Цифровое устройство для управления скоростью двигателя Советский патент 1986 года по МПК G05B19/00 

1

Р зобретение относится к системам управления, управляемыми вычис- лительными устройствами, и предназначено для управления скоростью двигателя.

.Целью изобретения является уменьшение времени регулирования скорости вращения двигателя.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема вычислительного блока; на фиг. 3 - схема блока управления.

Устройство состоит из элемента И 1, счетчика 2 с переменным: коэффициентом пересчета, вычислительного блока 3, блока 4 управления скоростью, реализованного на базе ши- ротно-импульсного модулятора, блока управления 5 и импульсного датчи-- ка 6.

Схема вычислительного блока 3 состоит из делителя 7, умножителя 8 вычитающего блока 9, элемента И 10, счетчика 11 и блока 12 формирования коэффициента пересчета.

Делитель 7 вьтолнен по стандартной схеме деления без восстановления остатков и со сдвигом делителя вправо.

Умножитель 8 вьтолнен по известной схеме умножения старшими разрядами вперед со сдвигом множимого вправо. Он состоит (на чертеже не показано) из сумматора, регистра мц жимого, регистра множителя и блока управления умножением, причем сумматор -соединен с регистром множимого, выход регистра..множителя подключен к входу блока управления умножением выходы последнего соединены с входа ми сумматора, регистра множимого и регистра множителя. Входы и выхсу умножителя 8 соединены с блоком управления умножением.

Вычитающий .блок 9 вьтолнен по схме параллельного двоичного сумматора чисел в обратном коде с групповым переносом на четыре разряда. Состоит (на чертеже не изображено) из функциональных блоков управления сложением, четырех схем входа, четырех, схем переносов и четырех схем двоичной суммы, причем схемы входа соединены с соответствующими схемами переноса и схемами двоичной суммы, схемы переносов соединены с;сооветствующими схемами двоичной суммы а также последовательно между собой

, ,

20

25

2183672

устройство управления сложением сое- : динено сд схемами переносов. Вход

и выход вычитающего блока 9 соединены с блоком управления сложением. 5 Схема блока управления 5 приведена на фиг. 3. Блок управления состоит из блока индикации 13, блока памяти . 14, блока 15 управления с клавиатурой, регистра памяти 16, элементов 10 ИЛИ 17, 18, триггера.19, генератора импульсов 20, делителя частоты 21 и формирователя импульсов 22.

Устройство управления скоростью содержит двигатель 23.

15 Устройство работает следующим образом.

С помощью блока 15 управления с клавиатуры в регистр памяти 16 заносится уставка скорости вращения двигателя 23, значение которой индицируется в блоке индикации 13. Командой Пуск, выдаваемой с блока 15 управления с клавиатуры, включается S работу генератор импульсов 20, а через элемент ИЛИ 18 триггер 19

устанавливается в единицу, и на элемент И 1 цифровой системы управления скоростью, элемент И 10 вычислительного блока поступают сигналы разрешения, пропускающие на счетчик 2 цифровой системы управления импульсы с импульсного датчика 6 скорости и на счетчик 11 вычислительного блока импульсы с делителя частоты 21. По переднему фронту сигнала разрешения формирователь импульсов 22 вырабатывает импульс, обнуляющий счетчики 2 и 11 и подготавливающий их к работе. В дальнейшем сигнал -разрешения поступает с блока 4 управления скоростью после выдачи на двигатель 23 управляющих воздействий. После накопления в счетчике 2 цифровой системы управления скоростью количества импуль- - сов, определяемого коэффициентом . пересчета счетчика 2,, а также после переполнения счетчика 11 вычислительного блока (последнее возможно при малых скоростях движения двигателя 23 в момент его запуска), на триггер 19 блока управления 5 через элемент ИЛИ 17 поступает сигнал, устанавливающий триггер 19 в нуль, после чего элемент И 1 цифре- ., вого устройства управления и элемент И 10 вычислительного блока не про.пускают импульсы на счетчики 2 и 11.

30

35

40

45

50

55

в вычислительном блоке 3 вычисляется значение скорости вращения двигателя 23 по формуле

W К -гп

где К ---- - величина, постоянная для данного устройства, значение ее хранится в блоке памяти 14;

f - частота следования импульсов с делителя частоты 21;

Z - число импульсов, поступающее с импульсного датчика 6 скорости за один оборот вала двигателя 23; m - число импульсов, накопившееся, в счетчике 2 (коэффициент пересчета);

п - число импульсов, накопившееся в сч-етчи- ке 1 1.

; В делителе 7 вычислительного блока 3 согласно формуле (1) происходит деление содержимого счетчика 2 (т) на содержимое счетчика 11 (п). Затем в умножителе 8 результат деления умножается на коэффициент К, хранящийся в блоке памяти 14. В вычи тающем блоке 9 определяется разность между скоростью вращения, после вычисления поступающей из умножителя 8 и уставкой скорости вращения, находящейся в регистре памяти 16. Вычитающий блок производит вычитание с заданной точностью, необходимой для установки скорости вращения двигателя 23. Сигнал разности с вычитающего блока 9 поступает в блок 12 формирования коэффициентов пересчета, в который по поступающей разности однозначно определяется значение коэффициента пересчета, что также позволяет повысить быстродействие устройства. .

