Устройство для программного регулирования

 

Изобретение относится к цифровой автоматике и программному управлению и может быть использовано при проектировании программируемых микроконтроллеров для АСУ ТП. Цель изобретения - расширение области применения за счет расширения номенклатуры программно-аппаратноформируемых аппроксимирующих кривых для управляющих воздействий. Она достигается введением регистра задания 13, второго 14 - четвертого 16 элементов И, триггера 17 и их связей. Сущность изобретения состоит в расширении области применения устройства путем обеспечения возможности как линейном, так и нелинейной аппроксимации управляющих воздействий с варьируемым шагом. Это обеспечивает повышение точности регулирования и уменьшение суммарных аппаратных затрат. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН.Я0» 1524024 А 2 (51) 4 G 05 В 19/18

В. Е".ОМНАЯ

ГА т4 . ы,,1., 11ДЯ

Е..b. 1О; -, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х А ВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (61) 156006 (21) 43897 08/24-24 (22) 09.03.88 (46) 23 .11.89. Бюл. К9 43 (72) В,С.Харченко, А.В.! .унтяну, Г.Н.Тимонькин и С.Н .Ткаченко (53) 621.503.55 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1156006, кл. G 05 В 19/18, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГPAt2ШОГО PE—

ГУЛИ РОВАН ИЯ (57) Изобретение относится к цифро-. вой автоматике и программному управ— лению и может бьггь использовано при проектировании программируемых мик— роконтроллеров для АСУ ТП. Бель изобретения — расширение области применения за счет расширения номенклатуры и ро г раммно-аппаратно формируемых ап— и рок с имирующих кривых для уп равляющих воздействий. Она достигается введением регистра задания 13, второго

14 — четвертого 16 элементов ll, триггера 17 и их связей. Сущность изобретения состоит в расширении области применения устройства путем обеспечения возможности как линейной, так и нелинейной аппроксимации управляющих воздействий с варьируемым шагом. Это обеспечивает повышение точности регулирования и уменьшение суммарных аппаратных затрат. 4 ил.

1524024

Изобретение относится к автоматике, предназначено для программного регулирования технологическими процессами и является усовершенствованием изобретения по авт. св.

М 1156006.

Цель изобретения — расширение области применения устройства за счет реализации возможности получения на выходе устройства как линейно, так и нелинейно изменяющихся управляющих воздействий и управления точностью аппроксимации путем изменения коэшфициента деления делителя за время выполнения одной подпрограммы и управления режимом работы задающего генератора.

На фиг.l показана функциональная схема устройства, на Фиг.2 — пример функциональной схемы генератора импульсов, на фиг.3 — временная диаг— рамма функционирования; на Лиг.4 графики зависимости изменения кода счетчика н случае линейной (а) и нелинейной (б) аппроксимации.

Сущность изобретения состоит в расширении области применения устройства за счет расширения номенклатуры аппроксимирующих кривых и управления точностью аппроксимации кривой регулирующего сигнала путем программного изменения частоты следования импульсов задающего генератора. В блоке памяти в каждой микрокоманде выделяются дна разряда, от значения которых зависит подача упранляющих сигналов на входы управления направлением счета регистра задания и на третий вход задающего генератора.

Это определяет, как за время ныполне— ния одной подпрограммы изменяется содержимое регистра задания, т.е. коэффициент деления частоты увеличивает-. ся, уменьшается либо остается постоянным и с какой Скоростью происходят эти изменения. Это приводит к тому, что содержимое счетчика изменяется непропорционально отсчитываемому времени, в результате на выходе реверсивного счетчика могут быть получены нелинейные отрезки, Аормируемые с различной точностью.

Устройство программного регулирования (фиг.l) содержит блок 1 памяти, регистр 2 адреса, регистр 3 времени, делитель 4 частоты, ренерсивный счетчик 5, генератор 6 импульсов, регистр 7 задания, первый элемент И 8, 5

1О !

55 второй и первый элементы ИПИ 9 и 10, первый и второй элементы задержки 1! и 12, регистр 12 режима, второй четвертый элементы И 14 — 16, триггер 17 .

Первый вход устройства ° Пуск соединен с первыми входами второго и первого элементов ИЛИ 9 и 10 и первым входом генератора 6 импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И 8 и счетными входами регистра 3 времени и делителя 4 частоты. Второй вход ус1ройства соединен с нторым входом генератора

6 импульсов. Группа инверсных выходов регистра 3 времени соединена с входами элемента И 8, выход которого соединен с вторым входом элемента

ИЛИ 9 и третьим входом элемента ИЛ!!

