Двухотсчетный следящий привод Советский патент 1991 года по МПК G05B11/01 

ел

со ел

тервала, экстраполятор 22, источник 23 опорного напряжения, повто- i

ригель 2k и инвертор 2-5. 1 з.п. ф-лы, 4 ил„

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано при разработке следящих систем при постоянной частоте обмена дискретной управляющей информацией. Целью изобретения является повышение точности работы двухотсчетного следящего привода при пониженной тактовой частоте. Привод содержит задатчик 1 входного воздействия, делитель 2, регистр 3 цифроаналоговый преобразователь 4 грубого отсчета, сумматор 5 грубого отсчета, датчик 6 обратной связи грубого отсчета, корректор 7 кода точного отсчета, цифроаналоговый преобразователь 8 точного отсчета, селектор 9, усилитель 10, двигатель 11, редуктор 12, нагрузку 13, сумматор 14 точного отсчета, коммутатор 15, первый 16 и второй 17 датчики обратной связи точного отсчета, анализатор 18 кода точного отсчета, блок 19 выделения первого тактового интервала, блок 20 определения знака заданной скорости, блок 21 определения четности тактового ин(Л

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано при разработке еле дящих систем.при постоянной частоте обмена дискретной управляющей формацией.

Целью изобретения является-повышение точности работы двухотсчетно- го следящего привода при пониженной тактовой частоте.1

На фиг, 1 представлена структурная схема при вода на фиг, 2 - структурная схема и временные диаграммы

работы блока выделения первого так- i.

тового интервала , на фиг„ 4 - иллюстрация работы привода,

Двухотсчетный следящий привод содержит задатчик 1 входного воздействия, делитель 2, регистр 35 цифро- аналоговый преобразователь 4 грубого отсчета, сумматор 5 грубого отсчета, датчик 6 обратной связи грубого отсчета5 корректор 7 кода точного отсчета, цифроаналоговый преобразователь 8 точного отсчета селектор 9 усилитель 10s двигатель 11, редуктор 12, нагрузку 13, сумматор 14 точного отсчета, коммутатор 15, первый 16 и второй 17 датчики обратной связи точного отсчета5 анализатор 18 кода точного отсчета, блок 19 выделения первого тактового интервала, блок 20 определения знака за данной скорости, блок 21 определения четности тактового интервала, экстраполятор 22, источник 23 опорного напряжения, повторитель 2k и инвертор 25

Блок 19 выделения первого тактового интерзала (фиг.2) содержит управляющий вход 26, информационный вход 27, первый D-триггер 28„ элеме ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29япервый30 и второй 31 инверторы,второй D-триггер 32,вход 33 опорного напряжения, второй 3 и первый 35 токозадающие резисторы

В качестве корректора 7 кода точного отсчета может быть использован управляемый инвертор.

Анализатор 18 кода точного отсче реализуется схемой ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Реализация экстраполятора 22 приведена в известном приводе.

В качестве блока 20 определение знака заданной скорости используется D-триггер. .

В качестве блока 21 определения четности тактового интервала может быть использован одноразрядный счетчик.

Устройство работает следующим образом.

Режим больших рассогласований.

Задающий угол в виде цифрового управляющего воздействия поступает на вход регистра 3 и сопровождается импульсами тактовой частоты, поступающими на тактовый вход. Группа старших разрядов кода (грубый отсчет) преобразуется в аналоговую величину цифроаналоговым преобразователем k грубого отсчета и поступает на второй вход сумматора 5 грубого отсчета. На первый вход сумматора 5 грубого отсчета поступает напряжение с датчика обратной связи 6 грубого отсчета - с движка потенциометра, установленного на измерительном валу грубого отсчета редуктора 12. Сигнал рассогласования грубого отсчета- с ; выхода сумматора 5 грубого отсчета поступает на первый вход селектора 9, где анализируется его абсолютная величина. -Для режима большого paccoi- ласования эта величина превышает заранее заданную пороговую величину и поэтому по результату их сравнения к входу усилителя 10 селектором 9 подключается выходной сигнал сумматора 5 грубого отсчета. Сигнал с выхода усилителя 10 поступает на двигатель 11, который, отрабатывая сигнал рассогласования, разворачивает валы всех датчиков обратной связи и нагрузку 13.

