Цифровая следящая система

 

Союз Советских

Соцкалкстмческии

Республнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ iii734613 (6I ) Дополннтельное к авт. свил-ву

2 (5! ) M. Кл. (22) . За Явлено 2 1. 12.77 (2! ) 2 558689/18-24 (з 05 В 15/02 с ирнсоелнненнем заявки J%

Госудврстввнный комитет (23) Црнорнгет по делам изобретений н открытий

Опу 1 5.05.80. Бюллетень 1е 18 (53) Д K 62-50 (088. 8) Дата опубли ковання описания 1 8.05. 80 (72) Авторы изобретения

P. Д. Бай, И. 3. Бреслав, А. А. Канеп, B. А. Конобеевскнй и А. B. Фельдман (7I ) Заявитель (54) ЦИФРОВАЯ СЛЕДЯШАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при проектировании систем автоматизации электроприводов производственных механизмов.

Известен следящий привод, содержащий кодовое устройство ввода, сумматор,, преобразователь код-напряжение, регулируемый по скорости электропривод в составе задатчика скорости, формиро1О вателя, усилителя мощности, двигателя, датчика скорости, а также механизм, датчик голожения, преобразователь аналогкод )1).

Недостаток известного привода заклюI5 чается в том, что при рассогласованиях, меньших дискретности преобразователяаналor-код, привод становится неуправляемым, что при высоких значениях добротности (коэффициента усиления) может привести к колебаниям привода и потомук снижению точности отработки заданной величшты, к тому же реализация широкоднапазонного преобразователя аналогкод на частотах сигнала датчика положе1тия, составляющих единицы килогерц, представляет известные трудности, Наиболее близкой по технической сущности является система, содержащая вычислительное устройство, вход которого соединен с выходом устройства управле —. ния, второй вход — с первым выходом преобразователя аналог-код, а выход через преобразователь код-аналог — с первым входом сумматора, выход которого через электропривод подключен ко входу обьекта управления (2).

Недостаток данной системы — низкая точность.

Цель изобретения — повышение точности системы.

Эта цель достигается тем, что в из— вестную цифровую следящую систему введены блок формирования разности фаз, формирователь импульсов, квантователь и фазовращатель, первый вход которого соединен с выходом объекта управления, второй вход — co вторым выходом пров

3 734 обрезователя аналог-код, а выход через формирователь импульсов — с первыми входами блока формирования разности фез и квантователя, второй вход которого подключен к третьему выходу преобразователя анелот-код, а выход — ко входу преобразователя аналог-код и второму входу блока формирования разности фез, выход которого соединен со вторым входом сумматора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема цифровой следящей системы;

I на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие работу ее отдельных элементов.

Цифровая следяшая система (фиг. 1) содержит устройство 1 управления, вычислительное устройство 2, преобразователь код-аналог 3, сумматор 4, привод (регулируемый по скорости) 5, объект

6 управления, фаэовращатель 7, формирователь 8 импульсов, квантоветель 9, преобразователь аналог-код 10, и блок

11 формирования разности феэ.

Из устройства управления 1 поступа10 ет код заданного положения объекта управления 6. Пройдя вычислительное усч ройство 2 код преобразуется в аналоговый сигнал в преобразователе коданалог 3 и далее, пройдя сумматор 4, поступает на вход привода 5 в виде сиг15 напа рассогласования. Под воздействием входного сигнала привод 5 отбрасывает задание, приводя в движение объект 6 управления, фаэовращатель 7 получает

20 питание от преобразователя аналог-код

10 и является датчиком положения объекта 6 управления, в соответствии с пере» мещениями объекта 6 управления выдает сигнал (C периодом Т), изменяющийся по фазе относительно опорных сигналов, вырабатываемых в преобразователе аналог-код 10. Формирователь 8 импульсов в момент перехода выходного сигнала фазоврашателя 7 через нулевое значение формирует один раз эа период Т передний фронт импульса, фиксируя фазу выходного сигнала фазовращатвля 7. Выходной сигнал формирователя 8 импульсов через квантователь 9, так же синхронизированный сигналом с преобразователя аналог-код 10, поступает в преобразователь аналог-код 10, считывая код фактического положения объекта 6 управления. Преобразователь аналог-код

10 обеспечивает непрерывное преобразованче фалы выходного сигнала фазоврадателя 7 в код с учетом числа полных циклов изменения фазы от 0 до 2П, причем ЕЕрН изменении фазы в одном направлении, значение выходного кода преобразователь аналог-код 10 увеличивается, а при смене направления — уменьшается.

