Цифро-аналоговый регулятор для интегрирующего электропривода

 

ОП ИС.АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

Сеюз Советскин

Социапистическин

Рдспублик (и) 954928 (6l ) Дополнительное и авт..свнд-ву (22)3аявлено 19.12.80(21) 3219376/24-07 (51) М. Кл.

Cj 05 В 11/40 с присоединением заявки РЙ

Ввухврстнанай комитет

СССР ао делам изобретений н атнрытнй (23) Приоритет

Опубликовано 30. 08. 82. Бюллетень № 32 (53) УДК 621,3. . 07 8. 4-526 (088.8) Дата опубликования описания 01.09.82 (72) Автор изобретения

В. П. Л янзбург (7l) Заявитель (54 ) ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ИНТЕГРИРУЮЩЕГО

ЭЛЕКТРОПРИВОДА

1 °

Изобретение. относится к автоматике и может быть применено в интегрирующем электроприводе.

Известен аналоговый регулятор, содержащий сумматор, предварительный усилитель, детектор . и модулятор (1).

Недостаток известного устройства обу« словлен критичностью к моменту трения в опорах двигателя и к зоне нечувствительности тахогенератора, что ограничивает диапазон работы снизу, например, при скоростях электродвигателя 0,011 об/м и ухудшает точность интегрщ ования. 1S

Наиболее близким к предлагаемому является регулятор, содержащий инте ;ратор, цифро-аналоговый преобразователь и блок измерения угла. В этоМ устройстве сигнал, пропорциональный углу вращения о . выходного вала, подвергается периодизеции, состоящей в том, что сигнал угла при достижении определенной величины скачком уменьшается до нуля, после чего вновь возрастает пропорционально углу вращения вала (2).

Однако с точки зрения интегрирующего электропривода наличие такого периодического действия порождает недостаточ ную точность и ограничение по верхнему пределу диапазона интегрирования.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона интегрирования.

Поставленная цель достигается тем, что в цифро-аналоговый регулятор введены два алгебраических вычитателя, сумматор, регистр, многоканальный комму« татор и блок совпадения, входы которого соединены с соответствующими выходами интегратора и первой-группой входов первого алгебраического вычитателя, выходы которого подключены к первой группе входов сумматора и î-aíàëoãîâîìó преобразователю, а вторая группа входовк выходам второго алгебраического вычитателя, первая группа входов которого соединена с выходами блока измерения

9 549 угла и второй группой входов сумматора, соединенного через многоканальный комму. татор .с регистром, выходы которого подключены к второй группе входов второго алгебраического вычитателя, причем вы ход. блока совпадении соединен с управляющим входом многоканального коммутатора.

На фиг. 1 изображена. схема цифро- аналогового регулятора для интргрирую- 30 щего электропривода; на фиг. 2 - диаграммы сигналов на входе и выходе интегратора, выходах блока измерения угла, регистра, второго алгебраического вычитателя и график скорости 4) изменения !5 угла вращения вала электродвигателя.

Устройство содержит цифро-аналоговый преобразователь 1,.интегратор 2, блок 3 измерения угла и цифровую часть 4 ре- гулятора, которая состоит из двух алгеб- 20 раических вычитателей 5 и 6, сумматора 7,.регистра 8, блока 9 совпадения и многоканального коммутатора 10.:Входы блока 9 совпадения поразрядно. соединены с выходами интегратора 2, а его выход подключен к управляющему входу . многоканального коммутатора 10. Сумматор 7 по числу слагаемых имеет две группы входов, каждая из которых содержит разрядные входы слагаемого. 30

Группа входов одного из слагаемых под--. ключена поразрядно к выходам блока 3 измерения угле, а группа входов второго слагаемого — к выходам первого вычи.тателя 5. Выходы сумматора 7 через З5 многоканальный коммутатор 10 связаны с входами регистра 8. Каждый из алгебраических вычитателей 5 и 6 снабжен группами входов уменьшаемого- и вычитаемого. Выходы регистра 8 поразрядно соединены с входами вычитаемого, принадлежащими второму вычитателю 6, входы уменьшаемого которого подключены к выходам блока 3 измерения. угла, а выходы соединены поразрядно с выхода ми вычитаемого первого вычитателя 5.

Входы уменьшаемого вычитателя 5 присоединены к выходам интегратора 2, а его выходы - к входам цифро-аналогового преобразователя, соединенного с электродвигателем 11, который через редуктор 12 связан с датчиком 13 угла, подключенным к входу блока 3 измерения угла.

Интегратор 2 представляет собои либо 55 реверсивный счетчик, либо накапливающий d. мматор. Если датчик 13 угла выполнен и виде вращающегося трансформа28 . 4 тора, то блок 3 измерения угла состоит из фазочувствительного выпрямителя и преобразователя аналог-код. 11ифро-аналоговый преобразователь 1 содержит в основном три части: преобразователь код-аналог, силовую часть и корректирующие цепи, необходимые для обеспечения устойчивости электропривода.

Устройство работает следующим образом

На вход интегратора 2 поступает сигнал 0 в виде цифрового кода, который в простейшем случае представляет собой число-импульсный код (фиг. 2). 11оляр— ность импульсов соответствует знаку .сигнала Ll ..

На выходах счетчика формируется многоразрядный код Й g . При заполнении всех разрядов счетчика происходит его сброс . в нуль в моменты времени t, t,,..., 4 .

Код и поступает на блок 9 .совпадения и первый вычитатель 5, на выходе которого формируется код Ng . Блок 3 измерения угла вырабатывает многоразрядный цифровой код Ng, значение которого пропорционально углу поворота выходного вала электропривода. Сумматор 7 осуществляет алгебраическое (с учетом знаков слагаемых). суммирование кодов — + Щ >, а вычитатели 5 и 6 вы« « Т операции Н5 = Nq — и

N8 соответственно. Все коды поступают как алгебраические величины, т.е. содержат информацию о знаке.

