Аналого-цифровой регулятор

 

{72) Авторы изобретения

Ю.И. Красных В.M. Руотси, С.И. Ушаков и Ю.А. Чернов"

1 (7l) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к автома тическому управлению и может быть использовано в устройствах для регулирования различных параметров с любыми типами исполнительных механизмов. 5

Известен цифровой регулятор, содержащий датчик и преобразователь входного сигнала, на выходе которого формируются широтно-модулированные импульсы, пропорциональные отклонению действительной частоты вращения от заданной в такте измерения, генератор, два элемента И, счетчик с элементом фиксации переполнения, арифметический блок, блок переключения управляющего сигнала, формирователь сигнала перезаписи, триггер и усилитель выходного сигнала 31).

Недостатком данного регулятора является узкая область применения вследствие отсутствия возможности изменять вид регулировочной характетистики, 2

Наиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровой регулятор, содержащий формирователь сигнала управления, задающий регистр, разрядные выходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с первым выходом блока управления, а выходы — с установочными входами реверсивного счетчика, и последовательно соединенные датчик обратной связи и аналого-цифровой преобразователь (2 .

Недостатком известного регулятора является отсутствие воэможности корректировать регулировочную характеристику с целью, например, получения характерных изломов (зоны нечувствительности, насыщения и т.д.)

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей регулятора.

Указанная цель достигается тем, что в .регулятор введены первый и второй элементы ИЛИ, генератор импуль894667 со!3, Ilk. ðlll Ic пос..3едо33!!тельно соединен-! ï lñ .. 3 !ем с!3т 3;3;(сpKKII и формирователь и.п3ульсон, !Зторые последовательно соед3!33е н 33,3е элемент задержки и формировате33ь импульсов, управляемый ключ и третий формирователь импульсов, вход которого подключен к знаковому выходу реверсивного счетчика и входу блока управления, а выход — через управляемый ключ — к первому входу формирователя сигнала управления и через второй элемент ИЛИ вЂ” к вторым входам первого и второго форми1.ователей импульсов, второй вход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым выходом блока управления, а выход — с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подкл3очен к вы.ходу второго формирователя импульсов, третий вход — к выходу генератора импульсов, а выход — fc вычитающему входу. реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, причем первый выход блока управления подключен к управляющему входу ключа и к второму входу второго элемента

ИЛИ, второй выход — к входу первого элемента задержки и к второму входу формирователя сигнала управления, третий выход — к входу генератора импульсов, а четвертый выход — к входу второго элемента задержки и к третьему входу формирователя сигнала управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами регулятора.

На фиг. 1 приведена блок-схема регулятора; на фиг. 2 — регулировочная характеристика в общем виде; на фиг. 3 — временные диаграммы работы регулятора.

Регулятор содержит датчик 1 обратной связи, аналого-цифровой преобразователь 2, первый элемент ИЛИ 3, задающий регистр 4, элементы И 5, реверсивный счетчик 6, первый и второй формирователи 7 и 8 импульсов, первый элемент 9 задержки, генератор

10 импульсов, второй э33емент 11 задержки, блок 12 управления, второй элемент ИЛИ 13, третий формирователь

14 15 и формирователь 16 сигнала управления.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

У вЂ” длительность управляющего импульса в цикле работы регулятора на первом и втором в!.!ходах;

t$

4

X о — максимальная заданная велиmax чина регулируемого параметра;, Зт3с!3 Зт3 33 с!* Х34* зона нечувствитель ности1

У„ ц — минимальная длительность ъШ управляющего импульса при Х)Х на первом выходе регулятора;

У„,3,„ - минимальная длительность

Зт34 б управляющего импульса при ХсХ на втором выходе регулятора.

На фиг. 3 приняты следующие обозначения: сигналы на первом, втором, третьем и четвертом выходах блока управления соответственно 17, 18, 19 и 20; сигнал на выходе знакового разряда реверсивного счетчика — 21, сигналы управления на первом и.втором выходах формирователя сигнала управления -у и у"

Регулятор работает следующим образом.

На первом выходе блока 12 управления формируется сигнал цикла работы регулятора, определяющий периодичность его работы.

По сигналу с первого выхода блока

12 управления прямой код Xya* из регистра 4 через элементы И 5 переносится в реверсивный счетчик

6 и одновременно запускается аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2.

Импульсы с выхода АЦП 2 через элемент ИЛИ 3 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 6, в котором после завершения операции аналого-цифрового преобразования запиvna3! саН код X >a> 1 тв где Х> тек ло импульсов, соответствующее текущему значению регулируемой величины в j-òîì цикле работы регулятора.

После завершения операции аналогоцифрового преобразования в АЦП 2 в блоке 12 управления формируется импульс конца преобразования, который в зависимости от состояния знакового разряда реверсивного счетчика 6, соединенного со входом блока 12 управления, появится либо на втором, либо на третьем выходе блока 12 управления. юс!к

Первый случай: Хъ,! -Х те„сО.

При этом код в реверсйвном счетчике сменится на обратный в процессе. преобразования и знаковый разряд— в состоянии логической "1". Импульс конца преобразования появляется на втором выходе блока 12 управления, устанавливая первый выход формирова" теля 16 сигнала управления в состоя"

894667 ние "Включен" (формируя передний фронт импульса у1 на первом выходе) и запуская элемент 9 задержки. Через интервал времени, определяемый элементом 9 задержки, запускается формирователь 7 импульсов, с выхода которого импульсы фиксированной частоты с требуемым значением периода

Т „Р я(период импульсов определяется характером участка пропорциональности выходной характеристики регулятора

»»1 CN при Х е„>Х и параметрами аналогоцифрового преобразователя) поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 6, При поступлении и-го импульса с выхода формирователя 7 (n=

» »дх

=Х е„-Х д) код в реверсивном счетчике 6 сменится на прямой; знаковый разряд переключится в состояние логического "0". При этом формирователь

14 формирует импульс, который, проходя через ключ 15, устанавливает первый выход формирователя !6 сигнала управления в состояние "Выключен", формируя задний фронт импульса у .

