Цифровая система автоматического управления Советский патент 1986 года по МПК G05B11/26 

1

Изобретение относится к автоматическому управлению произодствеиными процессами и может быть применено в цифровых системах автоматического управления позиционированием различ- ных перемещающихся объектов.

Цель изобретения - повышение надежности системы путем ее упрощения

На фиг. 1 представлена функционалная схема цифровой системы автомати- ческого управления; на фиг. 2 - принципиальная схема формирования сигнал переключения.

Система содержит задающее устройство 1, сумматор 2, преобразователь код - напряжение, усилитель 4, двигатель 5, датчик 6 обратной связи, пер вьй 7 и второй 8 элементы ИЛИ, инверторы 9, элемент И 10, формирователь сигнала переключения,

Преобразователь 3 код - напряжени (ПКН) состоит из цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 12, операционного усилителя 13, резистора 14 обратной связи и встречно-параллельно включенных диодов 15 защиты.

Формирователь 11 сигнала переклю- ,чения состоит из первого 16 и второго 17 инверторов с открытым коллекторным выходом, первого 18, второ- го 19 и третьего 20 транзисторов, первого - седьмого 21-27 резисторов и встречно-параллельно включенных диодов 28 отсечки.

Система работает следующим образом.

При подаче на первые входы сумматора 2 задания с задающего устройства 1 в виде дополнительного кода NJ, а на вторые - прямого кода Nf, фактического положения объек- та регулирования с датчика 6 обратной связи на выходах сумматора 2 формируется код разности

N.N3-Nn,

величина которого характеризует рассогласование, а знак-Р - направление .вращения вала двигателя 5 для отработки рассогласования.

Первая группа выходов сумматора 2 определяет величину участка тормо- жения (соответствует младшим разрядам кода).

При на выходах сумматора 2 формируется дополнительный код и , при - прямой код и .

При рассогласовании, большем участка торможения, т.е. при

-1,

322

на второй группе выходов сумматора 2, соответствующей старшим разрядам кода, формируются как О так и 1, и на выходе элемента И 10 сигнал равен 1. При рассогласовании, равном и меньшем участка торможения на второй группе выходов сумматора 2 формируются или только нули, или только единицы, и на выходе элемента И 10 сигнал равен О. Г Если принять, что при прямом коде на выходах сумматора 2 на выходе ЦДЛ 12 ток положительный, т.е. на выходе ПКН 3 напряжение отрицательное, а при дополнительном коде - ток отрицательный, то формирователь сигнала переключения строится таким образом, что при напряжение на его выходе отрицательное, а при - положительное и вне зависимости от состояния первой группы выходов сумматора 2 на выходепреобразователя 3 код - напряжение напряжение максимальное и его полярность соответствует движению объекта регу- лирования к точке позиционирования.

При транзистор 20 формирователя 11 сигнала переключения находится в режиме насыщения, напряжение на нем меньше напряжения отсечки диодов 28 при любом значении знака сигнала на выходах сумматора 2 и усилитель 13 оказывается отключенным от формирователя 11 сигнала переключения . При этом напряжение на выходе ПКН 3 пропорционально коду на первой группе выходогз сумматора 2.

Элементы 7 и 8 могут иметь более сложную структуру, чем простые элементы ИЛИ, если задание и фактическое положение объекта регулирования представлены в двоично-десятичном коде.

Формирователь 11 сигнала переключения работает следующим образом.

При сигнале l на первом его входе транзистор 18 закрыт и к базе транзистора 20 приложено запирающее напряжение

При сигнале 1 на втором его входе транзистор 19 закрыт и на выходе формирователя 11 сигнала переключения - отрицательное напряжение, величина которого определяется соотношением резисторов 26 и 27 и величиной напряжения Unn. .

При сигнале О на втором входе транзистор 19 входит в режим насыщения и величина положительного напря

женйя на выходе определяется соотношением резисторов 22, 24, 26 и 27 и величинами напряжений и .

