Программный регулятор

 

О П И С А Н И Е ()744468

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистических

Республик (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 24.01.78 (21) 2573063/18-24 (5t)IVl. Кл.

Q 05 В 19/38 с присоединением заявки №

ГЬоударственный комитет

СССР (23) Приоритет

00 делам изобретений и открытий

Опубликовано 30,06,80, Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 30.06.80 (53) УДК

62-50 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. Н. Глазов и Э. С. Никулин (7!) Заявитель (54) ПРОГРАММНЫЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к автоматике, предназначено для автоматического управления перемещением и скоростью различных исполнительных механизмов и может применяться, например, для автоматического регулирования разнообраэ5 ных технологических процессов.

Известна программная следящая система, содержащая счетчик импульсов, цифроаналоговый. преобразователь, усилители и исполнительный механизм с датчиком положения (1), 10

Недостаток указанной программной системы управления заключается в том, что при случайных сбоях счетчика под действием помех происходит разрушение информации, а это вызывает изменение положения исполнительного меха5 низма и может приводить к аварийным последствиям.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система, содержащая первый элемент сравнения, первый вход которого соединен с выходом датчика положения, второй вход — с выходом цифроаналогового преобразователя и первым входом второго элемента сравнения, а выход через усилитель рассогласования — с первым входом порогового элемента, выход которого подключен ко второму входу второго элемента сравнения н через генератор импульсов — к первому входу первого переключателя, третий вход второго элемента сравнения соединен с задатчиком, а выход через нуль-орган — со вторым входом первого переключателя, выходы которого через реверсивный счетчик импульсов подключены ко входам цифроаналогового преобразователя, а датчик положения механически соединен с исполнительным органом, вход которого соединен с выходом усилителя мощности (21.

Недостаток данной системы состоит в наличии погрешности восстановления информации в счетчике, обусловленной перемещением исполнительного органа следящей системы в процессе восстановления информации. Кроме того, в известной системе применяется лишь сравнительно грубый пороговый элемент, чувствительность которого обычно соответствует несколькими шагам квантования цифроаналогового преобразователя, так как в противном случае иэ-за ограниченной скорости отработки

7444

68 4.

3 следящей системы возможны ложные срабатывания порогового элемента и остановки программы, также приводящие к понижению точности работы программной следящей системы.

Цель изобретения — повышение точности

5 регулятора.

Указанная цель достигается тем, что в регулятор введены ключ, последовательная RC-цепь, второй переключатель, ограничитель и инвертор, вход которого соединен с первым входом вто- 10 рого переключателя и выходом ключа, суммирующий: вход — со входом ключа, вход — с выходом усилителя рассогласован ия, а выход— со входом усилителя мощности, через ограничи тель — со вторым входом порогового элемента и через последовательную RC-цепь — с выходом второго переключателя, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала а управляющие входы второго переключателя и ключа подсоединены к выходу порогового элемента.

На чертеже представлена функциональная схема программного регулятора.

В регулятор входят исполнительный орган

1, датчик 2 положения, усилитель 3 мощности, первый элемент 4 сравнения, усилитель 5 рас-. согласования, второй элемент 6 сравнения, нульорган 7, первый переключатель 8, реверсивный счетчик 9 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 10, генератор 11 импульсов, поро-. зо говый элемент 12, операционный усилитель

13, масштабные резисторы 14 и 15, составляющие инвертор 16, ключ 17, резистор 18, конденсатор 19, составляющие последовательную

RC-цепь 20, ограничитель 21, переключатель 22, з5 задатчик 23. В регуляторе функционируют напряжение сигнала Оз задания, напряжение программного сигнала Оп(выходное напряжение цифроаналогового преобразователя), напряжение сигнала NII> с выхода порогового элемента, напряжение сигнала О с выхода датчика положения, напряжение сигнала Up с выхода усилителя рассогласования, напряжение сигнала Оо с выхода ограничителя, напряжение сигнала Ои с выхода инвертора. 45

Принцип действия системы заключается в следующем.

В режиме формирования программы под действием разности напряжений сигнала задания

U3 и программного сигнала Оп (ЬО=Оэ — UII)

50 нуль-орган 7 устанавливает логический элеФ мент 8 в состояние, при котором генератор

11 импульсов в зависимости от знака разности напряжений ь0 подключается на вход сложения (+) или вычитания (-) реверсивного счетчика 9 импульсов (здесь предполагается, что напряжение сигнала UII> с выхода noporosoro элемента 12 равно нулю). При этом код в реверсивном счетчике 9 импульсов, а, следовательно, и выходное напряжение Оп цифроаналогового преобразователя 10 изменяется в сторону уменьшения величины рассогласования между сигналами U3 и Оп.

