Цифровая следящая система регулирования

 

Союз Соеетсммк

Соцмалмстммескмэт

Рвсвублмм

Q Д И С А Н И Е ()6?3986

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЯЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.12.76 (21)2432295/18-24 с присоединением заявки №(23) ПриоритетОпубликовано15.07.79.Бюллетень №26

Дат» опубликования описания 18.07.79 (Sl) M. Кл

0 05 В 19/18

Гесударствеливй аенктет

СССР ае делам иэюбретеей

N OTKPblTMII (53) УДК 62 - 50 (088.8}

В. М. Ведерников и A. М. Щербаченко (72) Авторы изобретения

Институт автоматики и электрометрии Сибирское отделение

АН СССР (71) Заявитель (54) ЦИФРОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к технике ав- томатического регулирования и управления, в частности к астатическим системам автоматического регулирования, может быть использовано, например, в устройствах автоматического регулирования 3 технологических процессов, в устройствах

TIoGEHHoHYpoB8HHH станков с пт1ограт мньтм управлением, в прецезионных координатографах, в которых выходной сигнал датчика регулируемого параметра представ- т0 лен в частотно-импульсной форме.

Известны следящие системы управле--. ния перемещением, имеющие компаратор скорости подачи, сравнивающий частотный сигнал, пропорциональный ошибке системы,т . с программируемой частотой. Следящая система содержит программный блок, командный регистр, фиксирующий требуемое значение положения подвижного объекта, и блок программируемой частоты, под- эв ключенные к программному блоку, регистр, фиксирующий величину перемещения, компаратор кодов командного регистра и ре 2 гистра, фиксирующего величину перемещения, генератор частоты, пропорциональный ошибке, получаемой в комнара1оре кодов, частотный селектор, подключенный к последовательно соединенным исполнительному устройству и датчику регулируемого параметра, соединенному с регистром фиксации величины перемещения.

Данное устройство имеет недостаточную точность регулирования.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является цифровая следящая система регулирования, содержащая программный блок, датчик регулируемого параметра, первые выходы которых подключены к входам элемента несовпадения, последовательно соедпненные первый элемент ИЛИ и элемент задержки, первый

4 интегратор, счетный вход которого подключен к выходу элемента задержки, элемент выделения нулевого значения первого интегратора, подключенный к выходам разрядов этого интегратора, блок выбора

673986

3 4 направления счетных импульсов, блок ус- элемента несовпадения, третий и четвертановки знака первого интегратора, пер- тый - к дополнительным (знаковым) вывый и второй элементы совпадения, сое- ходам программного блока и датчика рединенные первыми входами соответствен- гулируемого параметра, а два выхода подно с первыми и вторыми выходами блока 5 ключены к двум входам блока выбора напвыбора направлейия счетных импульсов, равления счетных импульсов и двум вховторьми - с выходом: элемента выделе- дам первого элемента ИЛИ, соединенного ния нулевого значения первого интеграто- с третьими входами первого и второго ра, а выходы первого и второго элемен- элементов совпадения, третий элемент та совпадения соединены соответствен- 1О ЙЛИ подключен первым входом к выходу но с первым и вторым входом блока ус- . элемента выделения нулевого значения тановки знака первого интегратора, гене- первого интегратора, а выходом - к уп ратор импульсов, соединенный со счет-: равляющему входу первого интегратора, чиком импульсов, каждый разряд которо- третий и четвертый элементы совпадения го подключен K второму элементу ИЛИ 5 йодключенй первыми входами соответст-через элемент И, второй вход которого венно к первому и второму выходам блоподключен к соответствующим вйходам ка выбора направления счетных импульразрядов первого интегратора, второй ин- сов, вторыми входами - соответственно тегратор, подключенный через исполйи- к первому и второму выходам блока устельное устройство к датчику регулируемо-20 тановки знака первого интегратора, а выго параме тра. . ходами соответственно к второму и треИзвестная цифровая следящая система тьему входам третьего элемента ИЛИ, регулирования имеет ограниченную область первый и второй выходы блока выбора применения. Такая система работает с режимов работы и установки знака второчастотными сигналами, знак которых ос- го интегратора подключены к управляюще25 . тается неизменным, что не позволяет ис- му и счетному входам второго интеграто» пользовать систему регулирования в ка-" pa, третий выход - к исполнительному честве следящих систем управлейия пере- устройству, а входы - к первому выходу . мещением, например, прецизионных коор- .блока выбора направления счетных импульдинатографах s станках с программным . сов, к первому выходу блока установки

30 управлением.: - знака первого интегратора, к выходам

В этой системе одинаковые зйачения первого и второго элементов ИЛИ и к высоставляющей управляющего сигнала, со- ходу элемента вьщеления нулевого значеответствующей интегралу отклонения ре- ния второго интегратора, подключенного к гулируемого параметра, представляются выходам разрядов второго интегратора.

