Самонастраивающееся устройство управления Советский патент 1984 года по МПК G05B13/02 

соединен с управляиицим входом второго инвертора-повторителя, вторая группа входов устройства соединена с соответствующими входами блока синхронног детектирования и с первой группой :входов блока дифференцирования, перва группа выходов которого соединена с третьей группой входов блока сравнения, третья группа выходов которого соединена с соответствующими входами блока управления режимом, выходы которого соединены с первой группой входов дешифратора, выходы которого соединены с параллельными входами . блока умножения, первый выход блока генератора соединен с первым входом схемы формирования строб-импульса, выход которой соединен с тактовыми входами блока формирования сигнала маятников и блока синхронного детектирования, выходы которого соединены с второй группой входов первого блока ключей, третья группа входов которого соединена с второй группой выходов блока формирования сигнала маятников и второй группой входов блока дифференцирования, вторая группа выходов которого соединена с первой группой входов блока усилителей, выход преобразователя напряжение - частота соединен с тактовым входом первого накапливающего сумматора, выходы которого поразрядно соединены с входами первого кодового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, причем-второй выход блока генератора соединен с первым входом элемента И, с тактовыми входами кодовых преобразователей и с тактовым входом счетчика, выходы которого соединены поразрядно с входами первой резистивной матрицы, выход которой соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с входом |блока вычитания и третьим входом элемента ИЛИ, третий выход блока генератора соединен с тактовым входом кольцевого регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами коммутатора, выходы которого соединены с группами управляющих входов первого блока ключей, трех кодовых преобразователей, блока определения знака слагаемых, с второй группой входов элемента ИЛИ-НЕ, с управляющими входами блока оперативной памяти, управляемо-, го делителя частоты, второго блока ключей, второго накапливающего сумматора, блока выборки-хранения, с установочными входами блока умножения и с второй группой входсЭв дешифратора, выход цепного делителя напряжения соединен с четвертой группой входов блока срав нения, четвертьш выход которого соединен с выходом неисправности устройства, второй выход блока определения зйака слагаемых соединен с управляющим входом первого накапливающего сумматора, выход старшего раз,ряда которого соединен с вторым входом блока определения знака слагаемых, выход третьего кодового преобразователя соединен с третьим входом блока оперативной памяти, второй .последовательный выход которого соединен с тактовым входом управляемого делителя частоты, выход которого соединен с четвертым входом блока оперативной памяти,третья группа выходов которого соединена с управляницими входами управляемого делителя частоты, вторая группа выходов блока выборки-хранения соединена с второй группой входов блока усилителей, четвертый выход блока генератора соединен с тактовым входом коммутатора, выход упрарляемого делителя напряжения соединен с четвертым входом первого блока ключей, а выход йервого инвертора-повторителя соединен с вторым входом компаратора.

САМОНАСТРАИВАЮЩЕЕСЯ УСТРОЙСТВО УПРАВЖНИЯ, содержащее блок управления режимом и блок усилителей, выходы которого соединены с выходами устройства управления, о т л и ч..а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности формирования управляющих воздействий, в него введены блок формирования сигнала маятников, блок синхронного детектирования, схема формирования строД-импульса, управляемый делитель иапряжения, блок дифференщ1рования, преобразователь напряжение - частота, два накапливающих сумматора, два инвертора-повторнтеля, два блока ключей, блок сравнения, цепной делитель напряжения, счет чнк, две резистивныжлатрицы, блок генератора, компаратор, элемент И, элемент ИЛИ, три кодовых преобразователя, блок вычитания, дешифратор, блок умножения, элемент ШШ-НЕ, блок определения знака слагаемых, блок вы борки-хранения, блок оперативной памяти, управляемый делитель частоты, кольцевой регистр и коммутатор, при этом первая группа входов устройства соединена с соответствующими входами блока формирования сигнала маятников, первый выход которого соединен с входом преобразователя напряжение частота и с первым входом первого блока ключей, выход которого соединен с входом первого инвертора-повторителя и с первым входом блока сравне- . ния, первьй выход которого соединен с управляющим входом первого инвертора-повторителя и с первым входом блока определения знака слагаемых, первый выход которого соединен с первым входом элдмента ШШ-НЕ, выход которого соединен со знаковым входом второго накапливающего сумматора, выходы которого соединены поразрядно с входами третьего кодового преобразователя и второй резистивной матрицы, выход которой соединен с входом второго инвертора-повторителя, выход коg торого соединен с входом второго блока ключей, выходы которого соединены с соответствующими входами блока выборки-хранения, первый выход которого соединен с вторым входом 0лока сравнения, второй выход которого соединен с управляющими входами блока оперативной памяти и блока вычитания, выход которого соединен с первым входом блока оперативной памяти, первый последовательный выход которого соединен с первым входом блока умножения и первым входом элемента ИЛИ, : выход которого соединен с вторым вхр-. дом блока умножения, выходы которого соединены поразрядно с входами второго кодового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом блока оперативной памяти, и тактовым входом второго накапливающего сумматора, выход старшего разряда которого

