Устройство сравнения дискретного регулятора Советский патент 1974 года по МПК G05B1/01 

1

Изобретеине относится к устройствам уиравлеиия электроириводами и может быть исиользоваио для высокоточного регулирования скорости электроириводов.

Известно устройство сравнения дискретного регулятора скоростн, содержащее фазовый дискриминатор, выход которого иодсоедииеи к входу первого онерацнонного усилителя и через рез-истор к входу второго оиерациоИНОго усилителя, и носледовательно соединенные ноРОГОВЫ и и ключевой элементы.

Однако такое устройство не обеснечивает высокой точности, устойчивости работы при малых сигналах ошибки, надежности, оно мало пригодно для электроириводов, требующих апериодического характера иереходиого ироиесса, и сложно в обсл)живанни.

Предлагаемое устройство отличается от известного те.м, что, с целью новышения точности работы, в нем вход порогового элемента иодключеи к выходу первого оиерацпонного усилителя, а выход ключевого элемента соединен с входом второго оиерацнонного уснлителя.

Схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит фазовый дискриминатор 1, состоящий из триггера 2 с двумя входами, интегрирующей цепи (резистор 3 и конденсатор 4), реверсивных транзисторных ключей - разрядного о и передачи И1формации 6, фиксирующего конденсатора 7, дифферениирующую RC-u.eub из резистора 8 и конденсатора 9 и первый оиерациониый усилитель 10 с резистором 11 обратно) связи, делитель из резисторов 12, 13, второй оиерациоиный усилитель 14 с резистором 15 обратной связи, блокирующие транзисторы 16, 17 (тииа п-р-п и р-п-р соответственно) и регулируемые резисторы 18, 19, ключевой элемент 20, потенциометр 21 и диоды 22 и 23 порогового элемента 24. Вход порогового элемента, служащего для выбора зоны иодключення интегрального регулятора, подключен к выходу операцнониого усилителя 10, а выход ключевого элемента 20 соединен с входом операционного усилителя 14.

Устройство работает следующим образом.

Па один из входов триггера 2 с дискретного датчика скорости подается задающая последовательность импульсов напряжения с частотой /зал, на другой - иоследовательность импульсов обратной связи с частотой/ос, меньщей или больщей , с датчика обратной связи. Пмиульсы управляют также ключами 5 и 6, прпчем команда па замыкание ключа 5 должна приходить с иекоторым запаздывапием, когда ключ 6 размыкается. Па выходе триггера получается напряжепие, воздействующ,ее на / С-и1ггегратор (режектор 3 и коиденсатор 4). На конденсаторе 4.возникает напряжение пнлообразной формы.

Если нмнульс обратной связн (нз последовательиости с частотой /оо) расноложен симметрично между двумя соседнимн нмпульсами задания (из иоследовательиости с частотой /:1ад), то напряжение на конденсаторе 4 в момепт кратковременного замыкаиня ключей 5 и 6 равно нулю, т. е. на выходе фазового дискриминатора также оказывается нуль.

В общем случае, в момент прихода очередного импульса с частотой , замыкается кратковременно ключ 6 п конденсатор 4 подключается к конденсатору 7, емкость которого должна быть хотя бы на порядок меньше емкости конденсатора 4. Прп этом на конденсаторе 7 периодически фиксируется уровень напряженпя, пронорцнональный фазовому сдвигу импульса обратной связи относительно предыдущего п последующего нмнульсов задаппя. После этого ключ 6 размыкается, затем ключ 5 кратковременно замыкается, разряжая конденсатор 4.

Сигнал ступенчатой формы с конденсатора 7 поступает на вход усилителя 10 через дпфференцирующую 7 С-цепочку пз резистора 8 и конденсатора 9. Передаточная функщш динамического звена, реализуемого на базе операционного усилителя 10, имеет вид

TiP

где TZ и TI - постоянные времени динамического звена.

Реформация о положении импульса из последовательности с частотой foe между двумя соседними и.мпульсамн задання, получаемая с выхода усилителя 10 в виде напряжения, имеет чистое запаздывание до одного периода

fasK.

Таким образом, на выходе операцнонного усилителя 10 вырабатывается непрерывный аналоговый сигнал, пропорциональный разностной частоте

Л/ /;1ад/ОС.

Выходной сигнал с операционного усилителя 10 подается также на пороговый элемент 24. Часть этого сигнала с движка потенциометра 21 проходит через резисторы 18 и 19 на

входе ключевого элемента 20 н цени баз его транзисторов 16 и 17.

Возможны три режима работы транзисторов ключевого элемента: режим насыщения, при этом вход операционного усилителя 14 замкнут накоротко н он не работает; режим отсечки, ири этом блок 25 и 26 работают независимо; промежуточный режим (режим усиления), нри этом сигнал с выхода операцноннего уснлнтеля W влияет на работу операционного усилителя 14.

Выбор конкретных зон работы в зависимости от сигнала с операционного уснл1ггеля 10 осуществляется иеремеигеннем движков нотенциометра 21 и резнсторов 18, 19, а также иодбором типов транзисторов.

Когда ..1д, работает только операционный усилитель 10. При этом возможны три случая фазовых сдвигов между имнульсами

задания и обратной связи.

Если имиульсы расположены точно посредине между имиул1 сами /за.-., т. е. сдвиг ио фазе равен 180°, то наиряжение на конденсаторе 4 в момент замыкания ключа 6 равно

нулю и на выхо.че операционных усильггелей оказывается иуль. Такое расположение импульсных последовательностей нанболее целесообразно для устойчивой работы всего регулятора электроиршюда.

При других фазовых сдв1н-ах иаиряжение на конденсаторе 4 к молгенту замыкання ключей 5 и 6 не равно нулю, причем его величина и знак характеризуют фазовый сдвиг относительиого угла в 180°, ирниятого за условный

нуль.

Пред м е т н з о б р е т е н и я

Устройство сравнения дискретного регулятора, содержащее фазовый дискриминатор,

выход которого ио.цсоедине11 к входу первого операционного усилителя и через рез-нстор к входу второго операционного усилителя, и последовательно соединенные нороговый н K,;noчевой элементы, отличающееся тем, что, с

целью иовышення точности работы устройства, в нем вход порогового элемента подключен к выходу иервого операциоиного усилителя, а выход ключевого элемента соедтп1сн с входом второго операционного усилителя.