35 различньйми кодами, что приводит при пе- На фиг. 1 приведена функциональная реходе содержимого первого интегратора схема предлагаемой следящей системы через нулевое значение к увеличению вре-» регулирования: на фиг. 2 - при щипиальмени переходного процесса, снижению ди- йая схема блока формирования счетных

40 намической точности и устойчивости си- импульсов, на фиг. 3 — принципиальная схема блока выбора режима работы и усКроме того, необходимость суймиро- тановки знака второго интегратора. вания позиционных кодов иерей о "и в облок 1, датчик 2 регулируемого парамеч ти применения систимы и повьпиение ка» выбора направления счетных импульсов, о элемент ИЛИ 6, элементы совпадения 7 йля этого в предлагаемую следящую и 8, элемент задержки 9, интегратор 10, систему дополнительно введены третий и элемент ИЛИ 11, элемент 12 выдел н,,;, четвертый элементы совпадения, элемент нулевого значения интегратора 10, элевыделения нулевого значения второго ин- менты, совпадения 13 и 14, блок 15 устегратора, блок выбора режимов работы 55 тайовкй айат интегратора 10, генератор и устано6кй-зйака- вФорЬго интегратора, 16 импульсов, счетчик 17, элемент ИЛИ третий элемент ИЛИ и блок форМяфбва-- 18, элемент И 19, исполнительное устрой ния счетных импульсов, первый и второй ство 20, интегратор 21, элемент 22 вывуц5ды которого подюпЬчены и выходам деления нулевого значения интегратора 21, 673986

6 программного блока 1 и датчика 2 олин»ковы, то блок 4 формирует импульсы, которые присутствуют на обоих выходах 40 и

41. Еслиэнаки различны, то блок 4 форМирует импульсы, которые Присутствуют только на одном иэ выходов 40 или 41.

Обе импульсные последовательности, получаюшиеся на выходах 40 и 41 блока 4, при помоши элемента ИЛИ 6 совмещаются в единую последовательность импульсов.

Знак выходных импульсов определяет блок 5 выбора направления счетных импульсов, Счетные импульсы элемента ИЛИ 6 через элемент задержки 9 поступают на вход интегратора 10 и записываются в нем. Режим работы интегратора 10 определяет выяэдной сигнал элемента ИЛИ

11. Режим работы интегратора 10 определается не только выходным сигналом блока вьФюра направления счетных импульсов, но и сигналами блока 15 установки знака интегратора 10 И элемента 12 выделения нулевого значения первого интегратора.

В таблице приведены режимы работы интегратора 10 в зависимости от знаков сигналов блоков 5 и 15 и значения содержимого интегратора 10. р о р>о

Р>0

P)0

Р-0 суммирование суммирование вычитание

: вычитание суммирование любой

В цифровом интегра горе 10 пройзводится алгебраическое; суммирование щц>д

nba импульсОв с числОм соответствуюшнм 45 интегралу рассогласования (ошибки).

В момент перехода содержимого интегратора 10 через нуль режим вычитание" интегратора 10 изменяется на режим "суммирование".. 50

Величина интеграла рассогласования всегда представлена в прямом позиционном коде. Знак интеграла рассогласования (ошибки) регистрирует блок установ ки знака интегратора 10. Значение Ошиб- 55 ки преобразуется генератором 16, счетчиком 17 и элементами И 19 и ИЛИ 18 в последовательность импульсов c,частотой, пропорциональной ошибке. Так как

5 входы 23-27 блока 28 выбора режима работы и установки знака интегратора

21, выходы 29-31 блока 28. Блок 4 формирования счетных импульсов (фиг. 2) содержит инверторы 32 и 33, логические элементы 34 и 35, входы 36-39 и выходы 40 и 41. Блок 28 выбора режима работы и установки знака второго интегратора (фиг.3) включает в себя генератор 42 импульсов, t0 триггеры 43-49, инверторы 50 и 51, логические элементы И 54 и 55, элемент

ИЛИ 56 и элемент И-ИЛИ 57. цифровая следящая система регулиро» вания работает следующим образом. 15

Два сигнала, один из которых соответствует заданному значению параметра, формируемому программным блоком 1, а дру- гой - значению параметра, формируемому ,датчиком 2, поступают на оба входа эле- д> мента несовпадения 3, при помоши которого исключается совпадение импульсов, пришедших в одинаковой фазе. Далее обе. импульсные последовательности, а такие знаки импульсных последовательностей 25 поступают на входы 37, 38, 36 и 39 блока 4 формировании счетных импульсов.

Если знаки последовательностей импульсов одинаковые, во разлйчные по знаку значения ошибок представлены одинаковым прямым позиционным кодом, то значения частоты, пропорциональные этим ошибкам, одинаковы.

Частотные последовательности: импульсов с выхода элементов ИЛИ 18 и 6, а также знаки частотных последовательностей с выходов блоков 15 и 5 поступают в блок 28 выбора режима работы и установки знака интегратора 21. Блок 28 производит алгебраическое суммирование частотных импульсных последовательностей элементов 6 и 18 с помощью логических элементов 52, 53. Так как импульсные последовательности элементов 6 и 18 несинхронны, то блок 28 при помоши

673 986

8 нения предлагаемой следящей системы р егулиро вания.

