Цифровой регулятор частоты вращения Советский патент 1990 года по МПК G05B11/00 

Фиг1

Изобретение относится .к устройствам регулирования и может быть использовано для регулирования частоты вращения коленчатого вала двигателей передвижных электрических станций (ПЭС) и электроагрегатов.

Цель изобретения - повышение качества регулирования.

На фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового регулятора частоты вращения; на фиг. 2 - эпюры сигналов на входах блоков.

Цифровой регулятор частоты вращения (фиг„ 1) содержит частотный датчик 1 обратной связи, пеовую 2 и вторую 3 линии задержки, задатчик частоты вращения, реверсивный сметчи 5, задатчик 6 точности регулирование цифровой компаратор 7. первый 8 и второй 9 элементы И, блок 10 управления шаговым двигателем, шаговый двигатель 11, первый 12 и второй 13 КЗ-триггеры, третий элемент И 1, генератор 15 импульсов,, четвертый 16 и пятый 17 элементы И.

Цифровой регулятор работает еле- щующим образом.

При пуске двигателя начинает раскручиваться коленчатый вал и датчик 1 выдает импульсы, интервалы между которыми определяют длительность цикла регулирования. В момент появления первого импульса на выходе датчика 1 триггер 12 меняет свое состояние, на его инверсном выходе сигнал исчезает и элемент И 16 оказывается закрытым по первому входу. В результате импульсы с выхода генератора 15 не проходят на выход элемента И 1б„ Далее с некоторой задержкой появляется сигнал на выходе первой линии 2 задержки и происходит сброс счетчика 5 С поступлением импульса с выхода второй линии 3 задержки в счетчик 5 заносится код заданной частоты вращения и происходит запуск счетчика. Одновременно меняют свое состояние триггеры 12 и 13 и на их инверсных выходах появляются сигналы. При этом открываются элементы И 16, I и импульсы с выход генератора 15 поступают на вход счетчика 5j который функционирует з режиме вычитания. На выходе счетчика 5 имеет место код разности числа импульсов, поступивших с выхода генератора 15t и заданного числа оборотов.

5

0

5

0

5

0

5

Пусть частота вращения регулирую щего двигателя меньше заданной (фиг, 2, интервал времени г., - ц).. В этом случае в процессе счета возникает ситуация, когда код разности на выходе счетчика 5 становится равным нулю и появляется сигнал на его втором выходе. При этом триггер 13 меняет свое состояние. Смгнал на инверсном выходе исчезает, закрывая элемент И 14, а на прямом выходе появляется, открывая элемент И 17- В результате счетчик 5 переводится в режим сложения и код на его выходе начинает возрастать. Если код на выходе счетчика 5 становится больше кода допустимой нестабильности, который выдан задатчиком 6, то на выходе компаратора 7 появляется сигнал. Этот сигнал подготавливает по первому входу элемент И Э, который уже подготовлен по третьему входу сигналом с прямого выхода триггера 13- При поступлении очередного импульса от датчика 1 на второй вход элемента И 9 он открывается и на второй вход блока 10 управления проходит импульс. С второго выхода блока 10 управления выдается команда на шаговый двигатель 11 для корректировки подачи топлива в сторону увеличения. При этом исполнительный орган (шаговый двигатель) отрабатывает один корректировочный импульс и перемещает на один шаг рейку топливного насоса. Если коррекции недостаточно, то при поступлении очередных импульсов с выхода датчика 1 процесс многократно повторяется до момента (фиг. 2линтер- вал t-j - t3)s когда код разности на выходе счетчика 5 станет меньше кода допустимой нестабильности. В этом случае сигнал на выходе компаратора 7 исчезает и элементы И 8, 9 закрываются по первому входу. Сигналы на выходы блока 10 не поступают и какой- либо коррекции подачи топлива шаговым двигателем 11 не производится.

