Цифровая следящая система

 

Изобретение относится к цифровым системам автоматического управления и регулирования и может быть использовано для управления различными динамическими объектами, выходная координата которых является непрерывной величиной. Целью является повышениеточности в переходном режиме. Система содержит задатчик 1, вычитатель 2, регистр 3, перемножитель 4, цифрраналоговый преобразователь 5, усилитель 6. двигатель 7, преобразователь угол - код 9, редуктор 8, цифровой измеритель скорости 10. сумматор 11, формирователь, импульсов 12, постоянное запоминающее устройство 13, формирователь адреса 14, генератор опорной частоты 15. 1-2-3-4-5- 6-7-8-9-10-11-2, 0-11. 15-10, 15-12.9-12- 12-14-13, 4.12-14.3. Зил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК!

Ж, 1835533 А1 (я)5 605 В 15/02

ГОСУДАРСТВЕН-ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ Я,::!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

QQ ,.Ю ! у (Л (лЭ () (21) 4887329/24 (22) 29.11.90 (46) 23.08.93. Бюл. ЛЬ 31 (72) В.И.Гостев, 8.Н.Поречный, M.Í.Ïðèсяжнюк и В.В.Оноприенко (56) Авторское свидетельство СССР

М 1441348, кл. G. 05 В 11/01, Авторское свидетельство СССР

1ч 1149216, кл, G 05 В 15/08, Авторское свидетельство СССР

М 1149206, кл. G 05 В 15/02, (54) ЦИФРОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к цифровым системам автоматического управления и регулирования и может быть использовано для

Изобретение относится к цифровым,системам автоматического управления и регулирования и может быть использовано для управления различными динамическими объектами, выходная координата которых является непрерывной величиной.

Целью настоящего изобретения является повышение точности системы в переходном режиме.

На фиг.1 представлена структурная схема цифровой следящей системы; на фиг.2— схема одного из вариантов формирователя импульсов управления; на фиг.3 — эпюры, поясняющие работу системы., Следящая система содержит последовательно включенные зэдатчик 1. цифровой вычитатель 2, регистр 3. цифровой перемножитель 4, цифроаналоговый преобразователь 5, усилитель 6, двигатель 7, редуктор 8, управления различными динамическими объектами, выходная координата которых является непрерывной величиной. Целью является повышение. точности в переходном режиме. Система содержит задатчик 1, вычитатель 2, регистр 3, перемножитель 4, цифроаналоговый преобразователь 5, усилитель 6, двигатель 7, преобразователь угол — код 9, редуктор 8; цифровой измеритель скорости 10, сумматор 11, формирователь импульсов 12, постоянное запоминающее устройство 13, формирователь адреса 14, генератор опорной частоты 15. 1 — 2-3 — 4 — 5—

6-7 — 8-9 — 10 — 11 — 2, 0 — 11, 15 — 10, 15 — 12, 9 — 12—

3, 12-14-13, 4.12-14.3. 3 ил. преобразователь угол-код 9, цифровой измеритель скорости 10, сумматор, 11, выход которого подключен ко второму входу цифрового вычитателя 2, а второй вход сумматора 11 подключен к выходу преобразователя угол-код 9, причем второй вход цифрового перемножителя 4 подключен к выходу постоянного запоминающего устройства 13, вход которого соединен с выходом формирователя адреса 14, а первый и второй входы формирователя адреса 14 подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя импульсов управления

12, третий выход которого подключен к второму входу регистра 3, первый вход формирователя импульсов управления 12 подключен к выходу цифрового вычитателя

2, а второй вход формирователя импульсов управления 12 подключен к выходу генера1835533

m<=K) О; п1г=Кг О, где

К1b

ahd(1 — В) (4) 10

b В

phd(1 — В) s (2) а}з4 б }

s(s+b)

55.Ь

ah d(1 — B) (3) bB аh d(1 — B) тора опорной частоты 15, который подключен также к второму входу цифрового измерителя скорости 10.