Ыифро-аналоговый преобразователь 1 преобразует входной. код. 4 у в напряжение питания электродвигателя 11, в ре = зультате чего начинают поворачиваться, вал электродвигателя 11 и через редукI тор 12 вал датчика 13 угла, формирующего сигнал обратной связи, который поступает на вход 3 измерения угла.

В моменты времени 11, t>, t на выходах интегратора 2 все разряды имеют одинаковое значение, например нуль, в результате чего блок 9. совпадения выдает сигнал g, равный логической единице,. который открывает многоканальный " коммутатор 10, и код и с выхода сумматора 7 переносится в регистр 8 и замещает находившийся в регистре код предыдущего переноса. Код Й7 выражается суммой кодов N 7 = N g + N q, следовательно, в указанные моменты време- 17 = N + Mg . На "нтер валах времени 0 —, — 1 и т.д. код Ng не изменяется (фиг. 2, ломаная линия ) . К оц И пост упает а входы уменьшаемого, а код N — Hà вхо1i

gbI вычитаемо1о вычитателя 6, ца выко-

5 954 де которого формируется код Ц = Я (изображен ступенчатой кривой). В моменты времени 4q, t и т.д. код

Н = Ng — (Ng + Ng ) = -Я5. Вычитатель 5 выполняет функции сравнивающе- 5

ro устройства замкнутой системы регулирования, на входы уменьшаемого которого подается код задающего воздействия

N, а на входы вычитаемого — код сигна. ла обратной связи М . На выходе вычи- >0 тателя формируется код сигнала ошибки

Nq = Ng — hip . В моменты времени

1., и т.д. коды ) и Ng выражаются: Ng = 0 и М = -Ng. Подставив эти значения и предыдущее равенство, 1З получим N = Ng что означает запоминание величины сигнала ошибки на время обнуления кода g> Это запоминание происходит. в регистре 8 йформируется путем подачи кода Ng на одну из двух групп 20 входов сумматора 7. Подача кода сигна:ла ошибки на вход сумматора 7 обеспечивает непрерывность этого сигнала на входе цифро-аналогового преобразователя

1, а следовательно, и непрерывность вы- 2S ходного напряжения преобразователя 1 и момента двигателя несмотря на периодичность сигналов hip u N g . Непрерывность момента на валу двигателя приводит к непрерывному изменению угла поворота вала и кода Nq в соответствии с кривой

14 (фиг. 2), при этом на интервалах времени 0 —, С -1, (, — и т.д. угол поворота вала и код Ng отслеживают изменение. сигнала 0, а накопленная постоянная составляющая кода 4 уменьшается кодом N . В результате скорость

43 изменения угла вращения вала электродвигателя изменяется во времени в соответствии с кривой 15 (фиг. 2).

Необходимость формирования кода

Ng с последующим периодическим вычитанием его из кода N g с помощью вычитателя 6 вытекает из необходимости

1 обеспечения помехоустойчивости регулятора. Критичными к помехам являются узлы памяти (интегратор 2 и регистр 8).

Если бы не было операции вычитания ко-. дов 8g — Ng то код интегратора 2 должен был Ъы изменяться не периоди50 чески, а непрерывно, так же как код и — по кривой 14. При этом время интегрирования было бы неограниченным и воздействие помехи привело бы .к потере накопленной в интеграторе 2 информации и неправильной работе привода. В

И предлагаемой схеме интегратор 2 периодически обнуляется и воздействие помехи

28 6 может отразиться на работе привода лишь кратковременно, между двумя очередными обнулениями.

В регистре 8 информация обнуляется при обнулении интегратора 2, причеМ запись кода в регистр 8 происходит от помехоустойчивого блока 3 измерения угла.

Нижний предел диапазона интегрирования принципиально не о раничен, т.е. минимальная скорость интегрирования Может быть какой угодно малой величиной.

Практически для этого следует уменьшать цену младшего разряда кода Н путем увеличения его разрядности. Верхний предел ограничивается лишь частотными свойствами микросхем.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает практически неограниченный снизу диапазон изменения входного интегрируемого сигнала и высокую точность интегрирования.

Фор м ула изобретение

Цифро-аналоговый регулятор для интегрирующего электропривода, содержа-щий интегратор, цифро-аналоговый преобразователь, блок измерения угла, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона интегрирования, в него введены два алгебраических вычитателя, сумматор, регистр, многоканальный коммутатор и блок совпадения, входы которого соединены с соответствующими выходами интегратора и первой группой входов перaoro алгебраического вычитателя, выходы которого подключены к первой груп пе входов сумматора и цифро-аналоговому преобразователю, а вторая группа входов — к выходам второго алгебраического. вычитателя, первая группа входов которого соединена с выходами блока измерения угла и второй группой входов сумматора, соединенного через многока нальный коммутатор с регистром, выходы которого подключены к второй группе входов второго алгебраического вычитате ля, причем выход блока совпадения соединен с управляющим входом многоканалького коммут.атора.

Источники: ..инфор мации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фабрикант Е.A., Воскобойников Р.Л.

Интегрирующий привод. Л., "Энергия»

1980, с. 29.

2. Авторское свидетельство СССР

%736318,.кл. Н 02 P 5/06, 1977.

984928

Составитель Л. Краснов

Редактор А. Огap Техред Т,маточка Корректор E. Рошко

Заказ 643 1/47 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и очнрытий

11ЗОЗ5, Москва, Ж-З5, Раушскаи наб., д. 4/5

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