Патент ссср 316104

 

3I6I04

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

1(АВТОРС1з!ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 31.111.1970 (Л 1420470/18-24) с присоединением заявки М

Приоритет

Опубликовано 01.Х.1971. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 25.XI.1971

МПК G 06j 3/00

Н 02р 5/12

Комитет по лелем изобретений и открытий при Совете Министров

СССР ъДК 631 14.001.57:621. .316.718.5 (088.8) Авторы изобретения

P. А. Кулесский, H. ф. Лазовский и 1О. Н. Сидоров

Уральский политехнический институт им. С. М. Кирова

Заявитель

Бч(БДИ ) 1. Я Д

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Изобретение относится к технике автоматического управления электроприводами, имеющими в контуре регулирования цифровые вычислительные устройства или машины, и может быть использовано в любых отраслях промышленности (металлургической, машиносгроительной, бумагоделательной и т. п.), где применяются электроприводы с цифровым управлением.

Известные устройства для управления цифровыми электроприводами, содержащие цифровой задатчпк (ЦЗ) требуемого и цифровой датчик (ЦД) текущего значений регулируемой координаты, цифровой измеритель (ЦИ) рассогласования с линейным преобразованием разности в анологовую форму, блок управления электроприводом с суммирующим устройством и датчик производной регулируемой координаты.

Особенность цифрового управления, связанная с наличием квантования сигналов по уровню (проявляющаяся в том, что цифровой задатчик фиксируют только кратные принятой единице дискретности Л значения регулируемой координаты) обуславливает следующие недостатки известных устройств:

a) достижимая статическая точность ограничена, так что ошибка отработки сигнала ЦЗ в принципе не может быть меньше +-Л/2; б) наличие в контуре регулирования нелинейного элемента, каковым является квантователь по уровню (ЦД), приводит к появлению автоколебаний; в) необходимость получения высокой точ5 ности приводит в ряде случаев к черезмерному усложненшо конструкций ЦД, ЦИ из-за необходимости обеспечения малой величины Л.

Это удорожает и снижает надежность работы электропривода. Справедливо отметить, что

10 квантователь Ilo уровню сказывается в зОне малых отклонений.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия работы электропривода.

Эта цель достигается тем, что устройство

15 содержит генератор, фазовый дискриминатор, амплитудный кватователь, интегратор и логический блок управления, один вход которого подключен к выходу цифрового измерителя рассогласования, другой — к выходу датчика

20 производной, а выход — к одному из входов интегратора; второй вход интегратора соединен с выходом генератора и одним из входов фазового дискриминатора, третий — с выходом фазового дискриминатора, а выход — через

25 амплитудный квантователь с другим входом фазового дискриминатора и входом суммиру|сще"o устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства управления цифровым

30 электроприводом; на фиг. 2 показан принцип

316104

65 вибрационной линеаризацпп статическои характеристики амплитудного квантоват(ля; па фиг. 3 — осциллограммы работы известного и предлагаемого устройств управления.

*На чертежах прш яты cëåä>,.þ öïå обозначения:

1 — цифровой задатчик (ЦЗ); > — цифровой датчик (ЦД); 8 — цифровой измеритель (ЦИ);

4 — суммирующее устройство; б — блок управления электроприводом (БУ); б — амплитудный кваптователь (АК); 7 — генератор (Г);

8 — интегратор (И); 9 — фазовый дискриминатор (ФД); 10 — логический блок управл ния (ЛБ); 11 — датчик производной регулируемой коордипаты (ДП); Х вЂ” регулируемая ах координата; Х = — — производная регулпdt руемой координаты; Х, -, Х, " — сигналы соответственно ЦД и ЦЗ; Л вЂ” шаг квантования;

Хг, Аь Х4>д, Хс.-, Х < — выходные с.лп".алы генератора, интегратора, фазового дискриминатора, цифрового измерителя и амплитудного квантователя соответственно; Х,„— высокочастотный сигнал линеаризации.

Статическая характеристика амплитудного квантователя (каковым является, например, цифровой датчик ЦД) Х,." (Х) представлена на фиг. 2. Известно, что если на вход квантователя подавать высокочастотный сигнал треугольной формы Х„, то относительно средней составляющей выходного сигнала Х„статическая характеристика квантователя Х,р (Х +

+ Х„) становится линейной. Тем самым удается восстановить значения входного сигнала квантователя из выходного в интгрвалах между кратными значениями.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что к сигналу цифрового измерителя ЦИ, определяющему величину рассогласования с точностью до Л/2, добавляется вспомогательный корректирующий сигнал, полученный при вибрационной линеаризации дополнительной величины амплитудного квантователя, восстанавливающего значения сигнала цифрового датчика ЦД в интервалах между кратными Л значениями.