В предлагаемой цифровой следящей си стеме сигнал рассогласования на выходе цифрового вычитателя 2 будет равен нулю, когда выход системы (угол поворота выходного вала редуктора 9) и скорость его изменения равны входу и скорости era изменения, поступающему с задатчика 1.

Если сигнал рассогласования Q не равен нулю, то на вход усилителя 7 поступают управляющие воздействия, которые представляют собой периодически повторяющиеся с периодом T=Nh последовательность из N прямоугольных импульсов длительностью h с амплитудами гп,, где v=1,2,...N — номер шага регулирования, Т вЂ” длительность одного интервала регулирования; h — шаг квантования .системы, равный длительности одного шага регулирования; N — количество шагов регулирования, равное порядку дифференциального уравнения, которым описывается непрерывная часть системы, Значения m определяются с помощью метода переменного коэффициента усиления (Ю.Ту. Современная теория управления, — M.: Мир, 1971). Например, для системы, в которой используется двигатель постоянного тока с независимым возбуждением. имеющим передаточную функцию вида передаточная функция непрерывной части системы, без.учета квантования по уровню, но с учетом обратной связи по скорости будет иметь вид

Тогда амплитуды управляющих воздействий, обеспечивающих отработку скачкообразного входного воздействия при нулевой скорости изменения выхода системы в мо4 мент поступления входного воздействия. можно рассчитать последующим формулам: где B=e ", 9 — значение сигнала рассогласования в момент начала цикла регулирования длительностью T=Nh.

Выражения (3) для расчета амплитуд управляющих воздействий могут быть представлены в виде постоянные кбэффициенты, зависящие только от параметров передаточной функции непрерывной части системы, которые могут быть рассчитаны заранее и храниться в постоянном запоминающем устройстве.

В предлагаемой системе для хранения коэффициентов Кр(и — 1,2,...,N) используется постоянное запоминающее устройство

13 (см. фиг.1). а выражения (4) реализуются с помощью цифрового перемножителя 4, на первый вход которого поступает код рассог-., ласования (9 сс ввьы}ххоодда э ррееггииссттрра а 33, а на второй вход цифрового перемножителя 4 с выхода ПЗУ 13 поступают коды коэффици-. ентов К1. Адреса ячеек ПЗУ, в которых хранятся коды коэффициентов К для каждого шага регулирования, поступают на вход

ПЗУ с формирователя адреса.

Цифровая следящая система работает следующим образом, При включении питания счетчикИ ДД5, ДД7 и RS-триггер (ДД2.1, ДД2.2) (см. фиг.2) устанавливаются в нулевое состояние, при этом разрешается прохождение тактовых импульсов ТИ от генератора опорной частоты 14 (фиг.1) через схему совпадения ДД6.1.

Первый же тактовый импульс, прошедший через схему совпадения ДД6.1, опрокидывает RS-триггер (ДД2.1, ДД2.2), тем самым запрещается прохождение через

ДД6.1 последующих тактовых импульсов, но разрешается прохождение через схему совпадения ДД6.2 импульсов с выхода счетчика ДД5, период следования которых равен h.

Тактовый импульс, прошедший через схему совпадения ДД6.1, является импульсом записи (ИЗ), который поступает на второй вход (см.фиг.1) регистра 3 и обеспечивает запись в регистр кода рассогласования О . которое хранится в регистре в течение всего интервала регулирования

T=Nh. Импульс установки в нулевое состояние счетчиков ДД5 и ДД6 поступает также на входы установки в нулевое состояние

1835533 счетчиков К155ИЕ5 формирователя адреса

14 (сигнал R).