10. Выход элемента ИЛИ 9 соединен с п-входом perистра 2 адреса, группа выходов которого соединена с группой адресньм входов блока 1 памяти. Вь1ход переполнения регистра 3 соединен со счетным входом регистра 2 и вто— рым входом элемента ИПИ l О,,выход которого соединен через элемент 11 за— держки с 7-входом блока 1 памяти и входом элемента 12 адержки. Выход элемента 2 задержки соединен с нхо1 дами записи регнс гра 3 и регистра 7 задания, группа информационных выходов которого соединена г группой нходон делителя 4. Выход блока 1 памяти соединен с входом записи счетчика 5, выходы которого являются выходами устройства. Первая группа выходон блока l памяти соединена с D-входами счетчика 5 и регистра 7, перный и второй управляющие выходы которого соединены с входами управления на- правлением счета счетчика 5. Вторая группа выходов блока 1 соединена с

D-входом регистра 3. Группа управляющих выходов блока 1 соединена с входами второго элемента И 14 и D-входом регистра 1 3 режима, первый и второй выходы которого соединены с входами управления направлением счета регистра 7 задания, выход делителя 4 соединен с С-входом регистра 7 задания, вьмод второго элемента 12 задержки соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И 15 и 16 выход второго элемента И 14 соединен с вторЫм инверсным входом третьего элемента И 15 и вторым входом четвертого элемента И 1 Ü, выход третьего эле-! 524024

5 мента И 15 соединен с входом записи регистра 13 режима, выход четвертого элемента V Ь соединен с R-входом регистра 13 режима и входом Т-триггера .

l 7, выход которого соединен с третьим входом задающего генератора 6.

Генератор 6 импульсов (фиг.2) содержит триггер 18, первый и второй элементы и 19 ° 1 и 19,2, первый и второй генераторы 20.!и 20,2, элемент ИЛИ 21, Блок 1 памяти предназначен для хранения программ работы устройства.

Информация на выходах блока 1 появляется при поступлении сигнала на вход V.

Регистр (счетчик) 2 адреса предназначен для задания адреса ячейки блока l, иэ которой должна быть считана очередная программа. Увеличение на "1" содержимого регистра 2 осуществляется по сигналу, поступающему на вход "+1", а установка и "0" по сигналу на входе R.

Регистр (счетчик) 3 времени предназначен для отсчета времени выполнения одной программы. Запись информации в него происходит через входы D по сигналу на входе С, а увеличение на "1" — по сигналам на входе "+1".

Сигнал на выходе переполнения 3.1 появляется после того, как в нем записан код 11...1 на вход "+1" поступит очередной импульс. Этот импульс приводит регистр 3 в нулевое состояние.

Делитель 4 частоты предназначен для деления частоты следования импульсов генератора 6. Коэффициент деления задается .кодом на выходе регистра 7 задания.

Реверсивный счетчик 5 предназначен для изменения управляющей уставки и выдачи ее на выход устройства.

Запись информации в счетчик 5 осуществляется по сигналу на входе V, Счет импульсов производится в зависимости от потенциальных сигналов на входах

"+1" и "-1". При поступлении импуль сов на вход С при единичном сигнале на входе "+1" ("-1") содержимое счетчика 5 увеличивается (уменьшается).

Генератор 6 импульсов предназначен для задания тактовой сетки работы устройства.

Пуск генератора 20.1 (20.2) осуществляется при наличии единичного сигнала на выходе элемента И 19.1 (19. 2) . Генератор 20.1 (20.2) формирует импульсы частот f, (f <, f < f,) .

1О

6

Разблокировка генератора 20.1 (20.2) происходит при единичном состоянии триггера 18 и наличии нулевого (единичного) сигнала на третьем входе, поступающего от триггера 17 .

Регистр (счетчик) 7 заданчя предназначен для хранения и изменения кода, определяющего коэффициент деления делителя 4.

Принцип действия и назначение входов регистра 7 задания аналогичны счетчику 5. Срабатывание регистров (счетчиков) 2, 3, (5), 7, 13 осуществЛяется задним фронтом импульсов.

Первый элемент И 8 предназначен для определения момента окончания работы устройства в результате выполнения всех программ, хранящихся в блоке 1 памяти. Элемент ИПИ 9 предназначен для формирования сигнала обнуления регистра 2 адреса. Элемент

ИПИ 1О предназначен для формирования сигнала считывания очередной программы из блока 1 памяти. Элемент 11 задержки предназначен для задержки сигнала считывания информации иэ блока памяти на время срабатывания регистра 2 адреса. Элемент 12 задержки предназначен для задержки сигнала, управляющего записью информации э ре— гистры времени 3 и задания 7 на время срабатывания блока 1 памяти. Регистр 13 режима предназначен для записи кода, управляющего изменением содержимого регистра 7 задания и час— тотой задающего генератора 6.

