Аналого-цифровая следящая система Советский патент 1989 года по МПК G05B13/02 

&1

fisd

D1

S5

Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано в следящих приводах моделируюпшх стендов.

. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования угловых перемещений и повышение надежности системы

На фиг.1 приведена функциональная схема системы; на фиг.2 - функционал

ная схема блока выделения ошибки; на фиг.З - графики, поясняющие работу системы.

Аналого-цифровая следящая система (фиг.1) содержит задатчик 1, блок 2 вьщелеНия ошибки, цифроаналоговый преобразователь 3, первый инвертирующий повторитель 4,аналоговмй коммутатор 5-, второй инвертирующий повто- .ритель 6, источник 7 эталонных напряжений, привод 8, преобразователь 9 угол-код, элемент 10 обратной связи, первый аналого-цифровой преобразователь 11, аналоговый сумматор 12, первый 13 и второй 14 компараторы, второй аналого-цифровой преобразователь 15, цифровой коммутатор 16 и элемент ИЛИ 17.

Блок 2 вьщеления ошибки (фиг.2) образуют цифровой сумматор 18, инверторы 19.1-19.п, элементы 20.1- 20.п ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и дополнитель ный инвертор 21.

Аналого-цифровая следящая система работает следзгкнцим образом.

Сигнал, по положению изменяющийся в пределах одного или нескс льких оборотов привода 8 как в одном, так и в противоположном направлениях, в цифровой форме с выхода задатчика 1 поступает через инверторы 19 на входы В , В,..., БП цифрового сум- .матора 18.

На вторые входы А4, А,..., ,и АП,| сумматора 18 поступает текущее значение кода с выхода преобразователя 9, характеризующее угол поворота выходного вала привода 8 в пределах одного оборота, и через цифровой коммутатор 16 значение кода с выхода аналого-цифрового преобразователя 11 или 15, характеризующее число полных оборотов выходного вала привода 8. На выходе элементов 20 формируется текущее значение кода разности между кодом задатчика 1 и кодом /обратной связи (кодов с выходов преобразователя 9 и цифрового коммутатора 16).

Текущее значение сигнала ошибки, получаемой на выходах элементов 20, подключенных к выходам Si, S 5...

р-и

, Sn сумматора 18, условно разбивается па две составляющие. Первая составляющая (сигнал малой ошибки) с выходов S, ... , ..,, SP (число которых выбирается из условия обеспечения максимальной скорости перемещения привода) цифрового сумматора 18 проходит через элементы 20 и цифроаналоговый преобразователь 3, преобразуясь в аналоговую форму, и непосредственно поступает на первый, а через инверти- рукмций повторитель 4 - на второй информационные входы коммутатора 5. Вторая составляющая (сигнал больЩой ошибки) с выходов Sp+ , Spta,..., S старших разрядов сумматора 18, проходя через элементы 20 и многовходо- вый элемент 22, формирует первый 2 логический уровень (потенциал) управ- ления коммутатором 5, вторым 2 сигналом управления которым является выход знакового разряда сумматора 18. В зависимости от комбинации сформированных цифровых сигналов на выходе знакового разряда цифрового сумматора 18 и на выходе элемента 22 на вход управления привода 8 подключается прямой или проинвертиро- ванный сигнал с выхода цифроаналого- вого преобразователя 3 либо прямое или проинвертированное напряжение с первого выхода источника 7. В первом случае обеспечивается регулирование в обоих направлениях перемещения привода 8 в пределах от минимальной до максимальной скоростей отработки, в другом случае - перемещение привода 8 также в обоих направлениях, но только с максимально допустимой скоростью отработки.

0

5

При этом, когда сигнал ошибки велик (на втором управляющем выходе блока 2 присутствует высокий логический уровень), в зависимости от знака этой ошибки (на первом управляющем выходе блока 2 присутствует уровень . логического нуля или уровень логической единицы) к приводу 8 через третий или четвертый вход коммутатора 5 подключается прямой или проинвертирован- ный сигнал с выхода источника 7, в противном случае через первый и второй входы коммутатора 5 - прямой или

5.

проинвертироваиный сигнал с выхода цифроаналогового преобразователя 3, и привод 8, перемещаясь в одном направлении (когда сигнал на первом управляющем выходе равен логическому нулю) и в противоположном (когда сигнал равен логической единице), отрабатывает сформированный сигнал ошибки. В результате, когда ошибка сие- темы велика, привод отрабатывает ее с максимальной скоростью, что обеспечивает высокую динамику системы. Как только сигнал ошибки становится меньше выбранной величины, подключается цифровой контур управления, обеспечивающий высокую статическую точност системы.

Для формирования кода обратной связи, пропорционального одному или нескольким полным оборотам привода 8, как в одном, так и в другом направлениях перемещения сигнал с выхода элемента 10 обратной связи (многооборотного потенциометра) непосредст венно преобразуется в код количества оборотов привода 8 с помощью аналого цифрового преобразователя 11, работающего в режиме с отставанием на 1/4 оборота, а суммарный сигнал эле- мента 10 и напряжения заставки, выбранного равным Uflg /4, где Uog, - напряжение элемента 10, соответствующее 1/4 оборота привода 8 снимаемого с выхода аналогового сумматора 12, преобразуется в код количества оборо тов привода 8 с помощью аналого-цифрового преобразователя 15,-работающего в режиме опережения (фиг.З). При этом предлагаемая схема построе- на таким образом, что в то время, когда на выходе старшего разряда преобразователя 9 присутствует, уровень логического нуля, на сумматор 18 с помощью Kot-iMyTaTopa 16 поступает выходной код аналого-цифрового преобразователя 15, сохраняющий свое значение в этот промежуток неизменным, а код на выходе аналого- цифрового преобразователя 11 пере- ходит из предьщущего состояния в пос ледукмцее, и, наоборот, когда на выходе старшего разряда преобразователя 9 присутствует высокий уровень, на сумматор 18 поступает выходной код аналого-цифрового преобразовател 11, сохраняниций свое значение в этот промежуток неизменным, а код на вы- ходе аналого-цифрового прербразова

Q 5

0 5 Q ,. л

5

5

1526

теля 15 переходит из предыдущего состояния в последующее, что обеспечивает исключение неоднозначности считывания кода обратной связи, т.е. кода количества оборотов, с кодом преобразователя 9.