Изобретение -.относится к области Автоматического управления и вычислительной техники и может быть использовано в системах автоматическогь управления и регулирования для обра- S ботки информации, поступанидей от дат чиков и выработки управляющих воздействий, в частности, для управления малогабаритным компасом, взависимостн от скорости объекта, широты места и направления кинетического момента гироскопа. Известно устройство управления компаром, содержащее датчики угла и момента, между которыми включен регу лятор, содержащий, последовательно соединенные устройство измерения модуля, устройство запоминания максиму ма, функциональный преобразователь. элемент сравнения и логический элемент, причем с вторым входом, логичес кого элемента соединен выход устройства определения знака сигнала датчика угла, второй выход устрой ства измерения модуля соединен с вто рым входом устройства сравнения, а устройство определения знака охвачен обратной связью в виде линейного звена l . Недостатком данного устройства яв ляется низкая точность выработки управляющего воздействия, что обусловлено недостаточными функциональными возможностями регулятора. Так, например, широтная и скоростная погрешности не компенсируются в данном устройстве. Кроме того, контур управления с использованием электромеханических, и аналоговых элементов обладает значительной температурой и времен ной нестабильностью. Наиболее близким к предложенному техническим решением является самонастраивающееся устройство управления содержащее блбк управления режимом, блок усилителей, выходы которого ,соединены с выходами устройства управления, блок электромеханических преобразователей и четыре аналоговых сумматера, причем блок электромеханических преобразователей выполнен в виде синусно-косинусных преобразователей, интегрирующего механизма, аналогового перемножителя и трех масштабирующих преобразователей. В этом устройстве 45 точность формирования управляющих воздействий выше, поскольку учитывается как скоростная, так и широтная коррекция z.

Однако известное устройство также 50 обладает недостаточной точностью, поскол ьку управляющие воздействия формируются независимыми каналами, и воз мущения, вызьшающие изменения крутизны характеристик устройства,..приводят55знаковым входом второго накапливаюк значительной погрешности компаса.щего сумматора, выходы которого