При этом, с одной стороны, сохраняется принцип определения рассогласования в цифровой форме (с ЦИ) и все достоинства цифровых систем, связанные с этим, с другой стороны — устраняется отрицателып>е влияние квантоватгля на динамические свойства системы и обеспечивается дополнительное увеличение статической точности сверх - Л, 2.

Устройство работает следующим образом.

На основании текущего значения регулируемой координаты, измеренного цифровым датчиком 2 с точностью до Л/2, цифровой измеритель 8 вычисляет текущее значение рассогласования относительно требуемого значения регулируемой координать и выдаст резульгат в виде аналогового сигнала для отработки на суммирующее устройство 4, на второй вход которого поступает корректирующий сигнал

<0

Х„от вспомогателы ого амплитудного квантозателя б.

Стати бугская характеристика амплитудного квантователя б воспроизводит характеристику цифрового датчика 2 в пределах значений

Х &+ (n Л/2), где и определяется величиной квантования по времени. Прп достаточно малом нерио.<е квантования по времени n = 1.

Схема фиг. 1 соответствует этому случаю.

На вход амплитудного квантователя б поступает сигнал линсаризации Х-, треугольной формы, получающийся интегрированием прямоугольного сигнала Х, от генератора 7 интегратором 8. Частоту сигнала генератора 7 выбирают, исходя из ее надежной фильтрацли блоком управления 5. Текущее значение Х получают интегрированием Х от датчика 11 производной регулируемой координаты с помощью интегратора 8.

При каждом изменении Х на величину Л фазовый дискриминатор 9 формирует импульс, изменяющий выходной сигнал скачком на Л.

При этом на выходе интегратора 8 постоянно вычисляется разность значений Х и Х, в промежутках между квантованными уровнями.

Момент определечия скачка определяется сравнением фаз сигналов скачка амплитудного квантователя б и генератора 7, так что при совпадении фаз фазовый дискриминатор 9 формирует указанный выше импульс.

В силу того. что квантование по уровню оказывает существенное влияние в основном в зоне малых значений Х,;,-, оно включается в работу в этой зоне, что позволяет упростить реализацию элементов устройства.

Для управления моментом включения служит логический блок управления 10, который, с одной стороны, подключаег сигнал производной регулируемой координаты Х,-„с другой стороны — устанавливает напряжение начальных условии па интеграторе 8 и соответствии с моментом начала работы.

Схема на фиг. 1 соответствует случаю постоянной величины .Х,", заданной цифровым задатчиком 1. Если Х," является функцией времени, то необходимо использовать аналогичные устройства для выработки дополнительного корректирующего сигнала, линеаризуемого цифровым задатчиком 1.

Для иллюстрации работы предлагаемого устройства на фиг. 3 представлены осциллограммы работы известного и предлагаемого устройств при использовании их в системе peróлирования скорости электропривода постоянного тока. Осциллограммы показывают процесс разгона двигателя до заданной скорости.

При этом о (t), в (t) — осциллограммы скорости для случаев известного и предлагаемого устройств соответственно; i (t), i (t) — соответствующие а> (t), o» (t) токи якоря двигателя.

На фиг. 3 видно, что статическая ошибка работы электропривода с предлагаемым устройством в. (l) = О, в то время как статическая ошибка работы с известным устройством

316104 ч иг.! в (t) = const + О. Видно также, что над влиянием линеаризующего сигнала В токе якоря присутствуют высокочастотные составляющие.

Последние исчезают при повышении частоты

Х и оставлены в данной осциллограмме для иллюстрации работы предлагаемого устройства.

Предмет изобретения

Цифровое устройство управления электро- 10 приводом, содержащее цифровой измеритель рассогласования с линейным преобразователем разности в аналоговую форму с подключенными на входе цифровым задатчиком требуемого и цифровым датчиком текущего зна- 15 чения регулируемой координаты, датчик производной регулируемой координаты и блок управления электроприводом с суммирующиМ устройством, отличаюи ееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия работы электропривода, оно содержит генератор, фазовый дискриминатор, амплитудный квантователь, интегратор и логический блок управления, один вход которого подключен к выходу цифрового измерителя рассогласования, другой — к выходу датчика производной, а выход — к одному из входов интегратора, второй вход которого соединен с выходом генератора н одним пз входов фазового дискриминатора, третий — с выходом фазового дискриминатора, а выход — через амплитудный квантователь — с другим входом фазового дискриминатора и входом суммирующего устройства.

-Л

2

Т р

@us. 2

-г к 10сек а 5 б

Риг.3

Составитель В. Чистов

Техред Т. Т. Ускова. Корректор Н. С. Шевченко

Редактор Б. С. Нанкина

Заказ 3327j17

Изд. ¹ 1313

Тираж 473

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2