Цифровая следящая система

 

Союз Советских

Социалистических

Республик пп7235О8 (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 16.0577 (21) 248594 3/18-24 (51)

G 05 В 13/02 с присоединением заявки Ио—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано250380 Бюллетень ¹ 11 (53) УДК 62-50 (088. 8) Дата опубликования описания 280380 (72) Автор . изобретения

Ю. Н. Боголюбов (71) Заявитель (54) ЦИФРОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к области автоматического управления с использованием цифровых вычислительных устройств. Цифровая следящая система предназначена для дистанционного слежения эа углом поворота объекта вокруг его оси.

Известны цифровые следящие системы, содержащие преобразователи углов поворота задающей и принимакщей осей (валов) в код (преобразователи угол код ), дискретное сравнивающее устройство, преобразователь кода угла рассогласования в аналоговые сигналы, усилитель и привод-двигатель с нагрузкой (1).

Недостаток таких следящих системповышенное время отработки заданного угла рассогласования при различных скоростях задающей оси, т.е. низкое быстродействие.

Известна цифровая следящая система комбинированного регулирования, содержащая последовательно соединенные преобразонательно-усилительное устройство, исполнительный двигатель, преобразователь угол-код принимающей оси и дискретное сравнивающее устройство, второй вход которого ЗО подключен к преобразователю уголкод задающей оси, а прямые и инверсные выходы к соответствующим входам преобразователя кода, а также цифровой дифференциатор (2).

Однако в этой цифровой следящей системе время отработки заданного рассогласования задающей и принимающей осей не достигает минимально возможного значения, если скорость вращения за относительно малое время достигает максимального. (ограниченного) значения, т.е. быстродействие не достигает наиболее высокого значения.

Дейстнительно, в начальный момент времени, после задания угла рассогласования задающей и принимающей осей, значение угла произвольно в пределах

0 до 360 . Скорость вращения ограничена максимальным значением и . Рассогласование устраняется разгоном, реверсированием йли торможением привоцом приннмающей оси н зависимости от значения угла рассогласования, н направлении, по которому угол обработки минимален и не превышает 180 . Если скорость вращения задающей оси п, скорость вращения принимакщей оси

723508

n+, то максимальное время отработки угла рассогласования в режиме разгона

160 м и .и с

Из неравенства следует, что максимальное время отработки неограниченно ноз. растает при приближении скорости задающей оси и< к максимальной скорост принимакщей оси пд. При заданной скорости вращения и< время отработки может быть уменьшено за.счет увеличения максимальной скорости. вращения принимающей оси п . Это требует установки двигателя и передаточного механизма, допускающих повышенную скорость вращения. Вес, габариты и стоимость системы возрастают. Для нереверсинной следящей системы при

Ьтработке рассогласования н режиме торможения максимальное время отработки

1Ьоо м

4.

При уменьшении скорости задания п< время отработки неограниченно возрастает, что может оказаться препятствием для использования более простой нереверсивной системы. В этом случае время отработки не может быть уменьшено за счет подбора двигателя с боль. шей скоростью вращения.

Цель изобретения . — повышение быстродействия, а именно — уменьшение времени отработки заданного угла рассогласования без увеличения максимальной скорости вращения принимающей оси.

Для достижения этой цели н цифровую следящую систему введено логическое переключающее устройство, сигнальные входы которого подключены к выходам преобразователя кода, управляющие входы соединены с выходами цифрового дифференциатора, а вход подключен ко входу преобразователь-. но-усилительного устройства.

Кроме этого, в такой цифровой следящей системе с двумя ступенями скорости вращения преобразователь ,кода может содержать три элемента И-НЕ, входы первого элемента

-HE подключены к инверсным входам разрядов преобразователя кода, кроме старшего разряца, выход первого эле:.мента И-HE подключен к нходам второ го Й третьего элементов, вторые входы которых подключены к инверсному входу старшего разряда преобразователя кода, третий нход третьего элемента И-НЕ соединен с инверсным входом разряда, предшествующего старшему, пре образователя кода, ныМоды второго и третьего элементов И-НЕ,подключены к выходам преобразователя кода.