При увеличении частоты вращения за пределы заданной интервалы между импульсами на выходе датчика 1 уменьшаются. Число импульсов с выхода элемента И k уменьшается. Сигнал на втором выходе счетчика 5 не появляется и счетчик 5 работает в рениме вычитания. Если превышение частоты вращения больше допустимой нестабильности, то к концу цикла на выходе

счетчика 5 код разности останется больше кода допустимой нестабильност и на выходе компаратора 7 имеет мае- то сигнал, подготавливающий элемент И 8 по первому входу. По третьему входу элемент И 8 подготовлен сигналом с инверсного выхода триггера 13. Поэтому при появлении очередного импульса на выходе датчика 1, который поступает на второй вход элемента И 8, последний пропускает на первый вход блока 10 управления сигнал. С первого выхода блока 10 выдается команда на первый вход шагового двигателя 11 для корректировки подачи топлива в сторону уменьшения. Шаговый двигатель 11 перемещает рейку топливного насоса на один шаг. Если такой корректировки недостаточно для. того, чтобы частота вращения вошла в зону допуска, то коррекция повторяется до тех пор, пока код разности на выходе счетчика 5 в конце цикла измерения не станет меньше кода допустимой нестабильности.

Датчик 1 обратной связи устанавливается на валу топливного насоса и может быть выполнен в виде диска с отверстиями, через которые засвечивается фотодиод, подключенный в цепь формирователя импульсов. Частота следования импульсов прямо пропорцио .нальна частоте вращения коленчатого вала двигателя. В качестве исполнительного органа возможно использование, например, шагового двигателя, управление которым осуществляется посредством известных схем.

Таким образом, регулятор частоты вращения обеспечивает непрерывное регулирование с высокой точностью, превосходя при этом прототип по качеству регулирования вследствие исключения возможности перерегулировани .за счет соизмерения регулирующего воздействия с величиной рассогласования текущей и заданной частот вращения, т.е. сигнал на подачу регулирующего воздействия на шаговый двигатель 11 поступает лишь в том случае когда на выходе счетчика 5 появляется код рассогласования текущей и заданной частот вращения, превышающий код рассогласования, соответствующий единичному управляющему воздействию.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения Цифровой регулятор частоты враще-: ния, содержащий генератор импульсов, два RS-триггеоа, два элемента И, реверсивный счетчик и частотный датчик обратной-связи, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования, введены три элемента И, две линии задержки, цифровой компаратор, задатчик частоты вращения, задатчик точности регулирования, блок управления шаговым двигателем и шаговый двигатель, выход задатчика частоты вращения подключен к входу установки исходного состояния реверсивного счетчика, соединенного информационным выходом с первым информационным входом цифрового компаратора, подключенного вторым информационным входом к выходу задатчика точности регулирования, а выходом Больше - ; первым входам первого и второго элементов И, соединенных вторыми входами с выходом частотного датчика обратной связи, входом первой линии задержки и входом установки в единичное состояние первого RS-триггера, а выходами через блок управления шаговым двигателем - с входом шагового двигателя, выход первой линии задержки подключен к входу сброса реверсивного счетчика и через вторую линию задержки - к входу записи реверсивного счетчика и входам установки в нулевое состояние RS- триггеров, вход установки в единичное состояние второго RS-триггера соединен с выходом займа реверсивного счетчика,, его инверсный выход - с третьим входом первого элемента И и первым входом третьего элемента И, подклоченного выходом к вычитающему входу реверсивного счетчика, инверсный выход первого RS-триггера и выход генератора импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами четвертого элемента И, подключенного выходом к второму входу третьего элемента И, прямой выход второго RS-триггера соединен с третьим входом второго элемента И и первым входом пятого элемента И, подключенного вторым входом к выходу четвертого элемента И, а выходом - к суммирующему входу реверсивного счетчика.й

T2 X« X2

Изобретение относится к устройствам регулирования и может быть использовано для регулирования частоты вращения коленчатого вала двигателей передвижных электрических станций и электроагрегатов. Цель изобретения - повышение качества регулирования. Цифровой регулятор частоты вращения содержит датчик 1 обратной связи, первую 2 и вторую 3 линии задержки, реверсивный счетчик 5, первый 8 и второй 9 элементы И, блок 10 управления шаговым двигателем, первый 12 и второй 13 RS-триггеры, третий элемент И 14, генератор 15 импульсов, четвертый 16 и пятый 17 элементы И. Цель изобретения достигается за счет введения задатчика 4 частоты вращения, задатчика 6 точности регулирования, цифрового компаратора 7, шагового двигателя 11, элементов И 14, 16 и 17. 2 ил.

и

xw

ra A5

Фиг. 2