В качестве блока формирования коэффициентов пересчета используется постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) на микросхеме 556 РТ4. На входную шину (шину адреса) подается разность с вычитающего блока 9, с выходной шины (шины данных) снимается соответствующее разности значение коэффициента пересчета.

12183674

Коэффициент пересчета, находящийся в обратно пропорциональной зависимости от разности с вычитающего блока 9, поступает затем на счет5 чик 2.

Синхронизация работы вычислительного блока происходит следующим образом. Так как делитель 7, умножитель 8 и вычитающий блок 9 должны рабо10 тать последовательно, то каждое из перечисленных устройств начинает свою работу при поступлении на его вход переднего фронта импульса разрешения работы, и, в свою очередь, после вы15 полнения соответствующих операций формирует на выходе импульсы разрешения работы последующих устройств.

Разность из вычитающего блока 9 .

2Q поступает на блок 4 управления скоростью, который преобразует цифровую величину в широтно-импульсный сигнал. Сигнал вызывает необходимое изменение скорости двигателя 23,

25 после чего цикл управления повторяется.

Формула изобретения

30

1. Цифровое устройство для управ- . ления скоростью двигателя, содержащее двигатель, импульсный датчик скорости, соединенный с валом двигателя, первый счетчик импульсов, блок уп- равления и блок широтно-импульсного

35 модулятора для управления скоростью . двигателя, отличающееся о тем, что, с целью уменьшения времени регулирования скорости вращения двигателя в устройстве, в него вве-

40 даны первый и второй элементы И, второй счетчик импульсов и последовательно doeдинeнныe делитель, умножитель, вычитающий блок и блок формирования коэффициентов пересчета,

45 выход которого соединен с первым входом первого счетчика импульсов, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, третий вход - к первому выходу, блока управ50 ления, второй выход которого соединен с первым входом первого элемента И, подключенного вторым входом к выходу датчика скорости, первый выход первого счетчика импуль- .

55 сов соединен с первым входом блока упр авления, второй выход - с первым входом делителя, прдключенного вторым входом к первому выходу вто- .

рого счетчика импульсов, второй вы- ход которого соединен с вторым вхо- дом блока управления, первый вход второго счетчика импульсов подключен к первому выходу блока управления, второй вход - к выходу второго элемента И, первый и второй входы которого соединены с вторым и третьим выходами блока управления соответственно, первый выход блока широтно-импульсного модулятора для управления скоростью двигателя соединен с двигателем, второй выход - с третьим входом блока управления, а первый и второй входы - соответственно с первым и вторым выходами вычитающего блока и с вторым входо блока формирования коэффициентов пересчета, вход синхронизации-делителя импульсов соединен с четвертым выходом блока управления, а . второй- выход делителя - с вторым входом умножителя, второй выход которого соединен с вторым входом вычитающего блока, третий вход умножителя и вы:читающего блока подключены соответственно к пятым и шес- тым выходам блока управления, подключенного седьмым выходом к четвертым входам делителя и умножителя.

2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что блок управления содержит блок памяти, кла- i виатуру управления, регистр памяти, два элемента liTM, генератор цмпуль- сов, делитель импульсов, RS -триггер, первым выходом соединенный с вторым выходом блока управления, с формирователем импульсов, выход которого соединен с первым выходом блока управления, первый выход клавиатуры управления через регистр памяти подключен к индикатору и к шесто- му выходу блока управления, первый и второй входы блока управления через- первый элемент ИЛИ соединен с первым входом RS -триггера, вторым входом подключенный к выходу второ- го элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с третьим входом блока управления, а второй вход - с вторым выходом клавиатуры управления и с входом генератора импульсов, вы- ход которого подключен к седьмому выходу блока, управления и через делитель импульсов - к третьему выходу блока управления, выходы блока памяти соединены с пятым выходом блока управления, второй выход RS - триггера подключен к четвертому выходу блока управления.

риг.}

о

Изобретение относится к области систем управления, управляемых вычислит ель ньп4и устройствами, и предназначено для управления скоростью двигателя. Цель изобретения - уменьшение времени регулирования скорости вращения двигателя. Цифровое устройство для управления скоростью двигателя содержит счетчик с переменным коэффициентом пересчета, элемент И, вычислительный блок, блок управления скоростью, блок управления и импульсный датчик. В вычислительном блоке вычисляется значение скорости вращения двигателя по формуле ,т , m , 60«f W - k - , где k --- - величина, постоянная для данного устройства, значение ее хранится в устройстве; f - частота следования импульсов; Z - число импульсов, поступающее с датчика за один оборот вала игателя; m - число импульсов, накопившееся в счетчике с переменным коэффициентом пересчета; п - число импульсов, накопившееся в вычислительном блоке. 3 ил. S

/J

/4