На фиг. 1 представлена схема цифро воф-следящей системы; на фиг. 2—

На фиг. 2 представлена схема преобразователя кода в управляющие сигналы и логического переключающего устройства для двух ступеней скоросTH вращения нереверсивной системы.

Схема вырабатывает сигналы, зависимость которых от угла рассогласонания показана на диаграммах (фиг. 3 ). Преобразователь 4 состоит из трех злементон И-НЕ 11, 12 и 13, а логическое переключающее устройство 8 — из двух элементов И вЂ” НЕ 14, 15 и элемента И

16. Входы элемента И-НЕ 11 подключены к инверсным выходам всех разрядов дискретного сравнивающего устройства 3, кроме старшего разряда. Выход элемента 11 подключен . к входам элемен- тов И-НЕ 1"2 и 13, вторые входы кото6О рых подключены к инверсному выходу старшего разряда дискретнЬго сравнивающего устройства 3, третий вход элемента 13 соединен с инверсным выходом предстаршего разряда дискретного сран65 кивающего устройства. Элементы 11 и 12

tQ

)5

26

ЗО

35 схема преобразователя кода угла рассогласования в управляющие сигналы и логического переключающего устройства; на фиг. 3 — диаграммы, отражающие зависимости сигнала рассогласования от угла рассогласования.

Цифровая следящая система содержит преобразователи угол-код углов поворота задающей и принимакщей осей и Ч, соответственно, в коды

1 и 2, дискретное сравнивающее устройство 3, преобразователь 4 кода, цифровой дифференциатор 5, преобразовательно-усилительное устройство

6, исполнительный двигатель 7 и логическое переключанхцее устройство 8.

Система работает следующим образом.

Сигналы преобразователей 1 и 2 поступают на дискретное сравнивакщее устройство 3, нырабатывающее код угла рассогласования, который передается на преобразователь 4 кода. Преобразователь 4 кода вырабатывает управляющие сигналы, соответствующие возможным дискретньпа значениям скорости вращения задающей оси. Сигналы преобразователя 4 поступают на переключаемые входы 9 логического переключающего устройства 8, на управляющие входы 10 которого поступают сигналы с выходов цифрового дифференциатора 5. В зависимости от скорости вращения задающей оси логическое переключающее устройство 8 передает один из сигналов преобразователя 4 кода, соответствующий теку,щей скорости нращения задающей оси.

Сигнал с выхода переключающего устройстна 8 передается на вход преобразовательно-усилительного устройства б, выходное напряжение которого регулирует скорость вращения двигателя 7.

Двигатель отрабатывает угол рассогласования... 3;-08

Формула изобретения вырабатывают инверсный управляющий сигнал для первой ступени скорости вращения, а элементы 11 и 13 — для второй ступени. Если прямой код угла рассогласования во всех разрядах принимает значение 0, т.е. инверсное значение 1, то на входах элемента 11 — сигналы 1, а на выходе 0, на выходах элементов 12 и 13 сигналы — 1 . Это соответствует нулевому рассогласованию. Если >ке код угла рассогласования хотя бы в одном разряде принимает значение 1 (кроме старшего разряда), та на выходе элемента 11 — сигнал 1 . В этом случае элемент 12 инвертирует сигнал старшего разряда кода. Так как старший разряд кода изменяет свое значение при угле рассогласования 180 то при угле рассогласования в пределах от 0 до 180 на выходе .элемента