Таким образом формируется напряжение программного сигнала Оп, скорость изменения которого определяется частотой следования импульсов генератора 11. Скорость отработки программного регулятора существенно больше скорости изменения напряжения программного сигнала Оп, поэтому в любой момент времени напряжение сигнала Од с выхода датчика 2. положения практически равно напряжению программного сигнала Оп. В результате, в процессе отработки программного регулятора программного сигнала Оп напряжение сигнала Up с выхода усилителя 5 рассогласования удерживается на уровне Одвиж, определяемом характеристикой исполнительного органа 1 (зависимостью скорости его перемещения от управляющего напряжения) и коэффициентами усиления инвертора 16 и усилителя 3 мощности, Так как при отсутствии напряжения сигнала UII> ключ

17 подключает суммирующий вход, суммирующую точку ннвертора к его инвертирующему входу (инвертирующему входу операционного усилителя 13), то с выхода инвертора снимается напряжение сигнала UH = — — " Uð и — — р (R i 4, R i g — сопротивления масштабных "резисторов 14 и 15). При R 4=RI напряжение

Ои Ор

Если диапазон линейности ограничителя 21 выбирается так, что при HopMRJIIHoH работе системы напряжение сигнала 0 с выхода инвертора не превышает уровня ограничения, то напряжения на входах порогового элемента 12 взаимно компенсируются. Поэтому пороговый элемент 12 находится в выключенном состоянии, при котором напряжение сигнала с его выхода Опэ О, ключ 17 замкнут и переключатель 22 подключает конденсатор 19 последовательной RC-цепи 20 к шине нулевого потенциала, а на конденсаторе 19 устанавли- . вается напряжение, равное — Одвиж В этом состоянии пороговый элемент 12 не оказывает влияния на формирование программного сигнала UII и конденсатор 19 заряжен до напряжения Одвиж. Формирование программы заканчивается, когда напряжение программного сигнала UII достигает заданного значения Оэ, что приводит к переходу нуль-органа 7 в нулевое положение, в результате чего генератор 11 отключается от реверсивного счетчика 9 импульсов. В установившемся режиме достигается равенство напряжения сигналов каналов

0 =VII=U>, т.е.исполнительный орган 1 занимает положение в соответствии с напряжением сигнала задания 0>. В этом режиме на выходе,*

Формула изобретения

5 744468 усилителя 5 рассогласования действует оотаточ- напряжении отпускания порогового элемента ное напряжение сигнала Орост, определяемое 12 процесс восстановления информации в реверсмещением нуля усилителя 3 мощности, напря- сйвном счетчике 9 импульсов, продолжается жением трогания двигателя (на чертеже не пока- до тех пор, пока напряжение на выходе усизан) и смещением, "нуля" инвертора 16. Кон- 5 лителя 5 рассогласования не достигает уровня

1 денсатор 19 заряжается до напряжения, равного задаваемого операционным усилителем 13, т.е.

Орост. Поскольку напряжение Орост лежит в уровня Одвижт предшествовавшего сбою. При диапазоне линейности ограничителя 21, сигна- этом напряжение программного сигнала Uo не лы на входах порогового элемента 12- взаимно только устанавливается близким к значению

