Цифровой регулятор частоты вращения

 

Изобретение относится к устройствам регулирования и может быть использовано для регулирования частоты вращения коленчатого вала двигателей передвижных электрических станций и электроагрегатов. Цель изобретения - повышение качества регулирования. Цифровой регулятор частоты вращения содержит датчик 1 обратной связи, первую 2 и вторую 3 линии задержки, реверсивный счетчик 5, первый 8 и второй 9 элементы И, блок 10 управления шаговым двигателем, первый 12 и второй 13 RS-триггеры, третий элемент И 14, генератор 15 импульсов, четвертый 16 и пятый 17 элементы И. Цель изобретения достигается за счет введения задатчика 4 частоты вращения, задатчика 6 точности регулирования, цифрового компаратора 7, шагового двигателя 11, элементов И 14, 16 и 17. 2 ил.

СОЮЗ С08ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

G 05. В 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНСИМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:В

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4388041/24-24 (22) 23.,12.87 (46) 15.06,90, Бюл. Y 22 (72) В.Н,Дудченко, В.И.Лексин, Л.А.Рыбалко, В.Г ° Сугаков и С.A.×èñTÿêoB (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 490245, кл. Н 02 Р 5/06 1975 ° (54) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к устройствам регулирования и может быть использовано для регулирования частоты вращения коленчатого вала двигателей

„„5U„„ I 57 ll 545

2 передвижных .электрических станций и ",;.ë"åêòðîçãðåãàòîâ. Цель изобретения " повышение качества регулирования. ЦиФровой регулятор частоты вращения содержит датчик 1 обратной связи, первую 2 и вторую 3 линии задержки, реверсивный счетчик 5, первый 8 и второй 9 элементы И, блок

10 управления шаговым двигателем, шаговый двигатель 11, первый 12 и второй 13 RS-триггеры, генератор 15 импульсов. Цель изобретения достигает" ся за счет введения задатчика 4 частоты вращения, задатчика 6 точности регулирования циФрового компаратора шагового двигателя 11, элементов

И 14, 16, 17. 2 ил.

1571545

Изобретение относится .к устройствам регулирования и может быть использовано для регулирования частоты вращения коленчатого вала двигателей передвижных электрических станций (tl3C) и электроагрегвтов.

Цель изобретения — повышение качества регулирования, На фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового регулятора ! частоты вращения; на фиг. 2 - эпюры сигналов на входах блоков.

Цифровой регулятор частоты вращения .(Фиг. 1) содержит частотный датчик 1 обратной связи, первую 2 и вторую 3 линии задержки, задатчик 4 частоты вращения, реверсивный счетчик

5, задатчик 6 точности регулирования, цифровой компаратор 7, первый 8 и второй 9 элементы И, блок 10 управления шаговым двигателем, шаговый двигатель 11, первый 12 и второй 13

RS-триггеры, третий элемент И 14, генератор 15 импульсов, четвертый 16 2д и пятый 17 элементы И.

Цифровой регулятор работает слещующим образом.

При пуске двигателя начинает раскручиваться коленчатый вал и датчик

1 выдает импульсы, интервалы между которыми определяют длительность цикла регулирования. В момент появления первого импульса на выходе датчика 1 триггер 12 меняет свое состояние, на его инверсном выходе сигнал исчезает и элемент И 16 оказывается закрытым по первому входу.

В результате импульсы с выхода генератора 15 не проходят на выход элемента И 16. Далее с некоторой задержкой появляется сигнал на выходе первой линии 2 задержки и происходит сброс счетчика 5. С поступлением импульса с выхода второй линии 3 задержки в счетчик 5 заносится код заданной частоты вращения и происходит запуск счетчика. Одновременно меняют свое состояние триггеры 12 и

13 и на их инверсных выходах появляются сигналы. При этом открываются элементы И 16, 14 и импульсы с выхода генератора 15 поступают на вход счетчика 5, который Функционирует в режиме вычитания. На выходе счетчика 5 имеет место код разности числа импульсов, поступивших с выхода генератора 15, и заданного числа оборотов °

Пусть частота вращения регулирую щего двигателя меньше заданной (фиг, 2, интервал времени t„ — : ).

В этом случае в процессе счета возникает ситуация, когда код разности на выходе счетчика 5 становится равным нулю и появляется слгнал на его втором выходе. При этом триггер

13 меняет свое состояние. Сигнал на инверсном выходе исчезает, закрывая элемент И 14, а на прямом выходе появляется, открывая элемент И 17. В результате счетчик 5 переводится в режим сложения и код на его выходе начинает возрастать. Если код на выходе счетчика 5 становится больше кода допустимой нестабильности, который выдан задатчиком 6, то на выходе компаратора 7 появляется сигнал.

Этот сигнал подготавливает по первому входу элемент И 9, который уже подготовлен по третьему входу сигналом с прямого выхода триггера 13 При поступлении очередного импульса от датчика 1 на второй вход элемента

И 9 он открывается и на второй вход блока 10 управления проходит импульс.

