ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР СООТНОШЕНИЯ СКОРОСТЕЙ Советский патент 1969 года по МПК G05B11/00 

Предложенное устройство относится к области вычислительной техники.

Известны цифровые регуляторы соотношения скоростей, содержащие генератор импульсов, счетчики, электродвигатели, преобразователи, усилители, схемы выработки иропорциокзльной составляющей закона регулирования, схему управления и логические схемы.

Предлол енное устройство отличается от известных тем, что в нем выходные щины реверсивного счетчика схемы управления и защиты подключены к первому и второму триггерам, выходы которых подключены ко входам первой и второй ключевых схем соответственно и ко входу триггера управления. Выходы первого и второго триггерных счетчиков подключены ко второму и третьему входам схемы управления и защиты соответственно, второй вход первой схемы синхронизации через последовательно соединенные управляемый делитель частоты, соответствующие ключевую схему, аналого-цифровой преобразователь и схему выработки пропорциональной составляющей закона регулирования подключен ко входу усилителя мощности. Второй вход второй схемы синхронизации через другие последовательно соединенные ключевую схему, аналогоцифровой преобразователь и схему выработки пропорциональной составляющей закона регулирования также подключен ко входу усилителя мощности.

Это позволяет упростить стабилизацию изменяемого соотнощения скоростей ведущего и регулируемого двигателей.

На чертеже представлен цифровой регулятор соотношения скоростей.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, схемы 2 и синхронизации, обеспечивающие ввод импульсов задания и импульсов обратной связи в промежутках времени между импульсами тактовой частоты, триггерные счетчики 4 и 5 в цепи задания и в цепи обратной связи, схему управления и защиты 5, обеспечивающую передачу импульсов управления триггеру управления и его защиту от реверса, триггер 7 управления, усилитель мощности 8, регулируемый электродвигатель 9, первый аналого-цифровой преобразователь Ю в цепи обратной связи, преобразующий угол поворота вала регулируемого электродвигателя 9 в число-импульсный код, первую ключевую схему П цепи обратной связи, управляемый делитель 12 частоты с переменным коэффициентом деления, электродвигатель J3, второй аналого-цифровой преобразователь 14 цепи задания, преобразующий угол поворота вала ведущего электродвигателя 13 в число-импульсный код, вторую ключевую схему 15 в цепи задания, вторую схему 16, вырабатывающую пропорциональную составляющую закона регулирования в цепи задания, первую схему 17, вырабатывающую пропорциональную составляющую закона регулирования в цепи обратной связи, магнитный усилитель 18, реверсивный счетчик 19, первый 20 и второй 27 триггеры.

Устройство работает в режиме контрольной проверки и наладки, при этом электродвигатели 5 и 13 не вращаются и импульсы по цепи задания: преобразователь 14, схема 15 и схема 2 и по цепи обратной связи: преобразователь 10, схема 11, делитель 12 и схема 3 не поступают.

Устройство работает в режиме нормальной работы, при этом электродвигатели 9 т 13 вращаются, а их скорости находятся в заданном соотнощении, а также в режиме больщого рассогласования, при котором скорость электродвигателя 9 не соответствует заданной, и в работу включается схема защиты.

В первом режиме импульсы тактовой частоты генератора / синхронно заполняют триггерные счетчики 4 и .5. В связи с тем, что в старшем разряде одного из счетчиков в исходном состоянии записывается единица, то выходные импульсы триггерных счетчиков будут сдвинуты во времени на половину периода их следования.

Через схему управления и защиты 6 эти импульсы воздействуют на триггер 7 управления, каждый раз изменяя его состояние, при этом скважность его выходного напряжения будет равна двум, а среднее значение его выходного импульсного напряжения - нулю, и регулирующее воздействие на электродвигатель 9 будет отсутствовать.

В режиме нормальной работы устройство работает следующим образом.

Задающим устройством регулятора являетси аналого-цифровой преобразователь 14, механически связанный с валом ведущего электродвигателя 13 и преобразующий его скорости вращения в пропорциональную ей частоту следования импульсов.