При установке счетчиков формирователя адреса 14 в нулевое состояние на вход

ПЗУ поступает адрес ячейки, в которой хранится код коэффициента К>, при этом на второй вход цифрового перемножителя поступает код коэффициента К1, который перемножается с кодом рассогласования поступающим на первый вход цифрового перемножителя 4 с выхода регистра 3. Произведение этих сомножителей, которое определяет код амплитуды управляющего воздействия т1/I на первом шаге регулирования, поступает на вход цифроаналогового преобразователя 5 в течение длительности шага регулирования h. Импульсы, проходящие через схему совпадения ДД6;2 (см. фиг.2), являются импульсами суммирования, которые поступают на тактовые входы счетчиков К155ИЕ5 формирователя адреса с периодом, равным шагу регулирования h и одновременно импульсы (+1) поступают на вход счетчика числа шагов регулирования (см. фиг,2, микросхема ДД7 типа

К155И Е2), Переключатели S1+S4 и gxeMa совпадения ДД8.1 обеспечивают формирование заданного числа шагов регулирования N, длительностью h каждый.

При поступлении на вход счетчика ДД7 импульса, соответствующего моменту начала N+1, шага регулирования, сигнал с выхода схемы совпадения ДД8.1 проходит через схему ИЛИ ДД4,1 и возвращает схему формирователя импульсов в состояние; соответствующее началу нового цикла регулирования длител ьностью T=Nh, т,е. ус.танавливает в нулевое состояние счетчики

ДД5, ДД7 и RS-триггер (ДД2,1, ДД2.2), т.е, следующий ИЗ формируется через время

T=Nh.

Коды управляющих воздействий, поступающие с выхода цифрового пере м н аж и тел я н а в ход цифроаналогового преобразователя 6, преобразуются в управляющие воздействия, которые через усилитель 6 воздействуют на двигатель 7, - отрабатывая сигнал рассогласования. Текущее положение угла поворота выходного вала редуктора 8 и скорость изменения угла поворота измеряются преобразователем угол — код 9 и цифровым измерителем скорости 10, складываютсл в цифровом сумматоре.11, с выхода которого поступают на второй вход аычитателя 2.

Таким образом осуществляется удержание системы в исходном состоянии.

5 При поступлении с задатчика 1 кода ступенчатого входного воздействия, значение которого превышает зону нечувствительности устройства синхронизации (микросхемы

ДД1. ДДЗ, фиг.2), на выходе 6 микросхемы

10 ДДЗ типа К155 АГЗ сформируется короткий импульс, который проходит через схему

ИЛИ ДД4.1 и устанавливает счетчики ДД5, ДД7 и RS-триггер (ДД2,1, ДД2.2) в нулевое состояние, тем самым. прерывая текущий

15 цикл формирования управляющих воздействий и начиная новый цикл, обеспечивающий отработку поступившего ступенчатого воздействия за время Т-Nh. Далее система удерживается в новом состоянии так, как

20 .было описано выше.

Таким образом. благодаря введению в цифровую следящую систему новых элементов и связей обеспечивается уменьшение ошибки и повышение точности системы а.

25 переходном режиме, Формула изобретения

Цифровая следящая система, содержащая последовательно соединенные эадатчик, вычитатель, регистр, последовательно

30 соединенные цифроаналоговый преобра. зователь, усилитель, двигатель, редуктор, преобразователь угол — код, а также формирователь импульсов, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности сис1

35 темы в переходном режиме, в нее введены генератор опорной частоты, последовательно соединенные формирователь адреса, блок памяти коэффициентов и перемножитель, последовательно соединенные цифро40 аой измеритель скорости, сумматор, второй вход которого соединен с выходом преобразователя угол — код и первым входом цифрового измерителя скорости, второй вход которого и синхровход формирователя им45 пульсов соединены с выходом генератора опорной частоты, информационный вход формирователя импульсов соединен с выходом вычитателя, первый выход соединен с синхровходом регистра, второй и третий вы-

50 ходы — с тактовыми входами формирователя адреса, второй вход и выход перемножителя соединены соответственно с выходом реги,- стра и входом цифроаналогового преобразователя, а выход сумматора подключен к

55 аычитающему входу вычитателя.

1835533

ЯЯИ

1835533

Составитель Н. Присяжнюк

Техред M.Ìoðãåíòàë .. Корректор: В. Петраш

Редактор А, Козлова

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

Заказ 2982 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5