Кроме того, точность выработки управ-соединены поразрядно с входами третье

ляющих воздействий ограничена разре-го кодового преобразователя и второй 1

ветствующими входами блока .формирования сигнала маятников, первый выход которого соединен с входом преобразователя напряжение - частота и с первым входом первого блока ключей, выход которого соединен с входом первого инвертора-повторителя и с первым входом блока сравнения, первый выход которого соединен с управляющим входом первого инвертора-повторителя - и с первьм входом блока определения знака слагаемых, первый выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИгНЕ, выход которого соединен со 30 . 4 шающей способностью электромеханических преобразователей. Функциональные возможности известного устройства также ограничивают точность управления, поскольку, с одной стороны, в нем отсутствует тангенсная коррекция, а ,с другой стороны дальнейшее усложнение алгоритма формирования выходных сигналов -требует введения новых блоков и узлов. Все это приводит к увеличению веса и габаритов устройства, что является существенным недостатком для бортовой аппаратуры. Цель изобретения - повышение точно сти формирования управляющих воздействий. Цель достигается тем, что в само- . настраивающееся устройство управления, содержащее блок управления режимом и блок усилителей, выходы которого соединены с выходами устройства, введены блок формирования сигнала маятников, блок синхронного детектирования, схема формирования строб-импульсау. управляемыи делитель напряжения, блок дифференцирования, преобразователь напряжение - частота, два накапливающих сумматора, два инвертора-повторителя, два блока ключей, блок сравнения, цепной делитель напряжения, счетчик, две резистивных матрицы, блок генератора, компаратор, элемент Иу элемент ИЛИ, три кодовыхпреобразователя, блок вычитания, дешифратор, блок умножения элемент ШВД-НЕ, блок определения знака слагаеьых, блок выборки-хранения, блок оперативной памяти, управляемый делитель частоты, кольцевой регистр и коммутатор, при этом первая группа входов устройства соединена с соотрезистивной матрицы, выход которой со единен с входом второго инвертора-по вторителя, выход которой соединен с входом второго блока ключей, выходы которого соединены с соответствующими входами блока выборки-хранения, первый выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, второй выход которого соединен с управляюпщми входами блока оперативной памяти и блока вычитания, выход которого соединен с первым входом . блока оперативной памяти, первый последовательный выход которого соеди нен с первым входом блока умножения-и первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, выходы которого соединены поразрядно с входами второ,го кодового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом блока оперативной памяти и тактовым входом второго накапливающего сумматора, выхсд старшего разряда которого соединен с управляющим входом второго инвертора-повторителя, втора группа входов устройства соединена с соответсвующими входами блока синхронного детектирования и с первой группой входов блока дифференхщрования, первая группа выходов которого соединена с третьей группой входов блока сравнения, третья группа выходов которого соединена с соответствуюЕ;ими входами блока управления режимом, выходы которого соединены с первой группой входов дешифратора, выходы которого соединены с параллельными входами блока умножения, первый выход блока генератора соединен с первым входом схемы формирования строб-импульса, выход которой. соединен с тактовыми входами формирования сигнала маятников.,и блока синхронного детектирования, выходы которого соединены с второй группой входов первого блока ключейj третья группа входов которого соединена с второй группой выходов блок формирования сигнала маятников и вто рой группой входов блока дифференцирования, вторая группа выходов которого соединена с первой группой входов блока усилителей,., выход преобразователя напряжение - частота соедн нен с тактовым входом первого накаш вающего сумматора, выходы которого поразрядно соединены с входами перво го кодового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, причем второй выход блока генератора соединен с первым входом элемента,И, с тактовьп 1и входами кодовых преобразователей и с тактовым входом счетчика, выходы которого соединены поразрядно с входами первой резистивной матрицы, выход которой соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с вторым входом элемента И выход которого соединен с входом блока вычитания и третьим входом элемента ИЛИ, третий выход блока генератора соединен с тактовым входом кольцевого регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами коммутатора, выходы которого соединены с группами управляющих вхрдов первого Длока ключей, трех кодовых преобразователей, блока определения знака слагаемых, с второй группой входов элемента ШШНЁ с управляющими входами блока оперативной памяти, управляемого делитег ля частоты, второго блока ключей, второго накапливающего сумматора, блока выборки-хранения,с установочными входами блока умножения и Ъ второй группой входов дешифратора, выход цепного делителя напряжения, соединен, с четвертой группо.й входов блока рравнения, четвертый выход, которого соединен с выходом неисправности устройства, второй выход блока определения знака слагаемых соединен с управляющим входом первого накапливающего :умматора., выход старшего разряда которого соединен с вторым входом блока определения знака слагаемых, выход третьего кодового преобразователя соединен с третьим входом блока оперативной памяти, второй последовательный выход которого соединен с тактовым входом управляемого делителя частоты, выход которого соединен с четвертым входом блока опердг .