Формула изобретения

Цифровая следящая система регулирования, содержащая программный блок, датчик регулируемого параметра, первые выходы которых подключены к входам элемента несовпадения, последовательно соединенные первый элемент ИЛИ и элемент задержки, первый интегратор, счетный вход которого подключен к выходу элемен« та задержки, элемент выделения нулевого значения первого интегратора, подключенный к выходам разрядов этого интегратора, блок выбора направления счетных импульсов, блок установки знака первого интегратора, первый и второй элементы совпадения, соединенные первыми входами соответственно с первыми и вторыми выходами блока выбора направления счетных импульсов, вторыми - с выходом элемента вьщеления нулевого значения первого интегратора, а выходы первого и второго элемента совпадения соединены соответственно с первым и вторым модом блока установки знака первого интегратора, генератор импульсов, соединенный со счет- чиком импульсов, каждый разряд которого подключен к второму элементу ИЛИ через элемент И, второй вход которого подключен к соответствующим выходам разрядов первого интегратора, второй интегратор, подключенный через исполнительное устройство к датчику регулируемого пара« метра, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения и повышения качества регулирования, она содержит третий и четвертый элементы совпадения, элемент выделения нулевого значения второго интегратора, блок выбора режимов работы и установки знака второго интегратора, третий элемент ИЛИ и блок формирования счетных импульсов, первый и второй входы кото- . рого подключены к выходам элемента несовпадения, третий и четвертый - к дополнительным (знаковым) выходам программного блока и датчика регулируемого параметра, а два выхода подключены к двум входам блока выбора направления счетных импульсов и двум входам первого элемента ИЛИ, соединенного с третьими входами первого и второго элементов совпадения, третий элемент ИЛИ подключен первым входом к выходу элемента выделения нулевого значения первого

Возможность работы со знакопвременными частотными сигналами датчика регулируемого параметра и программного блка существеню расширяет область примедвух синхронизаторов, выполненных на триггерах 43, 45 и 44, 46, а также им .. пульсного генератора 42, счет юго триггера 47 и схем И 54 и 55 производит временную привязку импульсов элементов 5

6 и 18 к сдвинутым на полпер юда импульсам, формируемым элементами 54 и 55, что необходимо для исключения сбоя в работе интегратора 21.

Импульсы элементов 52 и 53 посту- 1о лают на логический элемент ИЛИ 56, где происходит их суммирование, а также на триггер 48, в котором определяется знак направления импульсов, поступающих через элемент ИЛИ 56 на вход второго ин- 15 тегратора. Производя далее интегрирование этого сигнала вторым интегратором

21, получают на его выходе регулирую щее воздействие ц, равное сумме двух составляющих ц и у, пропорци- 20 ональных интегралу и двоййому интегралу отклонения регулируемого параметра. у-y,i у =kfi{t)dt+ fj (t)dt dt, Меняя частоту импульсного генератора

16, можно изменять модуль сост авщаощей регулируемого воздействия ц

Режим работы интегратора 21 (10) определяется в зависимости от состояния триггеров 48 и 49, формирующих сигналы выбора направления счетных импульсов и установки знака интегратора

21, а также значения содержимого его разрядов. Он может быть определен как для интегратора 10 из приведенной таб- З5 лицы. Знак регулирующего воздействия ц с триггера 49 поступает в исполнительное устройство 20.

В установившемся режиме у-(ф х((>i((dt, так как X(4) = О и х(+) dt =Р, т.е. за время переходного процесса происходит полная компенсация всех ошибок.

Б том т 45 по величине, но различных по знаку ошибок рассогласования величина интеграла рассогласования всегда представляется одним и тем же прямым позиционным кодом, происходит линейное изменение сигнала управления, что уменьшает перерегулирование и время переходного процесса в системе.

673986 интегратора, а выходом — к управляющему входу первого интегратора, третий и четвертый элементы совпадения, подключены первыми входами соответственнв к первому и второму выходам блока выбора направления счетных импульсов,.вторыми входами - соответственно к первому и второму выходам блока установки знака первого интегратора, а выходами соответственно к второму и третьему входам о третьего элемента ИЛИ„первый и второй выходы блока выбора режимов работы и

lO установки знака" в Юрого-интегратора пог- " = ключены к управляющему и счетному входам второго интегратора, третий выходк исполнительному устройству, а входык первому выходу блока выбора направления счетных импульсов, к первому выходу блока установки знака первого интегратора, к выходам пФрвого и второго элементов ИЛИ, и к выходу элемента выделения нулевого значения второго интегратора, подключенного к вь ходам разрядов второго интегратора.

673986

Составитель Г. Нефедова

Редактор Т. Яном - Техред - З..Фанта Корректор М. Вигула . аз 4О78/44 Тираж 1014, Подписное

ЦНИИПИ Государствен юго комитета СССР но делам изобретений и открьггий.113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д;-4/б

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4