Цифровой регулятор Советский патент 1985 года по МПК G05B11/14 

Изобретение относится к цифровым системам регулирования и может быть использовано для измерения и регули рования одного или соотношения двух параметров технологического процесса в химической, металлургической. машиностроительной и других отрасля народного хозяйства. Цель изобретения - упрощение циф рового регулятора и повышение надежности его работы. На чертеже изображена блок-схема цифрового регулятора. Цифровой регулятор содержит импульсный датчик 1, формирователь 2 импульсов, задатчик 3, реверсивный счетчик 4 импульсов, блок управления 5, регистр 6, цифроацалоговый преобразователь 7, элементы 2И-НЕ 8 и 9, триггер 10, инвертор 11, задатчик 12 длительности цикла, генератор 13 импульсов, реверсивный счетчик 14 импульсов, триггеры 15-1 инверторы 20-22 и элементы 2И-НЕ 23 и 24. Цифровой регулятор работает следующим образом. В задатчик уставки оператором или каким-либо внешним автоматическим устройством заносится код заданного значения регулируемого параметра, после чего цифровой регуля тор включается в работу. Цифровой регулятор работает циклически,длительность цикла постоянна и определяется блоком управления. Перед началом каждого цикла измерения бло управления 5 выдает импульсный сигн Начало цикла, по которому происхо дит занесение из задатчика уставки 3 в реверсивный счетчик 4 кода заданного значения регулируемого параметра, а также происходит установка в состояние 1 триггера 10, в результате чего импульсы с выхода датчика 1 через формировател 2 и второй элемент 2И-НЕ 9 поступают на вход вычитания реверсивного счетчика 4. При зтом сигнап О с инверсного выхода триггера 10 подается на второй вход первого элемента 2И-НЕ 8 и блокирует прохождение импульсов от датчика 1 на вход суммирования реверсивного счетчика 4, обеспечивая на входе суммирования уровень 1, что необходимо для нормальной работы счетчика в режиме вычитания. 852 Реверсивный счетчик 4 производит в течение заданной длительности цикла определяемой блоком управления 5, вычитание числа импульсов входной частоты из кода заданного значения регулируемого параметра, вычитание ведется .по передним фронтам импульсов на входе вычитания реверсивного счетчика 4. Если значение входной частоты меньше заданно B«f,,° за время цикла го содержимое реверсивного счетчика ч не успеет уменьшиться до нуля и счетчик 4 в течение всего цикла будет работать в режиме вычитания. По окончании цикла устройство управления 5 формирует импульс Конец цикла, по которому содержимое реверсивного двоично-десятичного счетчика 4 и состояние триггера 10 переписывается в регистр 6. Импульс Конец цикла формируется блоком упрарления 5 таким образом, чтобы в момент его появления переходной процесс в реверсивном счетчике 4 от действия очередного импульса входной частоты закончился. Сразу же по окончании импульса Конец цикла блок управления 5 формирует импульс Начало цикла, и цикл работы цифрового регулятора повторяется. Блок управления 5 работает в периодическом режиме следующим образом. Перед началом очередного цикла работы в счетчик 14 по установочным входам Д -Д g заносится из кодового задатчика 12 код, задаюпщй длительность цикла работы цифрового регулятора. Счетчик работает в режиме вычитания числа импульсов образцового генератора 13 со стабильным периодом повторения импульсов. Вычитание ведется по передним фронтам импульсов, Когда в результате вычитания в счетчике .14 оказывается нулевой код, то на выходе заёма с некоторым запаздыванием относительно заднего фронта импульса на входе вычитания появляется О.Этот сигнал синхронизируется с помощью схемы на Д-триггерах 15 и 16 с передним фронтом импульса входной частоты. Таким образом, передний фронт импульса на прямом выходе триггера 16 совпадает с передним фронтом импульса входной частоты. Поскольку счетчик 4 в цифровом регуляторе работает по задним фронтам импульсов входной частоты, а быстродействие счетчика достаточно высоко, то к моменту появления очередного переднего фронта импульса входной частоты переходной процесс в счетчике 4 закончится и его содержимое можно переписывать в регистр 6. Для этого по переднему фронту импульса на выходе триггера 16 с помощью схемы синхронизации на триггерах 17-19 и логических элементов 21-24 формируется одиночньш импульс Конец цикла, равный по длительности паузе между импульсами образцовой . частоты. Со сдвигом на период образцовой частоты относительно импульса Конец цикла на выходе логического элемента 2И-НЕ 23 формируется одиночный импульс Начало цикла, по которому производится запись уставки в счетчик 4 и установка в состояние 1 триггера 10. Далее цикл работы цифрового регулятора повторяется.