Этот код выбирается двухразрядным.

Комбинации 00 на входе элемента И 14 соответствует случай линейной аппроксимирующей кривой, когда изменение содержимого регистра 7 в процессе функционирования устройства при реализации одной подпрограммы не проис- . ходит. В этом случае на выходах регистра 13 присутствуют нулевые сигналы. Комбинации 01 (10) íà D-входе регистра 13 соответствует случай нелинейной аппроксимации, когда в процессе выполнения подпрограммы происходит увеличение (уменьшение) содержимого регистра 7. Комбинация 11 соответствует переходу на другую частоту задающего генератора 6.

Второй элемент И 14 предназначен для формирования сигнала, свидетельствующего о наличии на управляющем выходе блока 1 памяти комбинации II.

Четвертый элемент И 16 предназначен

1524024 для формирования сигнала, управляющего обнулением регистра 13 режима и состоянием Т-триггера 17.

Устройство работает слсдующим об5 разом.

В первом такте на вход запуска устройства поступает сигнал, проходящий через элемент ИЛИ 10 на вход элемента 11 и через элемент KIH 9 на вход сброса регистра 2 (фиг.2). В результате чего на адресных шинах блока 1, который может быть реализован в виде постоянного запоминающего устройства, устанавливается код начального адреса 0...0.

Во втором такте на входе элемента

12 задержки и на управляющем входе блока 1 памяти появляется сигнал, прошедший через элемент 11 задержки с выхода элемента ИЛИ 10, приводящий к появлению на выходах блока I информации, записанной по адресу, установ— ленному в регистре 2.

В третьем такте сигнал с выхода 25 элемента 12 задержки поступает на управляющие входы регистров 3 и 7, на информационные входы которых к этому времени с третьих и вторых выходов блока 1 подаются соответственно код времени и код, определяющий частоту следования импульсов делителя частоты и направление изменения уставки.

Если в третьем такте с первого выхода блока 1 памяти на управляющий вход счетчика 5 поступает единица, то с вторых входов блока 1 памяти в счетчик 5 принимается новое значение уставки, выдаваемое на выход устройства. При этом в тех разрядах регист- 40 ра 7 задания, которые управляют направлением счета, должны быть нули, запрещающие изменение уставки в счетчике 5 при поступлении сигналов с выхода делителя 4 на счетный вход счет- 45 чика 5.

В четвертом такте с выхода генератора 6 импульсов на счетные входы делителя 4 и регистра 3 и один из входов элемента И 8 поступает импульс, 50 который уменьшает на единицу код в регистре 3. Длительность импульсов генератора 6 меньше времени срабатывания регистра 3. На счетные входы реверсивного счетчика 5 и регистра 7

55 задания поступают импульсы с выхода целителя 4 частоты, частота которых зависит от кода на информационных входах делителя 4.

Импульсный .сигнал увеличивает либо уменьшает значение уставки в реверсивном счетчике 5.

Содержимое регис gapa 7 задания изменяется в зависимости от сигналов на выходе регистра 13. .Если единичный сигнал присутствует на входе +1" регистра 7, то его содержимое при каждом поступлении .".а С-вход сигнала с выхода делителя » судет увеличиваться на единицу. Это приводит к изменен ию (увеличению} коэффициента деления (кода на входе делителя 4 частоты), а следовательно, и частоты пос тупления импульсов на счетный вход реверсивного счетчика. Если сигнал единицы присутствует на входе -1" регис тра 7 задания, то его содержимое будет уменьшаться на единицу, вызывая увеличение частоты импульсов на выходе делителя 4, и увеличивая крутизну аппроксимирующей кривой (фиг. 4б) .

Если па выходах регистра 13 сигналы отсутствуют, содержимое регистра

7 задания не изменяется и содержимое счетчика 5 изменяется линейно (фиг. 4а). Если на цвухразрядном выходе блока l памят.: присутствует сигнал 11, -.о по сигналу перехода к очередной программе с выхода второго элемента 12 зацержки произойдет обнуление регистра !3 и переключение Ттриггера 17 в инверсное состояние. В результате на третий выход генератора 6 поступит сигнал, изменяющий частоту импульсов . Работа устройства при этом не изменяется.