тивной памяти, третья группа выходов которого соединена с управляющими входами управляемого делителя частоты, вторая группа выходов блока выборки-хранения соединена с второй группой входов блока усилителей, четвертый выход блока генератора соединен с тактовым входом коммутатора, выход управляемого делителя напряжения соединен с четвертым входом первого блока ключей, а выход первого инвертора-повторителя соединен с вторым входом компаратора. На фиг. 1 приведена структурная схема предложенного устройства управления; на фиг. 2 - блок формирова ния сигнала маятников; на фиг. 3 блок генератора на фиг. 4 - схема формирования строб-импульса; на фиг. 5 - кодовый преобразователь; на фиг. 6 - управляемый делитель частоты; на фиг. 7 - блок оперативной памяти; на фиг. 8 - блок умножения; на фиг. 9 - блок определения-знака слагаемых; на фиг. 10 - блок вычитания. Самонастраивающееся устройство управления содержит блок 1 формирова ния сигнала маятников, блок 2 синхро ного детектирования, схему 3 формирования строб-импульса, управляемый делитель 4 напряжения, блок 5 дифференцирования, преобразователь 6 напряжение - частота, первый блок 7 ключей блок 8 сравнения, цепной делитель 9 напряжения, первый накапливаклций сумматор 10, первый инверто повторитель 1I, компаратор 12, блок 13 генератора, элемент И 14, счетчик 15, первую резистивную матрицу 16, блок 17 управления режимом, кодовые преобразователи 18-20, элемент ИЛИ 25, блок 22 умножения, дешифратор 23, блок 24 вычитания, блок 25 определения знака слагаемых, элемент ИЛИ НЕ 2Б, второй накапливающий сумматор 27, блок 28 оперативной памяти, управляемый .делитель 29 частоты, коммутатор 30, кольцевой регистр 31, вторую резистивную матрицу 32, втор инвертор-повторитель 33, второй бло 34 ключей, блок 35 выборки-хранения блок 36 усилителей. Блок 1 содерзкит (фиг. 2) п идентичных каналов (по числу маятниковы датчиков в гирокомпасе, каждый из которых включает последовательно со единенные предварительный усилитель 37, синхронный детектор 38, усилите 39 постоянного тока, фильтр 40 и по торитель 41. Блок 13 генератора фиг. 3 содержит генератор 42 импульсов, делитель 43 частоты, элемент И 44 и две схемы потенциал-импульс 45 и 46, каждая из которых со держит два D-триггера 47 и 48 и два элемента И-НЕ 49 и 50. Схема 3 формирования строб-импульса (фиг. 4) содержит элемент И 51, счетчик 52, элемент И 53, эле мент И-НЕ 54 и инвертор 55. Кодовые преобразователи 18-20 (фиг. 5) содержат реверсивный двоичный счетчик 56 и элемент И 57. Управляемый делитель 29 частоты (фиг. б)содержит R-S-триггер 58, элемент И 59, реверсивный счетчик 60 и линию 61 задержки, например, в виде одного или трех последовательно включенных инверторов. Блок 28 оперативной памяти (фиг. 7) содержит инвертор 62, логический элемент 63, реализующий функцию 4 (2И)2ИЛИ, накапливающие сумматоры 64-69, кодовые преобразователи 70-75 (фиг. 5) и блок 76 элементов ИЛИ. Блок 22 умножения (фиг. 8) содержит параллельный сумматор 77 и регист ры 78 и 79, причем выходы регистра 78 соединены с второй группой входов сумматора 77, а регистр 79 выполнен с последовательным входом (С). Блок 25 определения знака слагаеfvjjix (фиг. 9) содержит блок 80 элементов И, элемент 81 сложения по модулю два (ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ или), элемент 1ШИ 82, инвертор 83 и О-триггер 84. Блок 24 вычитания (фиг. .10) содержит счетчик 85, кодовый преобразователь 86, элементы И 87 и 88, инвертор -89. Устройство работает следующим образом. На входы устройства поступают амплитудно-моДулированные сигналы с маятниковых датчиков и датчиков пшроты, скорости и т.п., например, переменное или ийпульсное напряжение частоты 590 Гц. Эти сигналы преобразуются в постоянное напряжение в блоках 1 и 2 и затем в число-импульсный вид i; блоках 7, 11, 12 и 14, в блоке 22 осуществляется умножение их на коэф фициенты или взаимное перемножение входных сигналов, а в накапливающем сумматоре 27 производится окончательное формирование кода управлякицих воздействий, который затем преобразуется в аналоговую форму блоками 3236. Управление программой выработки управляющих воздействий осуществляется блоками 17, 30, 31, перестройка которой в зависимости от величин входных сигналов или скорости их изменения производится блоками 5, 8, 17, 23. Более подробно работу устройства можно пояснить на следукщем примере его конкретной реализации для случая управления малогабаритным компасом. .Пусть на вход блока 1 поступает сигнал , с маятникового датчика гирокомпаса-или с нескольких маятниковых датчиков (число маятниковых датчиков определяется конструкцией компаса предварительного усиления переменного сигнала маятника (усилителем 37) сигнал детектируется На тактовый вход детектора 38 поступает строб-импульс, поступающий также на блок 2 синхронного детектирования. В качестве опорного сигнала в схеме 3 (,) используется перемен™ ное напряжение питания датчиков(сигнал возбуждения). После детектирования сигнал вновь усиливается ( усилителем 39 постоянного тока) и поступает на входы блоков 5 и 7 и фильтра 40нижних частот с постоянной времени например,30-50 си через повторитель 41-;.на блок 7 и преобразователь 6. Входные. величины, не требуюпще усиления и фильтрации, например, Vsink Vcosk (V -скорость объекта, k - курс) поступают на входы блока 2, представлянлцего собой набор (в данном случае 2) синхронных детекторов, тактируемых строб-импульсом, который формируется Счетчик 52 схемы 3 схемой 3 из f, считает импульсы частоты генератора 42 блока 13, при этом номер i-ro разряда (фиг. 4) выбирается из условия 1. . где t - период следования импульсов генератора 42; Т - длительность положительного импульса или полуволны опор ного напряжения f. Маятниковые датчики и вращающиеся трансформаторы, формирующие сигналы Vsink и VcoskS запитываются переменным напряжением, а сигнал f может формироваться из него компаратором. второй вход которого соединен с шино Общая точка. С приходом очередного импульса f- снимается сигнал обнуле ния счетчика 52 и начинается его за полнение (С - счетный или тактовый вход, V - вход,.