С выхода регистра 6 код рассогласования и код знака подаются на цифроаналоговый преобразователь 7, формирующий аналоговый сигнал для управления исполнительным механизмом объекта регулирования. Если значение входной частоты больше заданного

Вхо« 7 3 время цикла содержимое реверсивного счетчика успевает уменьшиться до нуля. При этом, когда на входе вычитания реверсивного счетчика 4 появляется О, на выходе счетчика 4 с небольшим запаздыванием относительно заднего фронта импульса на входе вычитания формируется сигнал заема в виде О. Этот сигнал инвертируется инвертором 11 и подается на вход принудительной установки в ноль реверсивного счетчика 4, а также на тактовый вход триггера 10, в результате чего последний переходит в нулевое состояние, при этом на инверсном выходе триггера 10 появляется 1, которая разрешает прохождение импульсов входной частоты через первый элемент 2И-НЕ 8 на вход суммирования реверсивного счетчика 4. На прямом выходе триггера 10 появляется О, который блокирует прохождение импульсов входной частоты на вход вычитания реверсивного двоично-десятичного счетчика 4 и одновременно

1

обеспечивает наличие

на

этом входе, что необходимо для . нормальной работы реверсивного счетчика 4 в режиме суммирования. Появление 1 на входе вычитания приводит, с некоторым запаздыванием, к исчезновению О на выходе заема реверсивного счетчика 4 и к исчезновению 1 на выходе инвертора 11, принудительно удерживавшего реверсивный двоично-десятичный счетчюс 4 в нулевом состоянии в течение всего времени переключения счетчика из режима вычитания в режим суммирования

Использование принудительной установки реверсивного двоично-десятичного счетчика в состояние нуля позволяет исключить сбои в реверсивном счетчике, связанные с переходом счетчика из решша вычитания в режим суммирования. С появлением очередного переднего фронта входной частоты на входе суммирования реверсивного счетчика 4 последний начи нает накапливать число импульсов до момента прихода сигнала с блока управления 5 Конец цикла, при этом число импульсов в реверсивном двоично-десятичном счетчике 4, пропор- циональное величине рассогласован.ия, и сигнал с выхода триггера 10, определлюищй знак рассогласования, переписьшаются в регистр 6 так и

f в случае при ft

flxoA - - зал Таким образом, предлагаемое решение позволяет упростить цифровой регулятор и повысить его надежность как в результате исключения сбоев в реверсивном двоично-десятичном счетчике, так и за счет общего уменьшения числа элементов в цифровом регуляторе.

ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий импульсный датчик, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, блок управления и последовательно соединенные задатчик, реверсивный счетчик импульсов, регистр и цифроаналоговый преобразователь, отличающийс я тем, что, с целью упрощения регулятора и повьшения его надежности, в него введены инвертор. триггер и элементы 2И-НЕ, выходы которых подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика импульсов, первые входы к выходу формирователя инпупьсов и к входу блока управления, а вторые входы - соответственно к инверсному и прямому выходам триггера, 5 -вход которого соединен с 5 -входом реверсивного счетчика импульсов и с первым выходом блока управления, а С-вход - с R -входом реверсивного счетчика импульсов и с выходом инвертора, входом подключенного к вы§ ходу заема реверсивного счетчика импульсов, причем знаковый вход (Л регистра соединен с прямым выходом триггера, а управляющий вход - с вторым выходом блока управления.