Одновременно с выхода формирователя

14 через элемент ИЛИ 13 останавливается работа формирователя 7 импульсов. àõ

Второй случай: Хз,»д-Х1,, > О.

При этом прямой код в реверсивном счетчике 6 сохранится в процессе преобразования и знаковый разряд — в состоянии логического "0 . Импульс конца преобразования появится на третьем выходе блока 12 управления, запуская генератор 10 импульсов. С выхода генератора 10 импульсов импульсы высокой частоты (число импульсов определяется величиной зоны нечувствительности Х -Х и a* 3a* и параметрами преобразователя 2, а частота — минимальньм временем опроса зоны нечувствительности) через элемент ИЛИ 3 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 6.

При этом возможны два случая.

При поступлении заданного числа импульсов прямой код в счетчике 6 сменится на обратный и знаковый разряд — в состоянии логической "1".

Следовательно, значение Х регулиl тек руемой величины находится внутри зоны нечувствительности и импульсы

1 1! у и у на выходах формирователя сигнала управления не формируются.

При поступлении заданного числа импульсов прямой код в счетчике 6 сохранится и знаковый разряд — в состоянии логического "0 ".

В момент окончания работы генератора !О импульсов на четвертом выходе блока 12 управления появится импульс, который поступает на формирователь

16. Второй выход формирователя 16 устанавливается в состояние "Включен" (передний фронт импульса у" ). Одновременно запускается элемент ll задержки и через интервал времени, о»»-!

О ределяемый элементом 11 задержки, запускается формирователь 8 импульсоз, с выхода которого й»»пульсы требуемого периода Т ев через элемент ИЛИ 3 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 6. Период импульсов 71 »pg!!определяется характером участка пропорциональности выходной характеристики регулятора при т» дх

Х- „(Х д и параметрами преобразо1® вателя 2. При этом периоды импульсов

Т,, и Т не равны при различных углах наклона пропорциональных участков регулировочной характеристики. При поступлении m-ного импульП!! са с выхода формирователя 8 (m=

1Т Й Х

=Х од-Х1т х -Х Г 1» > где Х qeH — число импульсов в пачке) код в реверсивном счетчике 6 сменится на обратньп», знаковый разряд переключится в состоя30 ние погической "1" и импульс с формирователя 14 проходит через ключ

15 на формирователь !6 сигнала управления, второй выход которого установится в состояние "Выключен" (задний фронт импульса у" ). Одновременно импульс с выхода формирователя

14 через элемент ИЛИ 13 останавливает работу формирователя 8 импульсов.

При формировании сигналов управления у и у" возможны случаи, когда на первом выходе блока 12 управления появляется сигнал нового цикла работы регулятора, а задний фронт импульса у (или у") еще не сформирован. В этом случае в реверсивном счетчике 6 устанавливается код Хз д так

Эp а формирователи 7 или 8 импульсов отключаются сигналом с первого выхода блока 12 управления через элемент

ИЛИ 13. Одновременно сигнал с первого выхода блока 12 управления поступает на управляющий вход ключа 15, запрещая прохождение импульсов с выхода формирователя 14 на вход формирователя 16 сигнала управления, предотвращая сброс импульса у на первом выходе при установке кода Х,1*. C»11 ° в новом цикле работы регулятора. Так

894667 реализуется режим ограничения (насыщения), когда на первом нли втором выходах формирователя 16 действует постоянный сигнал управления работой исполнительных механизмов.

Использование предлагаемого регулятора позволяет удовлетворить требования по обеспечению регулирования широкого класса объектов, что обеспечит получение определенного технико-экономического эффекта.

Формула изобретения

35

Аналого-цифровой регулятор, содер" жащий формирователь сигнала управления,. задающий регистр, разрядные вы.ходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И, у5 вторые входы которых соединены с первым выходам блока управления, а выходы — с установочными входами реверсивного счетчика, и последовательно соединенные датчик обратной связи у5 и аналого-цифровой преобразователь, отличающийся тем,,что, с цевью расширения функциональных возможностей регулятора, а него введены первый и второй элементы ИЛИ, генератор импульсов, первые последовательно соединенные элемент задержки и формирователь импульсов, вторые последовательно соединенные элемент задержки и формирователь импульсов, управляемый ключ и третий формирователь импульсов, вход которого подключен к знаковому выходу реверсивного счетчика и входу блока управления, а выход — через управляемый ключ— к первому входу формирователя сигнала управления и через второй элемент

ИЛИ вЂ” к вторым входам первого и второго формирователей импульсов, второй вход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым выходом блока управления, а выход — с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго формирователя импульсов, третий вход— к выходу генератора импульсов, а выход — к вычитающему входу реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, причем первый выход блока управления подключен к управляющему входу ключа и к второму входу второго элемента ИЛИ, второй выход — к входу первого элемента задержки и к второму входу формирователя сигнала управления, третий выход - к вХоду генератора импульсов, а четвертый выход - к входу второго элемента задержки и к третьему входу формирователя сигнала управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами регулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 732810, кл. G 05 В ll/26, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

И 378804, кл. G 05 В 1S/02, 1971 (прототип).