разрешения счета), Пр появлении единицы в первом и i-м раз ряде счетчика 32 через элемент 53 строб-импульс поступает на выход схе мы 3, а при последующем появлении о единицы во втором разряде счетчика 5 элементы 51 и 54 формируют нуль на его входе разрешения, и счет прекращается. По окончании очередного импул 1 30 са счетчик 52 обнуляется через инвертор 55 о Управляемьй делитель 4 напряжения представляет собой резистивную матриЦУ на входы которой подается напряжение питания с помощью переключателя (например, галетного), or положения которого зависит вьщоднЬй сигнал делителя 4, предназначенного для ручного ввода широты ср, Блок 5 дифференцирования содержит ряд дифференцирующих схем на базе операционных усилителей (по числу входньш сигналов блока),Например, на его вход поступает величина /3 и Vcosk. обе производных поступают на блок 8, ... J ... а сигнал dpi«5i поступает также на блок 36 и используется для выработки сигнала демпфирования маятника. Медленноменяющийся сигнал р., поступает на вход преобразователя 6, выполненного, например, на базе аналогового интегратора с цифровой сбрат ° связью, и в сумматоре 10накапли вается величина, пропорциональная | J Постоянная времени интегрирования выбирается из условия коррекции характеристики компаса порядка 4-5 ч. Сумматор 10 обнуляется, при запуске устройства внешним сигналом, например, от кнопки, и выполнен в виде реверсивного счетчика, направление счета в котором определяется сигналом с блока 25. Параллельный код с выхода сумматора 10 поступает на вход кодового преобразователя 18 (фиг. 5), где преобразуется в число-импульсный код. Поскольку преобразователь 6 осуществляет формирование частоты, пропорциональной РФ непрерывно, возможно совпадение во времени его выходного импульса с импульсной командой, осущест вляющей перезапись выходного кода сум матора 10 в кодовый преобразователь 18, Для предотвращения этого, в случае, если преобразователь 6 не создает достаточной задержки относительно выходных импульсов генератора 42, поступающих на тактовый вход преобразователя 6, на выходе преобразователя 6 устанавливается линия задержки, смещающая его выходные импульсы так, что они не совпадаюттс выходными импульсами генератора 42 Этапредосторожность, однако, не является обязатель ной, поскольку введу значительного времени 1Шгагрирования5 преобразователь 6 может быть выполнен низкочастотным, так что вероятность совпадения указанных импульсов становится достаточно малой. Блек 13 генератора (фиг. з такти рует работу всего устройства. Основным его назначением является формирование двух сдвинутых друг относительно друга последовательностей импульсов на выходах схем 45 и 46. Первая из них поступает на тактовый вход кольцевого регистра 31, .на выхо .дах которого имеются сдвинутые друг относительно друга последовательности импульсов, циклично повторяющиес во времени. Например, для управления малогабаритным компасом разрядность регистра 31 выбирают порядка 39-42. Все выходные последовательности импульсов регистра 31 (команды) поступают на коммутатор 30. На его другой вход поступает сигнал с выхода схемы 46, предоставляющий собой импульс в начале каждой команды. Коммутатор 30 осуществляет распределение команд на управляющие входы блоков устройст ва. Кроме.того, он .осуществляет формирование импульсных сигналов в нача ле соответствующих команд, которые поступают на установочные входы блоков устройства. Коммутатор 30 может быть выполнен различным образом, на;пример, в виде логической структуры формирование импульсных команд в ней осуществляется элементами И, на входы которых .поступают соответствен но выходные сигналы регистра 31, т.е команды и импульс с выхода схемы 46, через инвертор, а объединение импуль ных команд и комард осуществляется элементами ИЛИ). Распределение команд может осуществляться также с помощью набора монтажных проводов или пульта. Предположим, что формирование управляющих воздействий в устройстве осуществляется по алгоритму JRCM t(+ К,.,|р K,,sin(| + + К ц Vsink tgq 1 cosCf + K jVcosk Jf демпф - Р Здесь АДМ и ГДМ - соответственно ази мутальный и горизонтальный датчики момента компаса. Вычисление тригонометрических фу кций широты si пер и север о суще сгвляе ся разложением в ряд. Пусть, например, второй член разложения cos tp поступает на вход сумматора 27 в 7-й команде. Тогда эта команда заводится на один из входов элемента 26, так что соответствующее слагаемое вычитается из содержимого сумматора 27.. Таким образом, с выхода коммутатора 30 на управляющие входы блоков устройс ва поступают отдельные команды, группы команд, отдельные импульсные команды или группы импульсных команд /например, для занесения информации в per . гистр 78 блока 22), в соответствии с алгоритмом выработки управляющих воздействий (соответствующие связи изображены на фиг. 1 темными стрелками . В простейшем случае коммутатор 30 выполняется в виде монтажных перемычек, осуществляющих реализацию функции монтажное ИЛИ, а импульсные команды вообще не формируются, при эгом установку в нуль производят отдельными командами. Однако при этом несколько снижается быстродействие устройства. На блок 7 ключей поступают все , входные величины устройства управления (р РФ Vsink, Vcosk,Cj ) в виде постоянного напряжения. Блок 7 выполнен в виде набора ключей (в рассматриваемом случае пяти), выходы которых объединены, а управляющие входы соединень с соответствующими выходами коммутатора 30. Например, если на вход сумматора 27 величина К, fi должна поступать в 17-й команде, 17-я импульсная команда заводится на уп ляющий вход, кодового преобразоза,теля 19, а 16-я команда - на упрш ляющий вход ключа в блоке 7, на вход которого поступает величина р. При положительном знаке R эта величина через ключ блока 7 и инвертор-повторитель 11 поступает на вход компара тора 12. Во второй половине 16-ой команды на его второй вход поступает пилообразное напряжение с матрицы 16. В результате на вход схемы 14 с компаратора 12 поступит положительный им пульс длительностью от начала 1В-ой команды до момента равенства сигнала р и выходного напряжения матрицы 16, т.