По мере отработки рассогласования следящим приводом сигнал рассогласования грубого отсчета на выходе сумматора 5 грубого отсчета уменьшается до величины, которая меньше заранее заданной пороговой величины, установленной в селекторе 9. Эта порогел

вая величина выбрана из условия: если текущая ошибка грубого отсчета становится меньше ее, то рассогласование следящего привода меньше линейной зоны канала точного отсчета. В этом случае следящий привод пере-, ходит на работу в следующий режим. Режим малых рассогласований В этом режиме селектор 9 подклю-. чает к входу усилителя 10 выходной сигнал сумматора 1 точного отсчета. Сигнал рассогласования в канале точного отсчета на выходе сумматора И образуется при вычитании из выходного сигнала цифроаналогового преобразователя 8 томного отсчета, прошедшего через экстраполятор 22, в результате чего ступенчатая форма сигнала превращается в линейно изменяющийся сигнал обратной связи точного отсчета, снимаемого с потенциометров-датчиков точного отсчета и коммутируемого коммутатором 15 на второй вход сумматора 1 точного отсчета. Полученный на выходе сумматора 1 точного отсчета сигнал рассогласования отрабатывается двигателем 11.

Применение в канале точного отсчета двух датчиков обратной связи вызвано тем, что измерительный вал точного отсчета редуктора 12 является многооборотным, при установке однооборотных потенциометров кругового вращения в определенных угловых положениях измерительного, вала будет происходить разрыв в выходном сигнале потенциометра. Для того, чтобы обойти эти разрывы и при этом не потерять информации о положении вала, точного отсчета, на нем установлены два датчика обратной связи - потенциометра9 развернутых друг относительно друга на 180 и запитанных вместе цифроаналоговым преобразователем 8 точного отсчета от одного источника 23 опорного напряжения, чем исключаются ошибки масштабирования. Выходной сигнал обоих датчиков точного отсчета поступает на вход коммутатора 15 управление которым происходит по сигналу анализатора 18 кода точного от счета, в результате чего на второй вход сумматора 1 точного отсчета поступает сигнал с того датчика точного отсчета, движок которого в данный момент находится в рабочей зоне

0053S°

Одновременно с переключением выходных сигналов датчиков обратной связи ного отсчета коммутатором 15 на вхо- , де сумматора 1 точного отсчета по тому же сигналу анализатора 18 кода точного отсчета происходит коррекция с помощью корректора 7 кода точного отсчета старшего разряда кода младJQ шей группы разрядов регистра 3 (кода управления точного отсчета), поступающего на вход цифроаналогового преобразователя 8 точного отсчета. Графики значений кодов, выходных сигналов

15 анализатора 18 и корректора 7, выходных напряжений цифроаналогового преобразователя 8 точного отсчета, первого 16 и второго 17 датчиков обратной связи точного отсчета и комму20 татора 15 для случая согласованного положения приведены на фиг.4.

Здесь управляющее воздействие в виде группы младших разрядов кода ре- 25 гистра 3 (сигналы a ,6,8). поступает на вход цифроаналогового преобразователя 8 точного отсчета, причем старший разряд - сигнал Ј поступает через корректор 7, представляющий 30 собой управляемый инвертор Сигнал управления корректором 7 нырабатыва ется схемой ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - анализатором 18, на вход которого поданы выходы двух старших разрядов ,„ этой группы кода сигналы { и 1 «На выходе анализатора 18 образуется сигнал J , а сигнал 1 корректором 7 преобразуется в сигнал & , при нулевом значении сигнала и происходит дп инверсия сигнала 1,

На фиг. k цифрами 1, 2S k, В показана относительная иэна, которую имеет каждый разряд кода точного отсчета регистра 3 при преобразо.ва 42 нии его в аналоговую величину. Гра-™ фик U. (тонкая линия) соответствует зависимости сигнала цифроэналого вого преобразователя 8 при отсутст- вии корректора 7. При работе корректора 7 график преобразуется в зависимость U, показанную на фиг„ k жирной линией. Этот график получается суммированием значений сигналов G , Ь , о, е взятых со своей ценой каждый. Такой сигнал, получается на выходе цифроаналогового преобразователя 8 точного отсчета и поступает на вход экстраполятора 22, с выхода которого после опера0

5

1

ции экстраполирования поступает на первый вход сумматора 1Й точного отсчета. На фиг. k показана также зависимость выходных сигналов датчиков обратной связи. Смещение графиков U {6 и U относительно друг друга вдоль оси абсцисс определено иХ взаимным разворотом на 180°, а взаимное расположение относительно графика задающих кодов и выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 8 точного отсчета принято условно для случая рассогласования по точному отсчету,- равному нулю. Сигнал, поступающий на второй вход сумматора 1, представляет собой отрезки этих графиков, выделенные жирной линией, поочередное включение которых коммутатором 15 опре- дэляется выходным сигналом анализатора 18 - сигналом 9- .

Введение экстраполятора 22 поз- в)эляет превратить ступенчатообраз- форму управляющего воздействия В| линейно изменяемую в течение каж- дрго тактового интервала, что существенно снижает уровень помехи нэ входе усилителя 10, в результа- тЬ чего повышается точность и плав- нЬсть работы привода.