12 — сигнал 0 а при угле рассог- 20

Ю ласов ания в пределах 1 8 0-3 6 0 — сигнал 1 . Так как при угле рассогласования в пределах 90а- 180 инверсное значение предстаршего разряда кода, равно " 0, то элемент 13 вырабатывает сигнал 0 при угле рассогласования в пределах от 0 до 90, а при угле в пределах от 90 до 360 — сигЬ б нал 1 . Элементы 14, 15 и 16 инвертируют и логически переключают сигналы элементов 12 и 13. Управление логическим переключением производится сигналами на входах элементов 14 и

15, подключенных к выходам цифравога дифференциатара 5. На первой ступени скорости задающей аси на входе элемента 14 сигнал 1, а на входе элемента 15 — 0 . На выходе элемента 16 вырабатывается инвертированный сигнал элемента 12,зависимость которого от угла рассогласования показана на диаграмме 17 фиг.З.На второй ступени скорости задающей.оси на входе элемента 14 сигнал 0, а на входе элемента 15 сигнал 1 . На выходе элемента 16 вырабатывается инвертиюованный сигнал элемента 13, зависимость которого от чгла юассогласования имеет вид, показанный на диаграмме 18 фиг. 3.

Зависимость управляющего сигнала от угла рассогласования цифровой следящей системы, схема которой показана на фиг. 1, изменяется ступенчато, соответственно скорости вращения задающей оси. Это позволяет для каждой ступени скорости вращения подобрать такую зависима"ть, которая обеспечивает минимальное время отработки заданного угла рассогласования.

Требующиеся зависимости реализуются сортветствующим зыпалнением преобра-

В рассматриваемай системе повышение быстродействия — уменьшение време ни отработки заданнага рассогласования достигается без увеличения максимальной скорости вращения, за счет усовершенствования управляющей части системы. так как мощность двигателя определяется произведением нагрузачного момента на скорость„ то не требуется увеличивать мощность двигателя. Таким образам, при заданном времени отработки рассогласования применение рассматриваемой системы позволяет использовать двигатель, а также усилитель и передаточный механизм на меньшую мощность, чем в. известной системе.

Вместо реверсивной известной системы может быть использована заявленная нереверсивная система, удовпетваряющая требованиям к быстрадейтвию, в кстараи существенна проще усилитель и управление двигателем, так как в нереверсивнай системе рассматриваемого тийа время отработки уменьшается также и в режиме торможения.

1. Цифровая следящая система, содержащая-. последовательна соединенные преобразовательна-усилительное устройства, Hcilo>IHHI åëüHûé двигатель, преабpa=-аватель угол-кад и дискретное сравнивающее устройства, второй вход которого подключен к преобразователю угол-кад а выходы к соответствующим входам преобразователя када, и цифровой дифференциатар„ а тл и ч а ю щ а я с я тем, чта, с целью повышения быстродействия системы, в нее введена логическое переключающее устройства, сигнальные входы которого подключены к выходам преобразователя кода, управляющие входы соединены с выходами цифравага дифференциатара, а выход подключен ка входу преобразовательна-усилительнагc устройства.

2, Система па п.1, а т л и ч а ю|ц а я с я тем, чта преобразователь кода содержит три элемента И-НЕ, входы первого элемента И-НЕ подключены к инверсным входам разрядов преобразователя кода, кроме старшего„ выход первого элемента И-НЕ подключен к входам второго и третьего элементов, вторые входы которых подключены к инверсному входу старшего разряда преобразователя кода, третий вход третьего элемента И вЂ” НЕ соединен с инверсным входом разряда, предшествующего старшему, преобразователя кода, выходы второго и третьего элементов И-НЕ подключены к выходам преобразователя кода.

Источники информации, принятые ва внимание при экспертизе

1. Следящие приводы.Пад ред. Чемоданова Б. K., 1975.

2. Авторское свидетельства СССР

9 442458, кл. С 05 В >3/02, 15 05.72.

723508

Г

;1

1

II

Фиг.5

Составитель Г. Нефедов а

РеДактоР М.,П кович ТехРед Н.ковалева Корректор С. Шекмар

Закаэ 925/12 Тираж 95б Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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