В результате при перемещении привода 8 в пределах каждого оборота в положительной области код количества оборотов всякий раз увеличивается на единицу, т.е. становится равным

00...000, 00...001, 00...010

01 ... 111, а в отрицательной области уменьшается на единицу, т.е. принимает значения 11 ... 111, 11 ... 110, 11...101, 11...100, 10...000 (фиг.З).

При работе по такому алгоритму в системе формируется абсолютный отсчет количества оборотов методом считывания, что значительно увеличивает метрологическую надежность следящего регулирования, так как это старшие разряды, цена ошибки при формировании которых вЬ1сокая. Но и такой повышенной надежности может оказаться недостаточно. Поэтому в систему, в которой из-за многооборотности трудно установить механические упоры или электромеханические выключатели, введены электронные ограничители. При этом сигнал, определяющий границы диапазона перемещения привода 8, формируется также из сигнала элемента 10 обратной связи путем постоянного сравнения с уровнями напряжений, за- даваемьми в блоке 7. При этом если сигнал обратной связи становится большим или меньшим заставок, присутствующих на выходах блока 12, срабатывает (переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы) соответствующий из компараторов 13 и 14, сигналы с выходов которых через элемент РШИ 17 поступают на вход коммутатора 5, перекрывая доступ информационным сигналам на вход привода 8 и осуществляя его останов.

Таким образом, по сравнению с известной предлагаемая система позволяет расширить диапазон регулирования с одного до задаваемого числа оборотов и обеспечить защиту следящего привода путем ограничения диапазона перемещений. Формула изобретения

1. Аналого-цифровая следящая система, содержащая последовательно соединенные задатчик, блок выделения ошибки и цифроаналоговый преобразователь, к второму входу блока выделения ошибки через преобразователь угол-код подключен первый выход привода, второй выход котор.ого через элемент обратной связи соединен с первьм входом аналогового сумматора, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования угловых перемещений и повышения надежности системы, введены первый и второй инвертирующие повторители, аналоговый и хщфровой коммутаторы, первый и второй аналого- цифровые преобразователи, первый и второй компараторы, элемент ИЛИ и источник эталонных напряжений, вы- .ход цифроаналогового преобразователя подключен к первому информационному входу аналогового коммутатора и через первый инвертируюпщй повторитель к второму информационному входу аналогового коммутатора, соединенного третьим информационным входом с первым выходом источника эталонных напряжений, который соединен через второй инвертирующий повторитель с четвертым информационным входом аналогового коммутатора, подключенного первьм и вторым управляющими входами к второму и третьему выходам блока выделения ошибки, входом разрешения - к выходу элемента ИЛИ, а выходом - к входу привода, выход элемента обратной связи соединен с первы ш входами первого и второго компараторов и через первый аналого- цифровой преобразователь с первым информационным входом цифрового коммутатора, к второму информационному входу которого через второй аналого- цифровой преобразователь подключен

выход аналогового сумматора, соединенного вторым входом с вторым выходом источника эталонных напряжений, третий и четвертый выходы которого подключены к вторым входам соответственно первого и второго компараторов, соединенных выходами с входами элемента ИЛИ, управляющий вход цифрового коммутатора подключен к выходу старшего разряда преобразователя угол-код, а выход - к третьему входу блока вьщеления ошибки.

2. Система по п.1,отлича- ю щ а я с я тем, что блок выделения ошибки содержит цифровой сумматор, инверторы в количестве, равном числу разрядов цифрового сумматора, дополнительный инвертор, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ в количестве,,равном числу разрядов цифррвого сумматора, и элемент ИЛИ, первый вход блока выделения ошибки через инверторы соединен, с первой группой входов цифрового сумматора, вторая группа входов которого является вторым входом блока выделения ошибка , а выход знакового л разряда цифрового сумматора подключен к его входу переноса, второму выходу блока вьщеления ошибки и через дополнительный инвертор к первым входам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, соединенным вторыми входами с выходами цифрового сумматора, выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подключенные к выходам младших разрядов цифрового сумматора, являются первым выходом блока выделения опшбки, а выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, соединенные с выходами старших разрядов цифрового сумматора, через элемент ИЛИ подключены к третьему выходу блока выделения ошибки.

OmfutfomeatHaii ofaaemt неремещемия

«i .ci

i:| § |§

ii II tl

«i i

ffo ff UfnejjtHan fi/jac/nt fepeMeufeHue

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в следящих приводах моделирующих стендов. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования угловых перемещений и повышение надежности системы. Аналого-цифровая следящая система содержит задатчик 1, блок 2 выделения ошибки, цифроаналоговый преобразователь 3, первый инвертирующий повторитель 4, аналоговый коммутатор 5, второй инвертирующий повторитель, источник 7 эталонных напряжений, привод 8, преобразователь 9 угол-код, элемент 10 обратной связи, первый аналогоцифровой преобразователь 11, сумматор 12, первый 13 и второй 14 компараторы, второй аналого-цифровой преобразователь 15, цифровой коммутатор 16, элемент ИЛИ 17. Цель изобретения достигается за счет введения элементов и блоков 4-11, 13-17. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.