Двухканальный цифроаналоговый следящий привод Советский патент 1991 года по МПК G05B15/02 

Фиг. I

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано при проектировании следящих систем и приборов автоматики.

Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения за счет увеличения диапазона регулирования.

На фиг. 1 и 2 приведены структурные схемы следящего привода и кривые, поясняющие его работу.

Устройство (фиг. 1) содержит цифровой задатчик 1. регистр 2, цифроаналоговый преобразователь 3 грубого отсчета, анализатор 4 кода точного отсчета, корректор 5 кода точного отсчета, цифроаналоговый преобразователь б точного отсчета, сумматор 7 грубого отсчета, селектор 8 ошибки, усилитель 9, двигатель 10, редуктор 11, нагрузку 12, датчик 13 грубого отсчета, первый 14 и второй 15 датчики точного отсчета, коммутатор 16 датчиков точного отсчета и сумматор 17 точного отсчета.

В качестве цифрового задатчика 1 может быть использовано любое цифровое вычислительное устройство или ЦВМ, которые выдают на своих выходах управляющую информацию в виде цифрового двоичного кода, сопровождаемого импульсами Разрешение записи, меняющимися с тактовой частотой смены информации.

Выходы группы старших разрядов регистра 2 соединены с входами цифроаналого - вого преобразователя 3 грубого отсчета. В эту группу в общем случае может входить часть разрядов группы младших разрядов регистра 2. Выходы группы младших разрядов регистра соединены с входами циф- роаналогового преобразователя 6 точного отсчета, причем выход старшего разряда этой группы соединен через корректор 5 кода точного отсчета, выполненный в виде управляемого инвертора, а выходы двух старших разрядов этой группы - с входами анализатора 4 кода точного отсчета, выпол- ненногб в виде схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Селектор 8 - устройство, функциональное назначение которого производить оценку уровня сигнала на выходе сумматора 7 грубого отсчета и в зависимости от сравнения этого уровня с наперед заданной пороговой величиной подключать вход усилителя 9 к выходу сумматора 7 грубого или сумматору 17 точного отсчетов.

Вал двигателя 10 через редуктор 11, имеющий измерительные валы грубого и точного отсчетов, механически соединен с нагрузкой 12, На измерительном валу грубого отсчета редуктора 11 установлен датчик 13 грубого отсчета (потенциометр), на

измерительном валу точного отсчета редуктора 11 установлены первый 14л второй 15 датчики точного отсчета (потенциометр), электрические нули которых развернуты друг

относительно друга на 180°. Передаточное число редуктора 11 между измерительными валами точного и грубого отсчетов равно двоичному числу 2, где 2 - отношение цены в угловой мере старшего разряда кода грубого

0 отсчета регистра 2 к цене старшего разряда кода точного отсчета регистра 2.

Привод работает следующим образом. 1.Режим больших рассогласований . Задающий угол от цифрового задатчика

5 1 в виде цифрового кода, сопровождаемого сигналом разрешения записи, поступает на вход регистра 2. Группа старших разрядов кода преобразуется в аналоговую величину и поступает на первый вход сумматора 7

0 грубого отсчета, на второй вход которого поступает напряжение с датчика 13 грубого отсчета, установленного на выходном валу грубого отсчета редуктора 11. Сигнал ошибки грубого отсчета поступает на вход селек5 тора 8 ошибки, где анализируется его абсолютная величина.

Для оговоренного режима большого рассогласования эта величина превышает заранее заданную пороговую величину, по-

0 этому по результату их сравнения к входу усилителя 9 подключается выходной сигнал сумматора 7 грубого отсчета, т.е. ошибка грубого отсчета, Сигнал с выхода усилителя 9 поступает на двигатель 10, который, отра5 батывая ошибку рассогласования, разворачивает нагрузку 12.

По мере отработки рассогласования следящим приводом сигнал ошибки грубого отсчета уменьшается до величины, которая

0 меньше заранее заданной пороговой величины, установленной в селекторе 8 ошибки. Эта пороговая величина выбрана из условия, что если текущая ошибка грубого отсчета становится меньше ее, то следящий

5 привод переходит на работу в следующий режим.

2. Режим малых рассогласований. В этом режиме через селектор 8 ошибки на вход усилителя 9 подается ошибка с сум0 матора 17 точного отсчета. Управляющее воздействие в виде сигнала с группы младших разрядов кода регистра 2 (сигналы а, б, в, г на фиг. 2) поступает на вход цифроана- логового преобразователя 6 точного отсче5 та, причем старший разряд (сигнал г) поступает через корректор 5 кода точного сигнала, представляющий собой управляемый инвертор. Сигнал управления вырабатывается схемой ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - анализатором 4 кода точного отсчета, на

вход которого поданы выходы старших разрядов этой группы кода (сигналы в, г на фиг. 2). Образуется сигнал д (фиг. 2), а сигнал г корректором преобразуется в сигнал е (при отсутствии сигнала д происходит инверсия сигнала г).