е. в течение времени, когда выходное напряжение блока 7 превышает напряжение с матрицы 16. При этом еледует учесть, что до начала 16-ой команды вход инвертора-повторителя 11 разомкнут, а на первый вход компаратора 12 через суммирунщий резистор подается смещение, препятствующее его случайцаму срабатыванию в это время« На выходе схемы 14 и команде получится пачка импульсов, поступающая через схему 21 на такто™ вый вход блока 22, так что в конце 16-ой команды на его выходе формируется параллельный код, пропорциональ ный К,, 1. Счетчик 15 заполняется частотой с выхода схемы 44 непрерывно и не обнуляется внешним сигналом, а перепол няется в конце каждой команды При отрицательном напрялсени : ft на., выходе блока 7 по управля ощему сигналу с блока 8 инвертор-повторитель 11 инвертирует величину /J , так что блок 22 оперирует всегда с абсолютньии значениями величин„ Коэффициенты К;- формируются.дешиф ратором 23, вьшолненныму например;, на логических ИМС 564 серии. На его входы поступают -команды, в которых необходимо занести коэффициент в регистр 79 блока 22 (например 16-ая команда и сигналы управления режимом работы с блока 17, так что соответ ствующий коэффициент появляется на выходе дешифратора 23 в соответствующей команде например, K,jY в а-.величина, коэффициента может изменяться в зависимости от режима работы компаса (АЛ, ГА, ГК), Значения козЛфициентов Kj: рассчитываются при проектировании компаса из условия обеспечения устойчивости и точности Например, если коэффициент К, равен 66 и должен появиться в режиме ГК в команде,, эта команда и сигнал ГК с блока 17 объединяются по схеме И и подаются на входы второго и седьмого (2 + 64 2 «- 2) элементов ИЛИ (их число определяется разряд костью устройства), Если же сигнап релшма ГА объединить с 16-й командой и подать на вход только седьмого элемента ИЛИз коэффициент К, в режиме ГА будет равен 64 к т,До Параллельный двоичный код с выход регистра 79 поступает на входы А параллельного сумматора 77 блока 22 Число-импульсный код с выхода схемы 2 поступает на таг гтовый вход регист ра 78 (предварительно установленного в нуль 5 например 5 в 15--& комавде) с Запись в регистры 78 и 79 осуществля ется по фронту шшульса на тактовом 11 14 де. В результате коэффициент К . мируется сам с собой столько разл лько импульсов в пачке, поступаюна тактовый вход регистра 78. лучае необходимости между выходами истра 78 и входами сумматора 77 анавливается задержка па длительть фронта выходного импульса схемы если задержка сумматора 77 мень-i этой длительности, Ншке приводится примерный алгоритм аботки управляющих воздействий пересылка . - ЧИСЛО;, Ср --«-24 2„ Установка нуля 28, (64-69) 3.VCj) 1 , 103 -- 22 103 -27 78, 79,V,. , 66 coscf - 9, ( 0. 230{|| 27, О -78, 79, 17.-К2, , 78, 79 s 0) 8„ К„р 19. к;;,) cos 27, О 20. Vcosk - 78 21, ЛГ 11 -nrn-r 34. Ki Vsink 35,.;K,Vstnk tgq af 15 „ „36 «r 78, и 27 37- ;;кп«т пи.. -о 38-V Kj, U|,y контроль. В регистр 79 поступают не только коэффициенты , но и величины из блока 28 (на последовательный вход регистра 7У). Блрк вычнтания 24 преобразует величину (в и С|) которая поступает в блок 28. При этом (f , (f 4 С|) {90-С|Ь q 45° Это позволяет ограничиться двумя членами разложения тригонометрических функций широты. Клок 24 представляет собой последовательно соединенные реверсивный двоичный счетчик 85 и кодовый преобразователь 86, причем на счетный вход счетчика 85 с элемента 14 через элемент 87 поступает широта С| , а на второй вход элемента 87 поступает первая команда из блока 30. На знаковый вход счетчика 85 заведен сигнал с второго выхода блока 8 сравнения (в блоке сравнения этот выход соединен с выходом компаратора, осуществлякяцего сравнение напряжения иц, с опорным Напряжением , так что положительный сигнал формируется при су 6 45) ,а на D-вход счетчика по-ступает код, пропорциональный величи не 90°(например, с перемычек на шины питания и общую точку). Вход же разрешения записи счетчика 85 соединен с выходом схемы 88 совпадения, на перйый вход которой заведена первая импульсная команда, а на второй второй выход блока 8 через инвертор 89, так что при ср, 45° в блок 28 поступает ср , а при q 45°-(90-qi). Блок 8 представляет собой набор компараторов. Первый компаратор в блоке 8 сравнивает сигнал на первом входе блока 8 с потенциалом общей точки, определяя таким образом знаки всех входных величин (кроме знака ср,, которьй задается извне, например, с помощью тумблера), поступающих на первый вход блока 8. На второй компаратор блока 8 через его второй вход поступает сигнал К,,- U пит , поступает наряду с другими т 1 о входньми сигналами через блоки /, I/ 14, 21, 22,, 19, 27, 32, 33,-34 и 35 (см. алгоритм) и в блоке 8 сравнивается с номинальным значением (заданным) ,,,. При возникновении неисправности (вычислительная величи на ,; меньше опорной) второй 1 0 компаратор блока 8 выдает сигнал неисправности (выход 4 блока 8). И, наконец, в блоке 8 сравнивается п вы- ходных сигналов блока 5 с напряжениями на п выходах делителя 9, формирующего пороговые значения. Например, в блоке 8 может осуществлятЕ|СЯ сравнение величины dVcosk/dt с пороговым значением для определения