При сигнале О на первом входе транзистор 20 насыщается, падение напряжения на его переходе коллектор - эмиттер становится меньше напряжения отсечки диодов 28 при любом состоянии на втором входе и падение напряжения на резисторе 27 становится равным нулю, т.е. усилитель 13 из режима насьпценля переходит в режим масштабирования .

При напряжениях UMH, , UM -3,ЗВ и сопротивлениях резисторов 21 (22), 23(24), 25(26) и 27, равных 15; 10 и 22 кОм соответственно, на выходе напряжение +1,5В при и -1,9 при , что достаточно для перевода усилителя 13 в режим насьпце- ния. Отрицательное напряжение на базе транзистора 20 -3,3В при сигнале на первом входе 1 и ток базы порядка 1,5 мА при сигнале на входе О.

Формула изобрете 1ия

1. Цифровая система автоматического управления, содержащая задающее устройство, подключенное к первым входам сумматора, два элемента ИЛИ, два инвертора, и элемент И, а также последовательно соединенные преобразователь код - напряжение, усилитель и двигатель, вал которого механически связан с датчиком обратной связи, выход которого подключен к вторым входам сумматора, причем к второй группе выходов сумматора, соответствующих старшим разрядам кода, подключены входы первого элемента ИЛИ 1 инверторов, выходы которых подключены к входам второго элемента ИЛИ, а выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены соответственно к первому и второму входам элемента И, отличающая ся тем, что, с целью повышения надежности системы путем ее упрощения, в нее

32Л

дополнительно введен формирователь сигнала переключения, первый вход которого подключен к выходу элемента И, второй вход - к выходу знакового разряда сумматора, а выход - к второму входу преобразователя код - напряжение, к группе первых входов которого подключена первая группа выходов сумматора, соответствующая младшим разрядам кодат

2. Система по п. 1,отли- -i чающаяся тем, что формирователь сигнала переключения содержит последовательно соединенные первьй инвертор, первый транзистор, третий транзистор и встречно-параллельно включенные диоды, последовательно, соединенные второй инвертор и второй транзистор, а также семь резисторов, причем первый вывод первого резистора подключен к выходу первого инвертора, второй вывод - к Положительному выходу источника питания и первому выводу второго резистора, второй вывод которого подключен к выходу второго инвертора, первы вывод третьего резистора подключен к базе первого транзистора, а второй вывод - к общей шине, к которой подключен также первый вывод четвертого резистора, второй вывод которого подключен к базе второго транзистора, первый вывод пятого резистора подключен к коллектору первого транзистора, а второй вывод - к отрицательному входу источника питания и к первому выводу шестого резистора, второй вывод которого подключен к коллектору второго транзистора, к первому выводу встречно-параллельно включенных диодов и к коллектору третьего транзистора, эмиттер кото- рого подключен к общей шине, первый вывод седьмого резистора подключен к второму выводу встречно- параллельно включенных диодов, а второй вывод - к общей шине.

U3.f

Изобретение относится к автоматическому управлению производственными процессами и может быть применено в цифровых системах автоматического управления позиционированием различных перемещающихся объектов. Изобретение позволяет повысить надежность системы путем ее упрощения. Положительный эффект достигается за счет дополнительного введения формирователя сигнала переключения, обеспечивающего максимальное значение напряжения на выходе преобразователя код - напряжение при рассогласовании в системе, большем участка торможения, что приводит к максимальной скорости обработки рассогласования. При рассогласовании в системе, меньшем или равном участку торможения, формирователь сигнала переключения обеспечивает пропорциональное рассогласованию изменение напряжения на выходе преобразователя код - напряжение. 2 ил. i (Л 00 сл со N9

.

odl

входЛ

Фиг. 2.

-Составитель В.Королев Редактор Л.Веселовская Техред т,Дубинчак Корректор О.Луговая

Заказ 287/57 . Тираж 837 Подписное ВНШ1Г1И Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

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