Цифровой регулятор скорости

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока. Цель изобретения - повышение точности регулирования. Устройство содержит входной формирователь 1, синхрогенератор 2, блок 3 управления, выход которого подключен к буферному регистру 12 и триггеру 15. Входы сумматора 13 подключены к выходам регистра 12 и счетчика 9. Выход сумматора 13 подключен к входу счетчика 11. Цифровой регулятор скорости имеет комбинированный закон регулирования - пропорциональный и астатический. Величину заданного статизма выбирают из анализа допустимых динамических характеристик. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1534724 (51)5 H 02 Р 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

Г1РИ ГКНТ СССР (2l ) 4364818/24-07 (22) 11 . 12.87 (46) 07.01,90. Бюл. Р 1 (72) A ° H.Палагутин (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1182986, кл. Н 02 Р 7/00, 1984.

Богорад Г,3., Киблицкий В.А. Цифровые регуляторы и измерители скорости.-Энергия, 1966, с. 39. (54) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть .использовано для, управления электродвигателями посто2 янного тока, Цель изобретения — повышение точности регулирования. Устройство содержит входной формирователь

1, синхрогенератор 2, блок 3 управления, выход которого подключен к буферному регистру 12 и триггеру 15. Входы сумматора 13 подключены к выходам регистра 12 и счетчика 9. Выход сумматора 13 подключен к входу счетчика

11. Цифровой регулятор скорости имеет комбинированный закон регулирования— пропорциональный и астатический. Величину заданного статизма выбирают из анализа допустимых динамических характеристик. 2 HJI °

1534724

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в

Промышленных и тяговых электроприноlg,ax

Цель изобретения — повышение точности регулирования.

На фиг, приведена схема цифрового регулятора скорости; на фиг. 2— временная диаграмма работы регулятора.

Цифровой регулятор скорости содержит входной формирователь 1, синхро геиератор 2, блок 3 управления, первый 4, второй 5, третий 6 и четвертый 15

7 элементы ИЛИ, первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 счетчики, буферный регистр !2, сумматор 13, пер1 ! вый 14, второй 15, третий 16 и четвертый 17 триггеры и элемент 18 за держки. При этом выход входного фор1 миронателя l соединен с первым вхо дом блока 3 управления, первым эле, .ментом ИЛИ 4 и нычитающим счетным входом нторого счетчика 9. Выход

,синхрогенератора 2 соединен с пер-! вым элементом ИЛИ 4 и вторым вхо, дом блока 3 управления, первый ныход которого соединен с входом С нторогn 15 и третьего 16 триггеров и вхо дом разрешения записи буферного регистра 12, второй выход — с входом разрешения записи третьего счетчика

10 и входом В первого триггера 14, третий выход — с вторым входом вход35 ного формирователя 1. Выход первого элемента ИЛИ 4 соедине.. =о счетными входами первого счетчика 8 и третьего счетчика 10, п старших разрядов которого соединены с вторым элементом ИПИ 5, 40

m младших -с m входами буферного регистра 12, а выход переноса - с входом С первого триггера t4, Первый выход первого счетчика 8 соединен с суммирующим.счетньм входом второго счетчика 9, второй выход — с входом четвертого элемента ИЛИ 7, третий выход— со счетным входом четвертого счетчика 11 и через элемент 18 задержки с входом S четвертого триггера 17.,Вы50 ход второго элемента ИЛИ 5 соединен с входом второго триггера 15, выход которого соединен с входом третьего элемента ИПИ 6, выход которого соединен с входом четвертого элемента И !И ? и входом "Сброс" второго счетчика 9, m выхо- 55 дов которого соединены с m входами сумматора 13, другие m входов которого соединены c m выходами буферного регистра 12 а m выходов с m входами четвертого счетчика t l, счетный вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, а выход переноса — с входом С четвертого триггера 17, Вход