У компенсируются (Ои = Ор) и пороговый эле- lQ предшествовавшему сбою, но благодаря надмент 12, как и в режиме формирования про- лежащему движению исполнительного органа 1 граммы, нв оказывает влияния на состояние в процессе восстановления информации достисистемы. гает истинного значения, т.е. того уровня, коПри сбое счетчика система работает следую- торый достигается при отсутствии сбоя, щим образом. 1» Аналогичным образом происходит восстановПредположим, что сбой произошел в режи- ление информации в реверсивном счетчике 9 ме формирования программы, когда конденса- импульсов, и в том случае, если сбой происхотор 19 заряжен до напряжения, При сбое ре- дит в установившемся режиме, когда U3=Uп= версивного счетчика 9 импульсов на выходе =U> Ðàçëè÷èå состоит лишь в том, что эдесь усилителя 5 рассогласования и инвертора 16 в процессе восстановления информации операвозникают напряжения, превышающие уровень ционный усилитель 13 поддерживает на входе ограничения ограничителя 21. Это приводит исполнительного органа 1 остаточное напряжек срабатыванию порогового элемента 12, что ние Орост,удерживающее исполнительный орвызывает размыкание ключа 17 и переклю- ган 1 в заторможенном состоянии. Соответчение переключателя 22. В результате через 25 ственно под действием напряжения сигнала резистор 18 и. конденсатор 19 последователь- Опэ с выхода порогового элемента 12 выной RC-цепи 20 на выходе операционного уси- ходное напряжение цифроаналогового преоблителя 13 инвертора 16 устанавливается напря- раэователя 10 изменяется до тех пор, пока жение, равное напряжению, до которого был напряжение сигнала с выхода усилителя 5 заряжен конденсатор 19. Благодаря наличию ЗО рассогласования достигает величины U рост резистора 18 эа весьма малое время срабаты- после чего . пороговый элемент l2 отпускает вания порогового элемента 12 напряжение иа и система переходит в нормальный режим конденсаторе 19 практически не с успевает работы. измениться. Поэтому на выходе операционного Таким образом, благодаря введенным в усилителя 13 после сбоя реверсивного счет- З систему элементам и связям достигается полное

35 .чика 9 импульсов устанавливается то же самое восстановление информации как в установивнапряжение Одвиж., что и при нормальном шемся режиме, так и в процессе формироварежиме формирования программы. Это напря-, ния программы. При этом в роцессе восстажение поддерживается в течение всего време- новпения исполнительный орган в зависимости ни восстановления информации в реверсивном 4Q от режима работы системы сохраняет неподвижсчетчике 9 (разряд конденсатора 19 за время ное состояние или продолжает движение в нужвосстановления информации пренебрегается), ном направлении и с надлежащей скоростью, поэтому несмотря на сбой реверсивного счет- благодаря чему сбои счетчика не оказывают чика 9 импульсов исполнительный орган 1 влияния на обьект управления. продолжает движение в нужном направлении 4 Использование изобретения позволяет сни45 и с надлежащей скоростью. В то же время зить на норядок.погрешность восстановления под действием. напряжения сигнала Опэ с вы- информации. В результате обеспечивается более хода порогового элемента 12, которое нре- качественное управление обьектов, устраняется валирует над напряжениями сигналов Оэ и возможность аварийных ситуаций и снижаются

Оп, нуль-орган 7 через первый переключатель требования и помехоэашищенности системы

8 настраивает реверсивный счетчик 9 импуль- управления, что позволяет упростить ее копсов на сложение или вычитание импульсов гене струкцию и уменьшить стоимость. ратора 11 так, чтобы напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 10 изменялось в направлении, при котором происходит отключение порогового элемента 12;

Для ускорения процесса восстановления поро- Программный регулятор, содержащий первый говый элемент 12 переключает генератор 11,элемент сравнения, первый вход которого соедиимпульсов на высокую частоту. При нулевом неи с выходом датчика положения, второй вход

744468

Составитель Г. Нефедовв

Техред M. Петко

Редактор В. Романенко

Корректор E. Папп

Заказ 3788/! 0 Тираж 956

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

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

Ф Ъ

Подписное « »

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с выходом цифроаналогового преобразователя "" и йервьтм ""ixopoM второго элемента сравнения -а выход через усилитель рассогласования — с

" " первым входом порогового элемента, выход которого подключен ко второму входу второго элемента сравнения и через генератор импульсов — к первому входу первого переключателя, третий вход второго элемента сравнения соединен с задатчиком, а выход через нульорган — со вторым входом первого переклю- чателя; выходы которого через реверсивный сЧетчик импульсов подключены ко входам цифроаналогового преобразователя, а датчик

"положения механически соединен с исполиительным органом, вход которого соединен с выходом усилителя мощности, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, он содержит ключ, последовательную RC-цепь, второй переключатель, ограничитель и инвертор, вход которого соединен с первым входом второго переключателя и выходом ключа, суммирующий вход — со входом. ключа, вход — с выходом усилителя рассогласования, а выход — со входом усилителя мощности, через ограничитель — со вторым входом порогового элемента и через последовательную

RC-цепь — с выходом второго переключателя, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а управляющие входы второго переключателя и ключа подсоединены к выходу порогового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 207485, кл. g 05 В 19/38, 01.04.66, 2. Авторское свидетельство СССР N 453672, кл. G 05 В 19/38, 27.11.72 (прототип).