В вычислительном устройстве 2 опрв50 деляется расс .>гласование, т.е. разность (алгебраическая) между кодами заданного (поступает из устройства 1 управления) и фактического (поступает из преобразователя екало код 10) положений объекта 6 управления.

Если в известных системах дискреты кодоВ устройства упраВления и преобразователя аналог-код равны, то в предлагаемой системе величина дискреты кода

На фиг. 2 представлены выходной код

12 устройстве управления 1,выходной код 13 преобразователя аналог-код 10 в функции путиэ(в моментт. его значение принято равным нулю, а дискрета кода преобразователя аналог-код выбрана равнОЙ дBcHTH усtеовно) „выхОднОЙ кОд 14 вычислительнОго устройстве 2 B)""Tè (B момент а его значение становится равным +25"), выход 15 преобразователя код-аналог 3 в функции Я, причем условно принято, что преобразователь код-аналог 3 преобразует один к одному код в условные единицы аналогового сигнала поэтому в момент"с, на выходе преобразователя код-аналог 3 возникает сигнал величиной .+25 единиц, выход 16 фаэоврещателя 7, обратная связь через фазовращатель 7 начинает работу при положительном направлении перехода через нулевое значение сигнала фазовращателя 7, т.е. в момент + выход 17 формирователя импульсов 8, формирующего перепад напряжения при переходе сигнала фазоврашатвля 7 через нулевое значение, т.е. в момент Ь сигнал 18 на выходе квантоватвля 9, моменты 19 формирования переднего фронта сигнале квантователя 9 (18) при непрерывном изменении фазы сигнала фазоврашетеля 7 внутри периода Т-, аналоговый выходной сигнал 20 блока формирования разности фаз 11 в функции пути Я, пРинито, что к моментУ 4оего значение нулевоэ, и также условно принято, что

613 ф максимальной разности фаз 40 между сигналами 17 и 18 соответствует сигнал, равнь и 10 единицам, а минимальной—

0 единиц, сигнал 21 рассогласования на входе привода 5, равный алгебраической сумме сигналов 15 и 20, Система работает следующим образо

734613

S преобразователя код-аналог 10 может, по крайней мере, на порядок превосходить величину дискреты кода зада«щя.

В коде рассогласования, получаемом в вычислительном устройстве 2 (назо6 палов 17 и 18 bt и фазой определяется зависимостью У= 2 ж а.т.! Т, сигнал 20 изменяется при этом от 0 до 10 единиц, что ведет к уменьше««ию сигнала рассогласования 21 (с 25 до 15 единиц). К моменту Ч«становится равной нулю, и тогда момент формирования фронта сигнала квантователя 9 скачкообразно меняется, Это приводит к тому, что вопервь.x: код преобразователя аналог-код

1О вем его промежуточным кодом рассогласования), не учтено фактическое положение объекта управления 6, изменяющееся в пределах дискреты преобразователя аналог-код 10. Его учет производится с помощью квантователя 9, блока формирователя 11 и сумматора 4. Квантователь

9 прежде всего необходим для исключения неоднозначности в считывании кода в преобразователе аналог-код 10 из-за влияния помех, при значении фазы сигнала фезовращателя 7, близкой к значению, вызывающему смену кода в преобразователе аналог-код 10. Поэтому импульсы на выходе квантователя 9 всегда появляются во вполне определенные моменты времени внутри периода Т, и между импульсами на выходах формирователя 8 импульсов 8 и квантователя 9 всегда имеет место разность фаз, величина которой меняется в пределах дискреты преобразователя а««алог-код 10 (мексимальная величина разности фаз соответствует в личине дискреты преобразователя аналогкод 10, минимальная величина разности фаз стремится к нулю и определяется шумами соответствующих аналоговых элементов системы, помехами извне и т.п.).