0 первого триггера 14 соединен с общей шиной питания, а выход — с входом D третьего триггера 16, выход которого соединен с входом третьего элемента ИЛИ 6 и входом R четвертого триггера 17, D-вход которого соеди . нен с общей шиной, а выход через усилитель 19 мощности соединен с объектом 20 регулирования, Регулятор работает следующим образом, На нходнои формирователь 1 посту пает сигнал с датчика оборотов объек" та 20 регулирования, н частности это может быть переменное напряжение с ныхода генератора переменного тока (фиг. 2а), насаженного на вал двигателя постоянного тока, скорость вращения которого регулирует предлагаемый регулятор. Это возможно потому, что частота переменного напряжения генератора однозначно связана со скоростью вращения. двигателя. Входной формирователь 1- формирует прямоугольные импульсы (фнг. 2б)с периодом входного сигнала и длительностью, определяемой импульсом с третьего выхода блока 3 управления (фиг. 2е), По ним блок 3 управления вырабатывает три управляющих импульса ° Импульсы с выхода входного формирователя 1 блокируют работу первого 8 и третьего 10 счетчиков. В их отсутствие содержимое третьего счетчика 10 декрементируется с частотой синхрогенератора

2 (фиг . 2в), а первый счетчик 8 рабо-

I тает в режю е делителя частоты. Цикл измерения длительности периода входного сигнала начинается с записи в третий счетчик 10 по импульсу (фиг. 2д) с второго выхода блока 3 управления числа К, код которого задается на n+m параллельных входах счетчика 1О

К = т„/т, + Ь /т„

I где 1 — номинальное значение перион да регулируемой частотьц !

1à — допустимое отклонение регулируемого периода от номина-> ла или статизм регулирования; I — период синхрогенератора.

1534724

Так как содержимое счетчика 10 декрементируется между импульсами, следующими .с выхода входного формирователя 1, период следования равен периоду входного сигнала, то на момент перезаписи во втором счетчике 9 находится число M=K-K где К„ „ =

= T„>< /Тс, а Т„ - текущее измеренное значение регулируемого периода. 10

В пределах заданного статизма регулирования число М может принимать зна06Ма2 Т /Tñ.

Таким образом число М определяет

15 о ткло не ни е ре гул иру емо го и ер иода от номинала.

В том случае, если Т„ велико и вьпйпо из заданного статизма, т.е, Ме0 на выходе переноса счетчика 10 появляется импульс, устанавливающий

20 первый триггер 14 в единицу. Сбрасывается этот триггер по импульсу с второго выхода блока 3 управления (фиг. 2д) .

Если значение T мало, т.е. М

«26T/Тс, то на выходе второго элемен" та ИЛИ 5; на момент появления импульса (фиг. 2r) на первом выходе блока 3 управления — единица, которая перепи30 сывается во второй триггер 15, как и г содержимое первого триггера 14 в третий триггер 16 по ичпульсу (фиг. 2r) с первого выхода блока 3 управления.

Таким образом, единица на выходе третьего элемента ИЛИ 6 свидетельству-З5 ет о выходе T щ„„из заданного статизма.

Число М по импульсу (фиг. 2г) записывается в буферный регистр 12, и в том случае, если Т находится в

40 пределах статизма, число М складывается с содержимым второго счетчика 9 на сумматоре i 3. Результаты осложне-., ния — число L записывается в четвер тый счетчик 11 по импульсу с третьего выхода первого счетчика 8, работающего в режиме делителя частоты. Частота F ñëåäoâàíèÿ этого импульса определяет частоту переключений усилителя

19 мощности и выбирается разработчиком на этапе проектирования. Причем

Fg =Fe /Р, где Р— целое число, а Р

=1а .

Четвертый счетчик 11 декрементируется импульсами с второго выхода первого счетчика 8 с частотой F причем

2Л

Т, Счетчик 11 декрементируется лишь в том случае, если находится в пределах заданного статизма регулирования и на выходе третьего элемента ИЛИ б ноль.

В этом случае импульс на выходе переноса четвертого счетчика 11 появится через время

С: = L/F.

В начале каждого периода частоты

F> четвертый триггер 17 через элемент

18 задержки устанавливается по входу

S в единицу и через время ф сбрасывает" ся в ноль по входу С импульсом, приходящим с выхода переноса счетчика 11

Таким образом, на выходе четвертого триггера 17 формируется последовательность широтно-модулированных импульсов управления с длительностью, определяемой величиной отклонения регулируемого периода от номинала, и частотой, задаваемой на этапе проектирования, Эти импульсы через усилитель 19 мощности подаются на объект 20 регулирова ния .

