Цифровой регулятор

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

С) П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()892403 (63) Дополнительное к авт. спид-ву % 732810 (51) М. Кл.

Ц 05 В 11/26 (22) Заявлено 16. 11.79 (2! ) 2845160/18-24 с присоединением заявки .%

3есударстеенный комитет

СССР (23) П риорнтет

Опубликовано 23. 12.81.бюллетень М 47 ло делам изебретеиий и еткрытий (53) УДК 62-50 (088 8) Дата опубликования описания 25. 12.81 ( (72) Автор изобретения

С. И. Ушаков (71) Заявитель (54) БИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для формирования нелинейного закона управления в системах автоматического управления.

По основному авт. св. N 732810 известен цифровой регулятор, содержащий преобразователь входного сигнала, вход которого соединен с выходом датчика сигнала, первый выход - с первым входом первого элемента И, а выход второ10 го элемента И подключен через триггер ко входу усилителя, а также блок перекло. пения управлявшего сигнала, генератор, счетчик, элемент фиксации переполнения

15 счетчика, арифметический блок и формирователь сигнала перезаписи, первый вход которого соединен со вторым выходом преобразователя входного сигнала, с первыми входами арифметического блока и блока переключения управляющего сигнала, :второй вход - с третьим выходом преобразователя вхрдного сигнала, а выход— с первым входом второго элемента И, 2 второй вход блока переключения управляющего сигнала подключен к выходу ариф-, метического блока, третий вход - через элемент фиксации переполнения счетчика к первому, выходу счетчика, а выходко второму входу второго элемента И, второй вь1ход и вход счетчика соединены соответственно со вторым входом арифметического блока и с выходом первого элемента И, ко второму входу которого подключен выход генератора (1).

Однакс в этом регуляторе производится преобразование входного сигнала дат чика системы регулирования в пропорционально-.дифференциальный сигнал. отклоне« ния от номинала задания, который формирует выходной сигнал регулятора по ре . лейному закону, что ограничивает использование регулятора только автоколебательными системами управления.

Бель изобретения - расширение области применения регулятора.

Указанная цель достигается тем, что в регулятор введены первый и второй

892403 (когда счетчик 4 не переполняется). Возможны несколько типов формируемых выходных функций.

l ) Регулятор формирует релейный выходной сигнал с зоной нечувствительности а) без введения производной в закон регулирования; при этом алгоритм работы регулятора можно записать го ®= эо

4О р р ости отклонения и тактовый сигнал передачи кода из регист45 ров в арифметическое устройство.

При большом отклонении регулируемой величины от заданной (режим старта и смены уровней задания) счетчик 4 переполняется, срабатывает элемент 5 фиксай ции перепопнения счетчика и сигнал на выходе блока 7 переключения управляющего сигнала вырабатывается только в функции знака отклонения регулируемой величины от номинала (второй выход 15 преобразователя 1 ).

Пример l. Движение системы регулирования около номинала задания где 5дТ - знак первой разности отклонения.

В применении к формируемым в регу, ляторе сигналам регистры и блок управления регистрами, первый вход которого соединен со вторым выходом преобразователя входных сигналов, второй и третий входы — соответственно с вторым и третьим выходами арифметического блока, а первый и второй выходы - соответственно к входам первого и второго регистров, выходы которых подключены соответственно к етьтр ему и четвертому входам арифметического блдка.

На чертеже представлена функциональная схема цифрового регулятора.

Регулятор содержит преобразователь l входных сигналов, генератор 2, первый

4 элемент И 3, счетчик 4, элемент 5 фикchum переполнения счетчика, арифметиче ский блок 6, блок 7 переключения управляющего сигнала, формирователь 8 сигнала перезаписи, триггер 9, усилитель 10, второй элемент И 11, датчик 12 сигнала, вход 13 преобразователя входных сигналов, первый 14, второй 15 и третий 16 выходы преобразователя входных сигналов, первый 17 и второй 18 регистры, блок 19 управления регистрами, второй 20 и третий 21- выходы арифметического блока.

Регулятор работает следующим обра зом.

На первом выходе 14 преобразователя

1 входного сигнала выделяется сигнал разности между длительностью сигнала задания режима регулирования и периодом датчика 12 сигнала. На втором выходе 15 преобразователя 1 формируется сигнал . знака отклонения регулируемой величины от .заданного значения.

На третьем выходе 16 преобразователя 1 формируется сигнал такта работы цифрового регулятора, определяемый частотой входных импульсов.