наличия циркуляции объекта и перевода компаса в режим гироазимута (ГА). Кроме того, в блоке 8 анализируется скорость изменения сигнала и других входных величин для управления режимом работы устройства через блок 17. Блок 17 представляет собой дешифратор, вьтолненный, например, на ИМС 564 серии, на входы которого поступают потенциальные сигналы с блока 8 и пульта управления (АЛ, ГА, ГК) по которым блок 17 формирует потенциальные сигналы, поступающие на первую группу входов дешифратора 23. Таким образом, блок 17 и дешифратор 23 представляют собой по существу двухступенчатый дешифратор построенный по стандартной схеме,. . Например, если, находясь в режиме ГК, компас при достижении определенной широты или возникновении циркуляции должен автоматически переключаться в режим ГА, последний передается на выход блока 17 и с его входа не непосредственно, а через элемент ШШ, на второй вход которого поступает сигнал r.ACf 80, сформировш ный элементом И из соответствующих входных сигналов блока 17. Акалогич-. но формируются и другие условияj oGoc печивающие самонастройку устройства управления. Кодовые преобразователи 18-20 (фиг. 5) предназначены для преобразования параллельного двоичного кода в число-импульсный. Преобразование ка чинается с поступления импульсной команды на вход,разрешения записи (V) реверсивного двоичного счетчика 56,на D-входы которого поступает параллельный код. При этом на выходе переполнения счетчика 56 появляется высокий уровень и начинается вычитание импульсов генератора 13 из его содержимого (до установки его в нулевое положение). Блок 25 (фиг. 9) по своему функциональному назначению также является дешифратором, на входы которого поступают знаки входных величин из блока 8 и соответствующие команды из блока 3 и отличается от блока 17 и дешифрато ра 23 лишь наличием элемента 8I Есл знак данной входной величины определяет знак данного слагаемого в команде, этакоманда и знак (через инвертор 83 ) поступают на вход соответ ствующего элемента блока 80, а если знак слагаемого определяется знаком двух входных величин используется элемент 8I сложения по модулю два, Например, в команде знак слагаемого определяется сложением по модулю два знаков величин ф и Vsinkf а в 27-й команде - знаком Vcosk. Со ответственно команда заводится на один из элементов И блока 80 вместе со знаком Vcosk, (причем плюсу соответствует логическая единица) а в 35-й команде знак Vsink. поступает на элемент 81. ЕСЛИ знак слагаемого не зависит от входной величины и является отрицательным(-С|| для разложения cos qi) , соответствующая команда подается непосредственно на вход элемента 26. Кройе того,, блок 25 включает 0™триггер 84, осущест вляющий запоминание знака рт управляющего направлением счета накапливающего сумматора 10, Накапливающий сумматор 27 пред ставляет собой реверсивньш двоичный счетчикр на вход разрешения счета ко торого поступает сборка по ИЛИ команд, в которых необходимо произвес ти суммирование по программе (с выхода соответствующего элемента ИЛИ блока 30)„ Блок 28 (фиг о 7) помимо накапливающих сумматоров 64-69 содерш-:т блок 76элементов ИЛИ и элемент 63j реализующий логическую функцию „4 (2И 2ИЛИ, так что при С| «s. 45j sfR(j) записьшается в сумматор 67.j а cosCj) в сумматор 66. При Ср 45 о sin(90 СР) записывается в сумматор 66, а cos (90 - (| ) -в сумматор 67 На каждый кодовый преобразователь 70-75 за водится соответствующая импульсная команда (или их сборка по ИЛИ, еслн в процессе формирования управляющего воздействия выход соответствующего накапливающего, сумматора используетс неоднократно и частота с генератор 13. На входы разрешения счета сумматоров 64-69 поступают команды (кгш их сборки по или) с выхода коммутатора 30. Таким образом, в блоке 28 осуществляется хранение промежуточных результатов. Управляемый делитель 29 (ф.иг, 6) начинает деление частоты по сигналу (команде) на S-входе триггера 58 по которому частота (пачка импульсов, пропорциональная s i п ср с блока 28 через элемент И 59 поступает на счет, ный вход реверсивного счетчика 60, (предварительно обнуленного по Rвходу предьщущей командой). По окончан.ии импульса обнуленияj поступающего с блока 30s S счетчик 60 по Dвходш { автоматически записывается код cos {| , после чего начинается вычитание до ну.ляг снова запись через инвертирующую линию 61 задержки (V вход синхрониза.ции записи по D-BXOдам) и т,д„5 так что-частота импульсов на выходе делителя 29 ( выход линии61 задержки) пропорциональна tg (j . Делитель 29 прекращает работу в момент поступления команды на Rвход триггера 58. Блок 34 5 как и блок 7, содержит набор ключей по числу программно форьшруемых выходных величин, Входы всех ключей в блоке 34 соединены с выходом инвертора-повторителя 33, а выходы - с входами блока 35,, На управляющие входы ключей поступают соответствующие команды (в данном случае 22,, 36 и 38-.я |, Эти же команды поступают на управлянж ие входы блока 35, содержащего ряд схем выборки-хранения j построенныхэ например, на операционном усилителе и емкости и осуществляющих запоминание выходного напряжения соответствующего ключа блока 34 на длительность цикла (38 команд) Калсдая схема выборки-хранения стробируетс.я ОДНО.Й из указанных команд, Сигналы с .выхода блока 35 усиливаются соответствующ1-1ми усилителяг и мощности блока 36 и при необходимости .модулируются опорной частотой (модулятор -устанавливается на входе усилителя мо.щности) t Выходные напряжения Аэм Г1)л -Чв (последнее напряже-. кие поступает на блок 36 из блока 5 поступают КЗ. соответствующие датчики моьзентов и обмотку демпфирования ма-ятника. Величина .nv,- блока 35 поступает в блок 8 для сравнения с опорной велич.к;-гойв Предлагаемое устройство является программируе111ьш и обладает пмрокими фун.кдионал-хьными возмоящостями. Это,

