ЦИФРОВОЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНЫЙ С ВОЗДЕЙСТВИЕМ ПО ПРОИЗВОДНОЙ РЕГУЛЯТОР Советский патент 1970 года по МПК G05B11/01 

предлагаемое устройство относится к области вычислительной техники.

Известны цифровые пропорционально-интегральные регуляторы, содержащие сумматор, устройство управления, регистры, логические схемы и выходное устройство.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что в нем выход частотного датчика подключен к первой схеме совпадения, управляющий вход которой подключен к выходу дешифратора команд устройства управления, выход первой схемы совпадения соединен с первым входом сумматора, выходы регистров задания пропорциональной, дифференциальной и интегральной составляющих закона регулирования и регистра остатка от деления интегральной составляющей подключены соответственно через вторую, третью, четвертую, пятую и шестую схемы совпадения и сборку ко второму входу сумматора, выход сумматора подсоединен через седьмую, восьмую, девятую и десятую схемы совпадения со входами этих регистров, выход регистра inpoпорциональной составляющей через одиннадцатую схему совпадения соединен со входом регистра дифференциальной составляющей закона регулирования, выход сумматора подсоединен через схему совпадения к регистру выходного устройства, выход которого подключен к первому входу схемы проверки равенства двух чисел, второй вход которой соединен с выходом счетчика команд устройства управления. Это позволяет расширить функциональные возможности и повысить быстродействие регулятора.

На чертеже представлена блок-схема предложенного цифрового регулятора.

Устройство содержит сумматор 1, регистры задания 2, пропорциональной 3, дифференциальной 4, интегральной 5 составляющих закона регулирования, регистр 6 остатка от деления интегральной составляющей и устройство управления 7. Последнее включает кварцевый генератор 8. счетчик команд 9 и дещифратор

команд 10. Цифровой регулятор содержит также выходной регистр 11, схему 12, срабатывающую на равенство двух чисел, датчик 13, клавишный переключатель 14 схемы совпадения 15-26, сборку 27.

Сумматор предназначен для преобразования частотных сигналов и вычисления закона регулирования в цифровой форме. Он имеет два схода С унитарным и параллельным кодом. В качестве сумматора в цифровом регуляторе

может быть использован любой накапливающий сумматор, обладающий сдвигом в сторону младших разрядов.

и остатка от деления интегральной составляющей.

Устройство управления 7 служит для задания последовательности работы отдельных блоков регулятора, времени измерения частотных сигналов и дискретности преобразования из цифровой формы в аналоговую.

Выходной регистр 11 и схема 12 преобразуют регулирующее воздействие из цифровой формы в аналоговую-длительность имлульса.

Ниже описан принцип работы цифрового регулятора.

В начальном состоянии при помощи клавишного переключателя 14 устанавливается число в регистре 2, соответствующее заданному значению регулируемой величины. Это число сохраняется в течение всего процесса регулирования. Далее включается автоматический режим работы регулятора. При этом регулятор работает циклично. Цикл состоит из двух тактов: такта измерения текущего значения регулируемой величины - частотного сигнала от частотных датчиков или ввода цифрового значения этой величины в случае использования цифровых датчиков, а также такта вычисления регулирующего воздействия.

Регулирующее воздействие вычисляется по формуле

пТ ( - к{(п - }Т}) +

+ ,

где - огкло нение в цифровой форме текущего значения регулируемой величины;, - регулирующее воздействие;

Хг - коэффициент, определяющий постоянную .времени интегрирования.

В начале каждого цикла сумматор устанавливается в нулевое положение, в регистре // хранится цифровое значение регулирующего воздействия, вычисленное за (п - 1)-й цикл, регистр 3 установлен в нулевое положение, в регистре 4 записано цифровое значение отклонения за (п- 1)-й цикл, в регистрах 5 и б - интегральная составляющая и остаток от деления интегральной составляющей соответственно за (п- 1)-й цикл.

В начале такта измерения через схему 15 в сумматор из регистра 2 записывается число обратным кодом, через схему 25 поступают импульсы от частотного датчика 13 на сложение. В конце такта измерения в сумматоре образуется число, соответствующее отклонению текущего значения от заданного.

Программа работы цифрового регулятора в такте вычисления регулирующего воздействия заключается в следующем:

отклонение текущего значения регулируемой величины от заданного из сумматора записывается параллельным кодом в регистр 3;

новое значение остатка записывается в регистр 6. При этом записывается предполагаемый остаток, так как заранее известно количество разрядов, которые при вводе коэффициента Kz (при сдвиге) могут исчезнуть;

при делении на коэффициент Хз требуемое количество сдвигов устанавливается при помощи переключателя в устройстве управления; в сумматор из регистра 5 добавляется цифровое значение интегральной составляющей за (п - 1)-й цикл;

в регистр 5 записывается новое значение интегральной составляющей из сумматора;

вычитается величина отклонения за (п-1)-й цикл;

в сумматор добавляется удвоенное значение отклонения за п-й цикл;

из регистра 3 число записывается в регистр 4, из сумматора цифровое значение регулирующего воздействия записывается в выходной регистр 11.

В качестве выходного преобразователя используется преобразователь цифры в делитель импульсов. Такого рода преобразователь может работать на различного рода исполнительные механизмы. На двигатель постоянного тока (известно импульсное управление этими двигателями) - шаговый, синхронный, асипхронный двигатели.

Выходная длительность импульса определяется прохождением счетчика 9 через нуль и моментом равенства чисел в счетчике команд и выходном регистре //. Момент равенства определяется схемой 12. Точность преобразователя практически зависит от стабильности частоты генератора 8.

Использование такой структурной схемы регулятора позволило повысить быстродействие регулятора, сделать его более универсальным. Такая структурная схема позволяет легко переходить от одного закона регулирования к другому, обладает широкими возможностями по вводу различного рода коррекций и требует меньше оборудования.

Предмет изобретения

Цифровой пропорционально-интегральный с воздействием по производной регулятор, содержащий сумматор, устройство управления, логические схемы, выходное устройство, регистры, отличающийся тем, что, с целью растирения функциональных возможностей и повыщения быстродействия регулятора, в нем выход частотного датчика подключен к первой схеме совпадения, управляющий вход которой подключен к выходу дешифратора команд устройства управления, выход первой схемы совпадения соединен с первым входом сумматора,

выходы регистров задания пропорциональной, дифференциальной и интегральной составляющих закона регулирования и регистра остатка от деления интегральной составляющей подключены соответственно через вторую, третью,

I сборку ко второму входу сумматора, выход умматора подсоединен через седьмую, восьмую, девятую и десятую схемы совпадения со (ходами этих регистров, выход регистра проюрциональной составляющей через одиннад(атую схему совпадения соединен со входом )егистра дифференциальной составляющей закона регулирования, выход сумматора подсоединен через схему совпадения к регистру выходного устройства, выход которого подключен к первому входу схемы проверки равенства двух чисел, второй вход которой соединен с выходом счетчика команд устройства управления.