С второго выхода блока 10 управления выдается команда на шаговый двигатель 11 для корректировки подачи топлива в сторону увеличения. При этом исполнительный орган (шаговый двигатель) отрабатывает один корректировочный импульс и перемещает на один шаг рейку топливного насоса.

Если коррекции недостаточно, то при поступлении очередных импульсов с выхода датчика 1 процесс многократно повторяется до момента (фиг. 2,интервал t — t.),. когда код разности на выходе счетчика 5 станет меньше кода допустимой нестабильности. В этом случае сигнал на выходе компаратора

7 исчезает и элементы И 8, 9 закрываются по первому входу. Сигналы на выходы блока 10 не поступают и какойлибо коррекции подачи топлива шаговым двигателем 11 не производится.

При увеличении частоты вращения за пределы заданной интервалы между импульсами на выходе датчика 1 уменьшаются. Число импульсов с выхода элемента И 14 уменьшается. Си-нал на втором выходе счетчика 5 не появляется и счетчик 5 работает в режиме. вычитания. Если превышение частоты вращения больше допустимой нестабильности, то к концу цикла на выходе

1571Я5 6 счетчика 5 код разности останется больше кода допустимой нестабильности и на выходе компаратсра 7 имеет место сигнал, подготавливающий элемент

И 8 го первому входу. По третьему входу элемент И 8 подготовлен сигналом с инверсного выхода триггера 13.

Поэтому при появлении очередного импульса на выходе датчика 1, который поступает на второй вход элемента

И 8, последний пропускает на первый вход блока 10 управления сигнал. С первого выхода блока 10 выдается команда на первый вход шагового двига, теля 11 для корректировки подачи топлива в сторону уменьшения. Uaroвый двигатель 11 перемещает рейку топливного насоса на один шаг. Если такой корректировки недостаточно 20 для того, чтобы частота вращения вошла в зону допуска, то коррекция повторяется до тех пор, пока код разности на выходе советчика 5 в конце цикла измерения не станет меньше ко- 25 да допустимой нестабильности.

Датчик 1 обратной связи устанавливается на валу топливного насоса и может быть выполнен в виде диска с отверстиями, через которые засвечивается фотодиод, подключенный в цепь формирователя импульсов. Частота следования импульсов прямо пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя. В качестве исполнительного oprана возможно использова35 ние, например, шагового двигателя, управление которым осуществляется посредством известных схем.

Таким образом, регулятор частоты вращения обеспечивает непрерывное регулирование с высокой точностью, превосходя при этом прототип по качеству регулирования вследствие исключения возможности перерегулирования 45 за счет соизмерения регулирующего воздействия с величиной рассогласования текущей и заданной частот вращения, т.е. сигнал на подачу регулирующего воздействия на шаговый двигатель 11 поступает лишь в том случае, когда на выходе счетчика g появляется код рассогласования текущей и заданной частот вращения, превышающий код рассогласования, соответствуюц|ий единичному управляющему воз55 действию.

Формула изобретения

Цифровой регулятор частоты враще-. ния, содержащий генератор импульсов, два RS-триггера, два элемента И, реверсивный счетчик и частотный датчик обратной -связи, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества регулирования, введены ри элемента И, две линии задержки, циФровой компаратср, задатчик ча,".тоты вращения, задатчик точности регулирования, блок управления шаговым двигателем и шаговый двигатель, выход задатчика частоты вращения подключен к входу установки исходного состояния реверсивного счетчика, соединенного информационным выходом с первым информационным входом цифрового компаратора, подключенного вторым инФормационным входом к выходу задатчика точности регулирования, а выхо" дом "Больше" — к первым входам первого и второго элементов И, соединенных вторыми входами с выходом частот" ного датчика обратной связи, входом первой линии задержки и входом установки в единичное состояние первого

RS-триггера, а выходами через блок управления шаговым двигателем - с входом шагового двигателя, выход первой линии задержки подключен к входу сброса реверсивного счетчика и через вторую линию задержки — к входу за" писи реверсивного счетчика и входам установки а нулевое состояние RSтриггеров, вход установки в единичное состояние второго RS-триггера соединен с выходом займа реверсивного счетчика, его инверсный выход — с третьим входом первого элемента И и первым входом третьего элемента И, подключенного выходом к вычитающему входу реверсивного счетчика, инверсный выход первого ВЯ-триггера и выход генератора импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами четвертого элемента И, подключенного выходом к второму входу третьего элемента И, прямой выход второго RS-триггера соединен с третьим входом второго элемента И и первым входом пятого элемента И, подключенного вторым входом к выходу четвертого элемента И, а выходом - к суммирующем: входу реверсивного счетчика.,Я

1571545

Х12 х, l

Х10

Редактор А.Маковская

Заказ 1510 Тираж 669 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 хо ( х, ( ( Э

Составитель В. Башкиров

Техред Jl. Ñåðä îêoâà Корректор С. Черни