Четвертый такт повторяется до тех пор, пока на выходе переполнения регистра 3 времени не появится единица, что говорит об окончании очередного интервала времени. IIo данному сигналу, поступающему на счетный вход регистра 2, его значение увеличивается на единицу, и на адресных входах блока 1 памяти устанавливается адрес следующей ячейки памяти. Этот же сигнал через элемент ИЛИ 10 поступает на вход элемента 1I .

Затем устройство переходит ко второму такту.

Цикл работы завершается, когда после очередного третьего такта, в котором в регистр 3 времени был принят нулевой код признака конца цикла, в четвертом такте на все входы элемента И 8 поступают единицы. Это. 15?4 О?., 10 приводит к t>o>tt>JI(.« ttf(> Et» его выходе сигнала, нроходяп(его через элемент

ИЛИ 9 на вход сброс» регистра 2 через второй элемент 1111Н 10 на вход элемента 1 I . В этом такте н регистре

2 устанавливается нулевой код, соответствующий началу цикла регулиронания, устройство переходит к второму такту.

Для обеспечения варьирования (t>ормирования упранляюцих воздействий точностью, например, при аппроксимации участков с различной степенью кривизны без увеличе><ия объема блока памяти, исполг зуется триггер 17, который управляв частотой импульсов на выходе генератора 6. Для изменения состояния триггера 17 н днухразрядном поле на выходе блока 1 зад»ется код

11, которьи вызывает появление единичного сигнала на выходе элемента И

14 . В резу>п тате триггер 17 переходит из нулевого (egt>fttm>tot н единичное (нулевое) состояние в з»висимости от того, какая частота f или f дол><о<а выдаваться на выходе генератора 6.

Благодаря этому изменяется шаг att— проксимации (и(скольку изменяется частота на выходе генератора 6 и, следовательно, скорость изменения счетчика 5. В этом случае одна и та же скорость изменения может быть обеспечена при меньшем коде в регистре 7), что расширяет функциональные воэможности устройства.

Останов устройства происходит при поступлении сигнала на вход останова генератора 6 импульсов с одноименного входа устройства.

Таким образом, отличие н работе предлагаемого устройства от известного состоит в возможности программного изменения режима работы регистра

7, а следовательно, и делителя частоxbt 4. Запись информации по D-входам в регистр 7 осуцествляется по сигналу с> Et J: potfèçà <èè, посту((а>< шем;. и»

V-вход, который являс тся нхс;;с.< еинх. ропизац> .и записи и» р(>для.li >tot а .><,. I» .

Увеличение (уменьшение) содержимого регистра 7 производится г>(с>п>хр(сиг—

tf»J>ам, поступающим па С н од прlt и» личин ед>(пичного сиги»л» н» нхоп(l< . <1 << «

+1 (-I ) регистр» 7 зад.: .!Il. > р(;<с того, посредством тр гом) аппроксимации.

1 5 C> o p M у л а и с< o -> р

Устройстно для п1>ог;, ". «> лирования по авт. сн .. l f 60(!6, о т л и ч а юн> е с с в тем, чт., 2р цег>»> р>сширен ия n(! Jl 1< f tt 1 1<;: <<" < « пут(и унеJIII»тур<руР>>(их к plt < off(> доло»>f t<: o J>ь >(<

-oдс рж>< с ре и(<, > реж1&>» е > элемента И, а также с D-нхос1(м регистра режи><а, первый и нто рой (<1>. .од( которого соединены с входами у»ран.

Зр ния направлением счета регистра задания, ньиод делителя соединен с входом синхронизации регистра зад(>и<>я, выход второго элемента <адержк>< сое— динен с перньми входами третьего четвертого элементов И, выход лерг(—

r o элемента If соединен с тре> ьим входом первого элемента 1ИИ, выход второго элемента И соединен с вторым инверсным входом третьего элемента И, 4р а также с вторым входом четвертого элемента И, вьиод третьего элемента

И соединен с входом записи регистра режима, выход четвертоro элемента И соединен с установочным нходом ре45 гистра режима и входом Т-триггера, выход которого соедипен с третьим входом генератора импульсов .

1524024

1524024 а

1 ъ

4 "ъ ъ о

Ж пульсы иа Ьиоое дРлИтЕЛЯ 4 чаСПЮ/ПЫ и ПУЛЬСЫ

От

Ъ

Ь 4) с 1

aÄ 4

% у ъ

У У

Фиг. g

Составитель И.Швец

Редактор Л.Зайцева Техрсд M.Дидье Корректор M.Âàñèëüåíà

Заказ 7042/49 Тираж 788 Поди исное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, 11осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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