в свою очередь, обеспечивает максимальное приближение к реальным значениям угловых скоростей географичес кого трехгранника. Таким образом, повьшение точности формирования управлякщих воздействий достигается, в первую очередь, за счет расширения функциональных возможностей устройства управления и усложнения его передаточной функции.

Кроме того, точность формирования управляющих воздействий в предложенном устройстве вьше, чем в известном. за счет дискретного представления данных в процессе обработки, что повышает термостабильность устройства, устойчивость к возмущающим воздействиям. В то же.время весьма существеннь1М является представление информации в число-импульсном виде, а..не в виде параллельного двоичного кода. Это обеспечивает, с одной стороны, снижение потребляемой мощности и аппаратурных затрат, особенно в. случае выполнения цифровой части устройства на интегральных микросхемах с К-МОП

структурами (например 564 серии), а с другой - повьшение помехоустойчивости устройства к кратковременным и интенсивным помехам, могущим вывести гирокомпас из устойчивого состояния.

Учитывая соотношение инерционности гирокомпаса и быстродействия устройства с число- импульсным представлением информации, оптимальным является использование предлагаемого устройства для управления малогабаритными компасами средней точности.

Число-импульсное представление информации позволяет также минимизировать число связей, а следовательно и паяных соединений, что способствует повышению надежности устройства.

Таким образом, в предложенном устройстве преимущества программного дискретного управления (точность, термостабильность и т.д.) сочетаются с низкой потребляемой мощностью, высокой помехоустойчивостью и надежностью, обусловленными число-импульсны представлением информации.

п наналоб

ФигМ

Фиг,6

На 5J

На 30

Фиг.д

На 1, г

h-

Фиг. 5

Hull

Ha7S

ФцгМ

НаЕб