Выходной сигнал экстраполятора 22 образуется путем сложения текущего значения с проинтегрированной рёзностью между текущим и предыдущим значениями выходного сигнала цифроаналогового преобразователя 8 трчного отсчета. Постоянная интегрирования равна тактовому интервалу. Для обеспечения получения непрерывного выходного сигнала экстраполятор 22 выполнен из двух одинаковых частей, выдающих сигнал поочередно, одна из которых в текущий момент участвует в образовании выходного сигнала, а в другой происходит обнуление интегратора и зарядка памяти уровнем выходного CHI нала цифроаналогового преобразователя 8 точного отсчета.

Для управления очередностью работы этих астей экстраполятора 22 первый вход соединен с выходом блока 21 определения четности тактового интервала.

Особенность работы экстраполятора 22 в двухотсчетном следящем приводе состоит в том, что при смене выходного сигнала анализатора

7005358

18 кода (при переключении датчиков обратной связи томного отсчета и корректировке входного кода цифро5 аналогового преобрааователя 8 точного отсчета) образуется дополнительный скачок выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 8 точного отсчета, направленный проto тив текущих скачков изменения сигнала, определяемых значением знака заданной скорости, и равный по величине половине опорного напряжения, запитывающего датчики обратной

15 связи точного отсчета и цифроана- логовый преобразователь 8 точного отсчета (фиг.4). Этот скачок выходного напряжения должен быть передан на первый вход сумматора Т точ20 ного отсчета черед экстраполятор 22 без изменения, так как на второй вход сумматора точного отсчета одновременно с выхода коммутатора 15 поступает точно такой же скачок на пряжения при коммутации выходных сигналов датчиков обратной связи точного отсчета, и только в этом случае не будет нарушена непрерывность в выдаче выходного сигнала рассог30 ласования с выхода сумматора k точного отсчета.

Для формирования указанного скачка выходного напряжения экстраполя- тора 22 к нему подведены половинные

35 значения опорного напряжения разных полярностей и управляющие сигналы от блока 19 выделения первого тактового интервала (при каждом изменении выходного сигнала анализатора 18

40 кода точного отсчета - при каждом переключении датчиков обратной связи точного отсчета) и от блока 20 определения знака заданной скорости.

45 Формула изобретения

старшего разряда цифроаналотового преобразователя точного отсчета, у остальные выходы группы выходов младших разрядов регистра соединены с соответствующими входами цифроаналого- вого преобразователя точного отсчета, выходы двух старших разрядов группы выходов младших разрядов регистра соединены с соответствующими входами анализатора кода точного отсчета, выход которого соединен с управляющим входом корректора кода точного отсчета и управляющим входом коммутатора, выход которого4 соединен с пер вым входом сумматора точного отсчета, выход которого соединен с вторым вхо- дом селектора, выход которого через последовательно соединенные усилитель и двигатель соединен с входным валом редуктора, выходной вал которого соединен с нагрузкой, измерительный выход грубого отсчета редуктора соединен с датчиком обратной связи грубого отсчета, выход которо- го соединен с первым входом сумматора грубого отсчета, выход котЬрого соединен с первым входом селектора, измерительный выход точного отсчета редуктора соединен с первым и вторым датчиками обратной связи точного отсчета, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами коммутатора, выход источника опорного напряжения соединен с входа- ми опорного напряжения первого и второго датчиков обратной связи точного отсчета, датчика обратной связи грубого отсчета, цифроаналогового преобразователя точного отсчета и цифро- аналогового преобразователя грубого отсчета, выход которого соединен с вторым входом сумматора грубого отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при пониженной тактовый частоте, дополнительно введены блок выделения первого тактового интервала, блок определения знака заданной скорости, блок определения четности тактового интервала, экстраполятор, повторитель инвертор и делитель, выход источника опорного напряжения через делитель соединен со входами повторителя и инвертора, выходы которых соединены с соответствующими входами оп орного

напряжения экстраполятора, выход которого соединен с вторым входом сумматора точного отсчета, тактовый выход задатчика входного воздействи соединен с управляющим входом блока выделения первого тактового интервала и через блок определения четност тактового интервала с первым управляющим входом экстраполятора, выход второго старшего разряда из группы выходов младших разрядов регистра соединен с управляющим входом блока определения знака заданной скорости выход которого соединен с вторым управляющим входом экстраполятора, выход анализатора кода точного отсчета соединен с информационным входом блока выделения первого тактового интервала, выход которого соединен с информационным входом блока определения знака заданной скорости и третьим управляющим входом экстраполятора, информационный вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя точного отсчета.

ЈЈ

I

Iff

IF

WfM

a

2

P2

г гг

f

scsooa

-$)е

-@%

(VS