График Ue (тонкая линия) соответствует зависимости выходного сигнала цифроэна- логового преобразователя б точного отсчета при отсутствии корректора 5 кода точного отсчета. При работе корректора 5 кода точного отсчета график преобразуется в зави - сймость Ue (показана на фиг. 2 жирной линией). Этот график получается суммированием значений сигналов а.б, в, е, взятых со своей ценой каждый. Такой сигнал поступает на первый вход сумматора 17 точного отсчета, на второй вход которого сигнал поступает через коммутатор 16 датчиков точного отсчета от первого 14 или второго 15 датчиков точного отсчета в зависимости от управляющего сигнала анализатора 4 кода точного отсчета (сигнал д на фиг. 2).

На фиг. 2 показана зависимость выходных сигналов Ui4, Uis, Die. Смещение графиков Un и Uis относительно друг друга вдоль оси абсцисс определено их взаимным разворотом на 180°, а взаимное расположение относительно графика задающих кодов и выходного напряжения цифроаналогово- го преобразователя 6 точного отсчета принято условно для случая рассогласования, равного нулю.

Сигнал, поступающий на второй вход сумматора 17точного отсчета, представляет собой отрезки этих графиков, выделенные жирной линией, поочередное включение которых определяется выходным сигналом анализатора 4 кода точного отсчета (сигнал д на фиг. 2). Иными словами, выходной сигнал анализатора 4 кода точного отсчета определяет, сигнал какого потенциометра обратной связи будет подан в данный момент для получения сигнала ошибки точного отсчета.

Таким образом, при определенных значениях входного кода одновременно происходит изменение выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 6 точного отсчета и переключение сигнала обратной связи с одного потенциометра точного отсчета на другой. Этим обходится имеющий место разрыв выходной зависимости сигнала обратной связи каждого потенциометра при нахождении его движка вне рабочей зоны.

Ошибка рассогласования точного отсчета с выхода сумматора 17 точного отсчета поступает на вход селектора 8 ошибки и контур следящего привода замыкается путем, рассмотренным выше для случая отработки ошибки грубого отсчета.

Для исключения ошибок масштабирования цифроаналоговые преобразователи

запитываются от одного и того же источника, как и потенциометры обратной связи.

Практически реализация двухканально- го цифроаналогового следящего привода мощностью 13 Вт в соответствии с данным

устройством с использованием в качестве датчика точного отсчета двух потенциометров кругового вращения типа СП5-21 Б, уста- новленных с редукцией i 16(2 ) по отношению к потенциометру грубого отсчета вместо обычно применяемых индукционных датчиков типа СКВТ, позволяет при неограниченном угле поворота вала точного отсчета упростить конструкцию редуктора, уменьшить его массогарабитные характеристики и обеспечить точность слежения в режиме отработки постоянной скорости вращения нагрузки не хуже 3-5 угл.мин.

Формула изобретения

Двухканальный цифроаналоговый следящий привод, содержащий цифровой за- датчик, цифроаналоговый преобразователь точного отсчета, коммутатор датчиков точного отсчета, последовательно соединенные усилитель и двигатель, вал которого соединен с редуктором, выходной вал которого соединен с нагрузкой, датчик грубого отсчета соединен с первым суммирующим входом сумматора грубого отсчета, второй

суммирующий вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя грубого отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения за счетувеличения диапазона регулирования, в привод введены регистр, анализатор кода точного отсчета , корректор кода точного отсчета . селектор ошибки, два датчика точного отсчета и сумматор точного отсчета, выход которого

соединен с первым входом селектора ошибки, второй вход которого соединен с выходом сумматора грубого отсчета, а выход соединен с входом усилителя, информационный выход и выход разрешения записи

цифрового задатчика соединены с соответствующими одноименными входами регистра, выходы старших разрядов которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя грубого отсчета, выход

старшего разряда группы выходов младших разрядов регистра соединен с информационным входом корректора кода точного.отсчета, выход которого соединен с соответствующим входом цифроаналогового преобразователя точного отсчета, остальные входы которого соединены с соответствующими выходами группы выходов младших разрядов регистра, два старших разряда группы выходов младших разрядов которого соединены с соответствующими входами анализатора кода точного отсчета, выход которого соединен с управляющими входами корректора кода точного отсчета и коммутатора датчиков точного отсчета, выход которого соединен с первым суммирую- , щим входом сумматора точного отсчета ,

г

второй суммирующий вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя точного отсчета, измерительный вал грубого отсчета редуктора соединен с датчиком грубого отсчета, а измерительный вал точного отсчета соединен через первый и второй датчики точного отсчета, электрические нули которых развернуты на 180°, с соответствующими информационными входами коммутатора датчиков точного отсчета.

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано при проектировании следящих систем и приборов автоматики. Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения за счет увеличения диапазона регулирования. Устройство содержит цифровой задатчик 1, регистр 2, цифроаналоговый преобразователь 3 грубого отсчета, анализатор 4 кода точного отсчета, корректор 5 кода точного отсчета, цифроаналоговый преобразователь 6 точного отсчета, сумматор 7 грубого отсчета, селектор 8 ошибки, усилитель 9, двигатель 10, редуктор 11, нагрузку 12, датчик 13 грубого отсчета, первый 14 и второй 15 датчики точного отсчета, коммутатор 16 датчиков точного отсчета и сумматор 17 точного отсчета. Положительный эффект изобретения основан на установке двух датчиков точного отсчета, электрические нули которых развернуты на 180°, и одновременной коммутации входного сигнала и сигналов датчиков точного отсчета. 2 ил. fe

U

И

S

А

S

./

Угол

е д г 6

е„

Угол

Фиг. 2