Импульсы задания через ключевую схему 15 поступают на вход схемы 2, с выхода которой они вводятся на второй вход триггерного счетчика 4 цепи задания, изменяя его относительную емкость, вследствие чего изменяется скваженность выходного импульсного напряжения триггера 7 управления. Отклонение скважности выходного импульсного напряжения от значения, равного двум,приводит к появлению среднего значения выходного напряжения триггера 7, отличного от нуля. Усилитель мощности 8, усиливая среднее значение выходного напряжения триггера /, осущесгвляет управление током возбуждения регулируемого электродвигателя 9, а соответственно и скоростью вращения последнего. Главная обратная связь в цифровом регуляторе осуществляется через аналого-цифровой преобразователь W, ключевую сле.му //, управляемый делитель 12 и схе.муЗ. .Аналого-и; фровой пре(.бразователь Ю, ключевая схема 11 и схема 3 синхронизации импульсов обратной связи работают аналогично цепи задания. Импульсы обратной связи, поступающие на

вход счетчика 5 цепи обратной связи, меняя его относительную емкость, изменяют скважность выходных импульсов напряжения триггера 7 в направлении, противополол ном ее изменению по цепи задания, стремясь восстановить сквалчность выходного импульсного напряжения триггера управления, равную двум. Ра г/смотренный выше режим работы регулятора является нормальны.м, при котором схема управления и защиты создает условия постоявной проводимости ключевых схем.

Когда скорость вращения регулируемого электродвигателя 9 не соответствует заданному соотнощению скоростей так, что по цепи главной обратной связи на второй вход счетчика поступает число импульсов в единицу времени на один импульс больще по сравнению с цепью импульсов задания, в каждую единицу времени относительная емкость триггерного счетчика цепи обратной связи будет изменяться на один импульс и продолжать изменение скважности импульсного напряжения триггера. Б результате этого увеличивается среднее значение выходного напряжения триггера 7, т. е. изменяется скорость электродвигателя 9

до такого значения, при котором она принимает точно заданное значение, и скважность выходного импульсного напряжения триггера 7 принимает но-вое установившееся значение. Таким образом, элементом сравнения (цифровым нуль-органом) регулятора являются триггерные счетчики 4 и 5 цепи задания и цепи обратной связи соответственно, схемы управления и защиты 6 и триггер 7. Управляемый делитель 12 позволяет задааать необходимое соотнощение скоростей вращения электродвигателей 13 и 9 путем деления частоты следования импульсов обратной связи (коэффициент деления определяется технологическим и условиями).

Рассмотренная часть схемы цифрового регулятора вырабатывает интегральную составляющую регулирующего воздействия на электродвигатель 9. Для выработки пропорциональной составляющей регулирующего воздействия служат схемы 16 и 17, представляющие собой ждущие мультивибраторы с усилителями. Среднее значение их выходных напряжений пропорционально числу импульсов, поступивщих на их

входы, а следовательно, и скоростям вращения электродвигателей 13 и 9. Выходные напряжения схем 16 и /7 поступают на усилитель мощности 8, где суммируются с интегральной составляющей закона регулирования.

. В работе регулятора возможен режим больщого рассогласования, при котором скорость регулируемого электродвигателя 9 не соответствует заданному соотношению скоростей. При этом наступает режим относительного псреполбольшого или длительного отклонения скорости регулируемого электродвигателя 9 от заданного значения.

Это явление пр1 водит к изменению фазы выходного импульсного напряжения триггера 7 на 180° и, в конечном итоге, к неправильному движению системы (увеличению разбаланса). Для предотвращения этого явления служиг схема управления и защиты, которая при относительном переполнении одного из с :отчиков запрещает подачу импульсов по каналу, в котором произошло переполнение, с помощью соответствующей ключевой схемы до Босстановл( чия нормального режима работы регулятора.

П р с : м е т изобретения

Цифровой ре1улятор соотнощения скоростей, содсржащ11 | ()р импульсов, соединенный с первыми входами первой и второй схем синхронизации, с первыми входами первого и второго триггерн, счетч11ков и с первым входом схемы упра мления и защиты, содержащей реверсивный регистр и триггеры, усилитель мощности, соединенный по входу с выходом триггера управления и по выходу через регулируемый электродвигатель - со входом первого аналого-цифрового преобразователя, управляемый делитель частоты, ведущий электротродвигатель, соединенный со вторым аналого-цифровым преобразователем, магнитный усилитель, соединенный с указанными электродвигателями, ключевые схемы, схемы выработки пропорциональной составляющей закона регулирования, отличающийся тем, что, с целью упрощения стабилизации изменяемого соогнощения скоростей ведущего и регулируемого двигателей, в нем выходные щины реверсивного счетчика схемы управления и защиты подключены к первому и второму триггерам, выходы которых подключены ко входам первой и второй ключевых схем соответственно и ко входу триггера управления, выходы первого и второго триггерных счетчиков подключены ко второму и третьему входам схемы управления и защиты соответственно, второй вход первой схемы синхронизации через последовательно соединенные управляемый делительчастсты, соответствующие ключевую схему, аналого-цифровой преобразователь и схему выработки пропорциональной составляющей закона регулирования подключен ко входу усилителя мощности, второй вход второй схемы синхронизации через другие последовательно соединенные ключевую схему, аналого-цифровой преобразователь и схему выработки пропорциональной составляющей закона регулирования также подключен ко входу усилителя

мощности.

Г

б