Из этой разности фаз в формирователе 11 формируется аналоговый сигнал рассогласования, пропорциональный фактическому положению обьекте 6 управления внутри дискреты преобразователя аналог-код 10.

В сумматоре 4 этот сигнал суммируется с аналоговым сиГналом промежуточного рассогласования (его получают из кода промежуточного рассогласования с помощью преобразователя код-аналог

3), в результате на входе привода 5 получают полную величину рассогласования, которая уменьшается до нуля (ограничивается шумами соответствующих аналоговых элементов системы) по мере отработки электроприводом 5 заданного положения. Под действием рассогласования электропривод 5 приводит в движение объект 6 управления, под действием сигнала фаза сигнала 16 (фиг. 2) начинает двигаться (на диаграмме 16 от Ф. к ), что приводит к уменьшению разности фаз Я, (связь между смещением по времени между фронтами сигность измененич сигнала рассогласования на входе электропривода 5 в более широком диапазоне, особенно в сторону уменьшения сигнала, что важно для достижения высокой точности псхзищионирования и реботы следящей системы в режиме электрического зажима (когда электропривод после окончания отработки задания остается во включенном состоянии, сохрчяя достигнутое положение

H непрерывно восстанавливая его в слч10 увеличивается на 1 дискрету (код

+10"), а во-вторых: разность фаз Ч„

7 увеличивается с нулевой до максимальной 9,с,„ . Первое приводит к уменьшению вычислительного устройства 2 с +25 до +15" (диаграмма 14), соответственно выходной сигнал преобразователя код-аналог 3 скачком меняется с +25 до +15 единиц (диаграмма 15).

20 Второе приводит к изменению выходного сигнала блока формирова«щя разности фаз11 скачком с -10 до 0 единиц (диаграмма 20). Сигнал же рассогласова«ия останется раным 15 единицам. В последующем, по мере изменения разности фаз

ОГ, дО нуля, выхОднОй сигнал формиъ п1с« «. рователя сигнала рассогласова««««я 1 l будет изменяться О 0 до — 10 единиц, что приводит к дальнейшему плавному уменьшению сигнала рассогласования с

+15 до +5 единиц и т.д. Отработка задания устройства управле«ц«я 1 закончится к моменту, когда алгебраическая сумма преобразователя код — аналог и

35 формирователя сигнала рассогласова««ия

11 (диаграммы 15 и 20) станет равной нулю, что соответствует нулевому сигналу рассогласования на входе электропривода 5 (диаграмма 21). Ан"":«î— гичные процессы происходят при задании движения в обратном направлении.

Использован««е изобретения позволяет, .Обрабатывать Основной Объем информации

1 цифровой форме без внесения при этом

4 в контур пути следящей системы квантования по уровню, свойственного цифровому представчению информации. Тем самым создается потенциальная возмож7 346 формула изобретения

Цифровая следящая система, содержащая вычислительное устройство, первый вход которого соединен с выходом устройства управления, второй вход — с первым выходом преобразователя аналогкод, а выход через преобразователь коданалог — с первым входом сумматора, выход которого через привод подключен ко входу объекта управления, о т л n— ч а ю ш а я с я тем, что, с цепью повышения точности системы, она содержит блок формирования разности фаз, 7 чае каких-либо внешних возмущений, в постоянной ротовности к обработке следующего задания, заменяя тем самым механический зажим, имеющий определенные недостатки; возможность смешения достигнутой точки при зажиме механизма, низкое быстродействие и т.п.).

13 8 формирователь импульсов, квантователь и фазовращатель, первый вход которого соединен с выходом объекта управления, второй вход - со вторым выходом преобразователя аналог-код, а выход через формирователь импульсов — с первыми входами блока формирования разности фаз и квантователя, второй выход которого подключен к третьему выходу преобразователя аналог-код, а выход — ко входу преобразователя аналог-код и второму входу блока формирования разности фаз, выход которого соединен со вторым входом сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. БайР.Ll. и др. Управление следящими электроприводами с применением цифровых устройств. М., "Энергия, 1969, с. 26, рис. 8а.

2. Лвторское свидетельство СССР

% 339905, кл. 9 05 B 15/02, 1 5.02. 1 97 1 (прототип) .