На втором 20 и третьем 21 выходах арифметического блока формируются сигьнал знака пе вой азн

-4,llPM („AT))Q„,Л т<О

Y(4)= О,ПРУ Ь,„) пТ) р T(0 (4g (qT)(g" gT)p т»И (nT)>b", Ьт>С

) П () с введением производной в закон регулирования, npn ЬТ„(ит)*Т," (nT)) >Ь", дт< О

Ь"„> (Y„(nT)+Y>(he«, дт< О и

<5) ,пРп ЬО> Т„(ит)>тд(ит)«, дт >О, nPh (((Ит)>Т (ит1(>Ь,Дт>О, где ь(() - сигнал на выходе усилителя 10, ( (Щ цифровое значение пропорциональной составляющей за— кона управления в и -ном цикле;

Ч Щ - цифровое значение диффер» ренциальной составляющей закона управления в ( ном цикле;

АТ - знак отклонения от номинала задания;

Ь„- код в регистре зоны Ь„ ( релейного элемента;

- код в регистре зоны Ь релейного элемента.

2) Регулятор формирует релейный выходной сигнал с петлей опережающего гистерезиса. Алгоритм работы можно записать (например, только для случая С1 ) соп81,й и $ T >(.);. (Y n (nT)-Ь, «с О a T < D u

Т,hpnьт„(ОТЗ Ьд«>n,d>>О;npиддт<О (ит) -Ь О«< О, дТ > О „

0,hPè IYnn(nT)-4„«> О, дт <О, 892403 где ЬТ, ЬТ;„— временные интервалы, характеризующие разность между длительностью сигнала задания номинала Tg и периодом сигнала входного датчика T„((n-1)Т) в — 1-вом и T (и Tj в rl -ном циклах, взятые без учета знака отклонения.

Выражения (1), (2) и (3), показывают необходимость введения сигналов ьТ и ЬТ в блок управления зонами Ь и b релейного элемента. 1Ф

Пример 2, Формирование закона регулирования в случае третьего выхода преобразователя входных сигналов в соответствии с уравнениями (2). Пусть в некоторый момент времени на вход преобра- IS зователя 1 входного сигнала поступает сигнал с датчика 12. На первом выходе

14 преобразователя 1 входного сигнала через интервал времени,,определяемый длительностью сигнала задания номинала, 20 вьщеляется сигнал разности между длительностью сигнала задания номинала и периодом сигнала датчика 12. Производя логическпе перемножение сигнала с выхода 14 и сигнала с генератора,2 посред- 25 ством первого элемента И 3, в сетчике 4 получаем цифровое значение отклонения регулируемой вепичины от номинала (ЬТ х > Д

Код числа(ЬТ xf t,,j передается из счетчика 4 в арифметический блок 6, в кото- зэ ром производятся операции по алгоритму уравнения (2), причем коды зон Ь" и Ь релейного элемента тактовым сигналом с выхода 21 арифметического блока, через блок 19 управления регистрами, запрашива-З ются из регистров 17 и Х8. При этом в зависимости от сигнала знака отклонения от номинала с выхода 15 (и сигнала знака первой разности с выхода 20 при гистерезисе) блок 19 управления регистра- 40 ми передает в арифметический блок 6 код либо из регистра 17, либо - 18. Поскольку счетчик 4 не был переполнен, сигнал на выходе блока 7 переключения управляющего сигнала вырабатывается в функции выходного сигнала арифметическо: го блока 6, являющегосч результатом вычисления по алгоритму уравнений (2).

Если в данном цикле вычисления закона управления отклонения bT и АТ имеют один и тот же знак, т.е. сигнал с выхода 15;преобразователя 1 не изменяется, сигнал (тактовый импульс) с третьего выхода 16 преобразователя 1 проходит через формирователь сигнала перезаписи 8, разрешая изменения (подтверждение) состояния триггера 9 (уст ройства запоминания на такт) согласно сигналу с блока 7 переключения управляющего сигнала. В этом случае триггер

9 необходимо рассматривать как триггер с тремя устойчивыми состояниями.

Изобретение может использоваться не только в автоколебательных системах, но и в системах непрерывного регулирования, позволяя устранить ряд серьезных недостатков, что дает определенный технико-экономический эффект. формула изобретения Цифровой регулятор по авт. св. 14 732810, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью расширения области применения регулятора, в него введены первый и второй регистры и блок управления регистрами, первый вход которого соединен со вторым выходом преобразователя входных сигналов, второй и третий входы - соси ветственно со вторым и третьим выходами арифметического блока, а первый и второй выходы - соответственно к входам первого и второго регистров, выходы которых подключены .соответственно к третьему и четвертому входам арифметического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 7.32810, кл. Cj 05 B 11/26, 1977 (прототип).

892403

Составитель С. Дунаев

Редактор И. Юрковецкий Техред Ж. Кастелеиич Корректор В. Синицкая

4 Юее

Заказ 11254/70 Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д. 4/5 филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4