Если значение Т н „велико и М<0, четвертый триггер 17 сбрасывается в

;ноль по .входу К.

26Т

Если значение Т„ мало и М ) с то триггер 17 устанавливается в единицу по входу Я и так как счетчик 11 заблокирован до конца регулируемого периода по тактовому входу, он не сбрасывается по входу С в ноль, тем самым обеспечивается изменение коэффициента заполнения от нуля до единицы. Описанное выше относится к пропорциональному каналу регулирования скорости.

На суммирующий счетный вход второго счетчика 9 поступают импульсы с первого ,выхода первого счетчика 8, частота следования которых равна номинальному значению регулируемой частоты:

FH= 1/Т, на вычитающий счетный вход н второго счетчика 9 поступают импульсы с частотой F ц =1/Г„ . Если Tz>> находится в пределах заданного статизма, то счетчик 9 не блокируется по входу "Сброс" и при этом содержимое этого счетчика воз,-астает при F>pF> > и уменьшается при Г„

1534 724

9 не меняется. Таким образом, цифровой регулятор скорости с органом сравнения в виде реверсивного счетчика обладает астатической характеристикой, Содержимое счетчика 9 корректирует число M так, что . число L в установившемся режиме обеспечивает такой

Коэффициент заполнения импульсов управления, при котором значение Р „ ра в но номи налу . цифровой регулятор скорости имеет комбинированный закон регулирования—

Пропорциональный и астатический, тем самым гарантируются высокие динамические и точностные характеристики. йри этом регулятор имеет только цифровой тракт обработки информации, что значительно повышает точность регули- 2О ювайия в широком диапазоне температур, упрощает регулятор и повышает его надежность. Величину заданного статизиа выбирают из анализа допустимых динамических характеристик и должного 25 запаса по устойчивости всей системы регулирования, тем самым существенно расширяется область применения регулятора.

Формула изобретения

Цифровой регулятор скорости, содержащий входной формирователь, син» хрогенератор, первый и второй счетчики и ключевой усилитель мощности, а тличающийс я-."и, что, с целью повышения точности регулирования, в него введены блок управления, четыре элемента ИЛИ, третий и четвертый счет-4О чики, буферный регистр, сумматор, четыре триггера и элемент задержки, причем выход входного формирователя соединен с первым входом блока управления, первым элементом ИЛИ и вычитающю счетным входом второго счетчика, выход синхрогенератора соединен с первым элементом ИПЯ и вторым входом блока управления, первый выход которого соединен с входом С второго и третьего триггеров и входом разрешения записи буферного регистра, второй выход — с входом разрешения записи третьего счетчика и входом R первого триггера, третий выход — с вторым входом входного формирователя, выход первого элемента ИЛИ соединен со счетным входом первого и третьего счетчиков, п старших разрядов которого соединены с вторым элементом ИЛИ, m младших — с m входами буферного регистра, а выход переноса — с .входом

С первого триггера, первый выход первого счетчика соединен с суммирующим

t счетным входом второго счетчика, второй выход — с входом четвертого элемента ИЛИ, третий выход — со счетным входом четвертого счетчика, и через элемент задержки — с входом $ четвертого триггера, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом D второго триггера, выход которого соединен с входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом четвертого элемента ИЛИ и входом "Сброс" второго счетчика, m выходовкоторого соединены с m входами сумматора, дру-! гие m входов которого соединены с m выходами буферного регистра, а m выходов - с

m входами четвертого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, а выход переноса — с входом С четвертого триггера, вход D первого триггера соединен с общей шиной, а выход — с входом D третьего триггера, выход которого соединен с входом третьего элемента ИПИ и входом R четвертого триггера, D — вход которого соединен с общей шиной, а выход через усилитель мощности подключен к объекту регулирования, выход датчика частоты вращения которого предназначен для подключения к первому входу входного формирователя °

1534724

Редактор Н.Тупица

Заказ 55 Тираж 448 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

8 д е

Составитель В.Трофименко

Техред И.Дидик Корректор В.Кабаций