регулирования.

Целью изобретения является.повышение точности регулятора.

На фиг,l приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2— эпюры, иллюстрирующие принцип выделения ошибки по фазе (на эпюрах а и е изображены выходные импульсы задающего генератора; на эпюрах б и ж — выходные импульсы датчика ско- 2р рости вращения; на эпюрах в, и— выходные импульсы соответственно фазового дискриминатора и второго инвертора; на эпюрах г и к — выходные импульсы соответственно формирователя фазового рассогласования и первого инвертора; на эпюрах д и л— выходные импульсы соответственно пер вого и второго блоков совпадения); на фиг.3 — эпюры, иллюстрирующие ра- 3р боту устройства (на эпюре а изображены выходные импульсы задающего генератора; на эпюре б — выходные импульсы датчика скорости вращения; на эпюре в — выходные сигналы фазо- 35 вого дискриминатора; на эпюре г— выходные сигналы одновибратора; на зпюре д — сигналы на выходе элемента И; на эпюре е — сигналы, поступающие на вход электродвигателя, 4р для случая, когда коэффициент расширения в формирователе длительности импульсов равен единице)..

Регулятор содержит задающий генератор 1, фазовый дискриминатор 2, 45 элемент И 3, формирователь 4 длительности импульсов, силовой преобразователь 5, электродвигатель 6, датчик 7 скорости вращения, формирователь 8 фазового рассогласования, инверторы

9.и 10, элементы И ll и 12,масштабирующие элементы 13 и 14,интегратор

15, одновибратор l6, Устройство работает .следующим образом. 55

С задающего генератора 1 на первый вход фазового дискриминатора 2 подается импульсная последовательность эталойной частоты, а на второй вход — сигнал измеряемой частоты с датчика 7 скорости вращения. В установившемся режиме с выхода фазового дискриминатора 2 снимается широтно-импульсный сигнал, коэффициент заполнения которого пропорционален фазовому рассогласованию входных частот. Сигнал эталонной частоты передним франтом запускает формирователь 8 фазового рассогласования, формирующий импульс, длительность которого равна заданному значению фазового рассогласования. С помощью первого и второго инверторов 9 и 10 на выходах элементов И 11 и 12 происходит выделение разности длительностей текущего значения фазы и заданного значения, причем на выходе элемента И ll формируется разностный сигнал, когда текущее значение фазы меньше заданного, а на выходе элемента И 12 формируется разностный сигнал, когда текущее значение фазы больше заданного.

Таким образом определяется знак фазового рассогласования, Полученная ошибка рассогласования через масштабирующий элемент 13 или 14 поступает на один из входов интегратора

15. Интегратор 15 начинает процесс интегрирования, т.е. на его выходе формируется нарастающее по величине напряжение. Одновибратор, запус--. каемый передним фронтом сигнала эталонной частоты задающего генератора 1, генерирует импульсы, определяемые величиной выходного сигнала интегратора 15. На входы элемента

И 3 поступают две синхронные последовательности импульсов: импульсы фазового дискриминатора 2 и импульсы с одновибратора 16, Элемент И 3 формирует сигнал, ширина импульсов которого определяется как разность между длительностями импульсов этих сигналов. Полученный сигнал расширяется в необходимое количество раз формирователем 4 длительности импульсов. Коэффициент рассогласования определяется заданной.точностью регулятора. Расширенный широтно-импульсный сигнал поступает на силовой преобразователь S где происходит усиление этого сигнала до мощности, необходимой для управления электродвига-, телем 6, Электродвигатель 6 вращает- ся со скоростью, определяемой средним напряжением силового преобразователя 5. Процесс компенсации ошиб1522176

35 ки рассогласования продолжается до тех пор, пока на входы интегратора 15 поступают импульсы, характеризующие наличие ошибки той или иной

5 полярности. Таким образом, в установившемся режиме с выхода формировате. ля 4 длительности импульсов снимает-. ся сигнал, пропорциональный фазовому рассогласованию двух частот, посту- 10 пающих на входы фазового дискримина. тора 2, а в переходных режимах при изменении как возмущающего, так и управляющего воздействий к этому сиг" калу.автоматически добавляется сиг- 16 нал, пропорциональный отклонению частоты, т.е. в системе регулирования осуществляется пропорциональноинтегральный закон регулирования.

Пусть под действием дестабилизи- 20 рующих факторов (фиг.З)увеличилось фазовое рассогласование между импульсами задающего генератора и датчика 7 скорости вращения, и приняло значение Ч . При этом на выходе элемента И 3 происходит уменьшение длительности импульса на ту же величину и в результате на двигатель

6 поступает напряжение пропорциональное вновь возникшему фазовому рассо- 30 гласованию. Скорость вращения двигателя при этом принимает прежнее заданное значение, но значение фазового рассогласования остается равным

9 р

Далее начинается процесс отработки ошибки по фазе. На входы элементов И ll и 12 подаются прямые и инверсные сигналы с фазового дискриминатора 2 и формирователя 8 фазового 40 рассогласования. Поскольку в нашем примере произошло увеличение фазового рассогласования (т.е. текущее значение фазы стало больше заданного)., то только на выходе элемента И 12 формируется разностный сигнал ошибки. Этот сигнал через второй масштабирующий элемент 14 подается на входинтегратора 15, и начинается процесс отработки возникшей ошибки по фазе. 50

Причем, импульсы, попадая на вход интегратора 15, так воздействуют на интегратор 15, что напряжение на его выходе начинает уменьшаться, что в свою очередь приводит и к уменьшению длительности выходных импульсов одно- вибратора 16. По мере уменьшения длительности импульсов на выходе одновибратора 16 происходит одновременное увеличение длительности импульсов на выходе фазового дискриминатора 2, но при этом значение разностного сигнала на выходе элемента И 3 все это время остается постоянным .

Постоянным остается и напряжение на входе электродвигателя 6 °

Процесс интегрирования продолжается до тех пор,.пока на вход интегратора 15 поступают импульсы с элемента 12, т.е. существует ошибка в фазовом рассогласовании.

Формула изобретения

Дискретный пропорционально-интегральный регулятор скорости вращения, содержащий задающий генератор, выход которого соединен с тактовым входом одновибратора и с первым входом фазового дискриминатора, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, а второй вход— с выходом датчика скорости вращения, подключенного входом к выходу электродвигателя, вход которого соединен с выходом силового преобразователя, подключенного входом к выходу формирователя длительности импульсов, вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу одновибратора, вход управления длительностью импульсов которого соединен с выходом интегратора, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго масштабирующих элементов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, в него введены формирователь фазового рассогласования, первый и второй инверторы, второй и третий элементы И, причем выход задающего генератора соединен с входом формирователя фазового рассогласования, выход которого соединен с входом первого инвертора и с первым входом второго элемента И, подключенного выходом к входу первого масштабирующего элемента, а вторым входом - к выходу фазового дискриминатора и к входу второго инвертора, выход первого инвертора соединен с первым входом третьего элемента И, подключенного выходом к входу второго масштабирующего элемента, а вторым входом — к выходу второго инвертора.

1522176

Составитель Е. Власов

Техред A.Кравчук Корректор С.Черни

Редактор Т.Парфенова

Заказ 6961/44 Тираж 788 Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101