Цифровое псевдолинейное корректирующее устройство Советский патент 1985 года по МПК G05B5/01 

Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть использовано в цифровых системах автоматического управления,, в частности в цифровых следящих системах.

Целью изобретения является повышение точности работы цифровых систем управления.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства.

Схема содержит первый 1 и второй 2 фильтры, блок 3 выделения модуля, триггер 4, множительное звено 5, преобразователь 6 кода, экстраполятор 7, элемент ИЛИ 8, задатчик 9 входного сигнала, на фиг. 2 представлен вариант технической реализации второго 2 фильтра, где регистр 10 памяти, первый сумматор 11, второй сумматор 12, элемент 13 усиления, элемент разности сигнала х(п) 14.

На фиг. 3 показана структурная схема варианта технической реализации блока 3 выделения модуля сигнала xi, которая содержит элементы ИЛИ 15, элементы 2И-ИЛИ 16, сумматор 17.

На фиг. 4 показана техническая реализация преобразователя 6 кода, содержащая элемент ИЛИ 18.

На фиг. 5 - структурная схема экстраполятора 7, содержащая регистр 19 памяти, элемент 20 И, сумматор 21, преобразователь 22 код-частота, реверсивный счетчик 23.

На фиг. 6 приведен пример включения псевдолинейного корректирующего устройства 24 в цифровую следящую систему, где преобразователь 25 код -напряжение, усилитель 26 мощности, исполнительный двигатель 27,, объект 28 управления, преобразователь 29 вал-код, сумматор 30.

На фиг. 7 показаны переходные процессы по координате ввь1х(/) в случае применения предлагаемого устройства 31 и в случае применения известного устройства 32.

Устройство работает следующим обра1зом.

Цифровой сигнал х(п) с выхода задатчика 1 входного сигнала, который в системе автоматического управления обычно является ошибкой системы, поступает на входы первого 1 и второго 2 фильтров, определенным образом изменяющих этот сигнал по амплитуде и по фазе, причем обычно выходной сигнал первого 1 фильтра отстает, а выходной сигнал второго фильтра 2 опережает по фазе входной сигнал х(п). Выходной сигнал второго фильтра 2 с помощью преобразователя 6 кода преобразуется в

сигнал меньшей -разрядности и поступает на вход экстраполятора 7, который формирует на своем выходе сигнал, изменяющийся в течение интервала дискретности по линейному закону, обеспечивая тем самым более точную работу триггера 4. Выходной сигнал первого фильтра 1 поступает через блок 3 выделения модуля на вход множительного устройства 5, осуществляющего умножение модуля выходного сигнала первого фильтра 1 на знак экстраполированного сигнала у с выхода экстраполятора 7. Второй фильтр 2, имеющий положительную фазовую характеристику, имеет передаточную функцию вида D (Z) 1 -ЬоС (1 т. е. имеется второй выход, с которого поступает сигнал первой разности от входного сигнала устройства vx(n) х(п)-х(п-1), которьт поступает на вход элемента ИЛИ 8. Если , то выходной сигнал элемента ИЛИ 8 запрещает запись знакового разряда

Q сигнала у на триггере 4, оставляя в нем предыдущее состояние, и тем самым препятствуя нежелательному изменению знака, вызванному эффектом квантования по уровню. Таким образом, введение в цифровое псевдолинейное корректирующее устройство

5 экстраполятора 7 преобразователя 6 кода и элемента 8 ИЛИ позволяет скомпенсировать вредный эффект квантования входного сигнала по времени и по уровню и обеспечить тем самым улучшение качественных показателей цифровой системы.

0 Рассмотрим переходные процессы в цифровой следящей системе, функциональная схема которой приведена на фиг. 6.

В режиме отработки ступенчатых сигналов ввх (t)a(t) знак сигнала на выходе второго фильтра 2 ПЛКУ 24 вначале совпадает со знаком ошибки х((}, что способствует быстрой отработке рассогласования. Но в определенный момент, определяемый видом передаточной функции второго фильтра 2,знак управляющего сигнала на выходе

0 ПЛКУ 24 изменяется, что обеспечивает эффективное торможение системы и, следовательно, малое значение величины максимального перерегулирования и времени переходного процесса. Однако в системе с известным ПЛКУ 24 работа устройства существенно зависит от эффекта квантования сигналов по времени и по уровню. Наличие квантования может привести к запаздыванию момента начала, торможения и чрезмерно большим значениям величины перерегулирования и времени переходного процесса (фиг. 7 кривая 2).

«5

|

f

ЦИФРОВОЕ ПСЕВДОЛИНЕЙНОЕ КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно соединенные задатчик входного сигнала, первый фильтр, блок выделения модуля, множительное устройство, выход которого является выходом устройства, а также второй фильтр, вход которого соединен с входом первого фильтра, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно введены элемент ИЛИ, а также последовательно -включенные преобразователь кода, экстраполятор и триггер, выход которого соединен с вторым входом множительного звена, а второй вход через элемент ИЛИ - с вторым выходом второго фильтра. (Л о 00 о

г

ю

о «Q

Фиг. 4

фиг. 6

t

/Д

1,0

0,5

yy(fr)l

фиг.5