Цифровой широтно-импульсный регулятор Советский патент 1976 года по МПК G05B11/28 

1

Изобретение относится к системам цифрового автоматического регулирования.

Известный широтно-импуЛьсный регулятор . содержит последовательно соединенные пре- обраэователь аналог-код, первый регистр, первый блок перезаписи н счетчик преобразователь регулируемого параметра, последовательно соединенные второй регистр, второй блок перезаписи, счетчикУпреобразова- :тель программной установки, а также гене ратор импульсов, к одному входу которого подключен первый делитель частоты, а. ко

второму последорательно соединенные ;второй делитель и две линии задержки, триггер считывания, выходы которого подключены к входам исполнительного устройства, и знака,

; Однако этому регулятору свойственны . огран г-1енная область применения и низкая точность регулирования,.

Цель изобретения - повышение точности работы регулятора,

Дост1гается это благодаря тому, что в , нем установлены триггер программной установки, триггер запрета, триггер формирова-

ния широтно-ймпульсного сигнала, элементы И, ИЛИ, дополнительная линия .задержки и коммутатор, причем выход второг делителя частоты соединен с единичнь1м входом триггера запрета, выход пе рвогЬ делителя частоты соединен через первый элемент И (к другому входу этого элемета подключен единичный выход триггера формирования широтно-импульсного сигнала) с входом счетчика-преобразователя регулируемого параметра, и через второй элемент И (к другому входу которого подключен единичный выход триггера установки) - с другим входом счетчика-преобразователгз программной установки. Единичный выход триггера запрета через третий элемент И (другой вход которого соединен с выходом последнего разр$ща счетчика-преобразователя регулируемого параметра) соединен с нулевым входом триггера формирования ши.ротно-импульсного сигнала, с входом первого элемента ИЛИ и через четвертый элемент И (к другому входу которого подключен единичный выход триггера устаноки) - с входом второго элемента ИЛИ,

ыход второй линии задержки соединен с ходами блоков перезаписи, дополнительной тинии задержки.JH через пятый элемент И (к другому -входу которогЬ подключен поледний разряд первого регистра хранения) -s с единичным Ьходом триггера знака, нулевой выход триггера запрета соединен через естой элемент И (к другому входу котоого подключен последний , счетчика-преобразователя программной . уставки) -10 с входом третьего элемента ИЛИ и с входом четвертого элемента ИЛИ. Выход ополнительной линии задержки соединен с нулевым входом триггера запрета, с единичным входом триггера формирования широт- 15 но-импульсного сигнала, через седьмой элемент И (к другому входукоторого подключен нулевой выход триггера знака) с первым и третьим элементами ИЛИГ, а через восьмой элемент И (к другому20

входу которого подключен единичный выход триггера знака) - с вторым и четвертым элементами ИЛИ. Выходы второго и третьего элементов ИЛИ соединены с единичным и нулевым входами триггера считыва- 25 ния соответственно, выход первого и четвертого элементов ИЛИ с единичным и , нулевым входами триггера установки сигнала, выход исполнительного устройства через коммутатор подсоединен к входу преоб- 30 разователя аналог-код, а другой выход коммутатора соединен с входом второго регистра хранения.

Такое выполнение позволит повысить точность работы цифрового широтно-импульсного регулятора и расширить область его применения. На чертеже дано предлагаемое устройство. Оно содержит преобразователь аналог-код 1, первый и второй регистры 2 и 3, первый и второй блоки переписи 4 и 5, счетчик-преобразователь 6 регулируемого параметра, счетчик-преобразовата; 7 программной установки, канал 8 управляющего воздействия, коммутатор У, .. блок управления 10, генератор импульсов 11, первый и второй делители частоты 12 и 13, первая 14 и вторая 15 линии задержки, триг-1 гер запрета 16, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, .седьмой:и вось- «л мой элементы И 17-24, дополнительную линию задержки 25, триггер знака 26, триггер 27 формирования широтно-импульского сигнала, триггер уставки 28, первый, второй, третий и четвертый элементы 55 ИЛИ 29-32, триггер считывания 33, выходной блок 34, усилитель 35, исполнительный орган - исполнительное устройство36. Регулятор работает следующим образом.

Сигнал рассогласования ДУ следящей системы (x; где U программная уставка,и - сигнал обратной свя-

- .ОС

3Hjравен Д ос при Мое О

Д Uoc при Нос О

С выхода преобразователя 1 на вход первого регистра поступает двоичнзый код, содержащий информацию о положении исполнительного органа 36 (сигнал Кос). По каналу 8 управляющего воздействия во второй |регистр 3, содержащий П разрядов, заносится последовательным или параллельным кодом программная уставка, содержащая информацию о требуемом положении исполнительного органа. Диапазон регулирования условно разбивается на положительную и отрицате 1ьную части. Число 2 , где П число разрядов регистров 2 и 3, соответствует нулевому положению исполнительного органа. Всякое число больше 2 i соответствует отрицательному положению исполнительного органа (единица знакового разряда регистра 2) и, наоборот, всякое число меньше 2 соответствует., положительному положению исполнительного органа ( (нуль знакового разряда регистра 2).

По началу такта регулирования первый импульс с выхода с делителя 13 устанавливает в единичное состояние триггер запрета 16. После прохождения первой линии задержки 14 импульс приводит счетчики 6, 7 и триггер знака 26 в исходное (нулевое) состояние, при этом единичное состояние триггера 16 исключает прохождение возможных сигналов переполнения счетчиков 6 и 7 к триггеру считывания 33. После прохождения линии задержки 15 импульс переписывает содержание регистра 3 в счетчик 7, заносит содержание знакового разряда регистра 2 в триггер 26. По этому же импульсу преобразованный в первом блоке переза« писи 4 код записывается в счетчике 6. Блок 4 реализует функцию получения прямог кода , где Xj - единичное состоя ние t -го разряда регистра 2, /

1,2... Л 1; У- единичное состояние знакового разряда регистра 2, при работе регистра с измеряемой величиной, выраженной в прямом коде (на вычитание) или функцию при работе регистра с измеряемой величиной, выраженной в дополнительном коде (на сложение).

В зависимости от состояния триггера 26 происходит сложение величин U и | Uoc | , либо их вычитание. Время отработки программной уставки,, записанной в регистр 3, соответствует еди HHiHOMy состоянию триггера 33 и положительной полярности выходного импульса усилителя 35, поэтому измеряемая величина, имеющая положительное значение,должна вычитаться из величины программной , уставки ( Л и и - iMocI ), а измеряемая величина, имеюшая отрицательное значение, прибавляется к ней ( и { U+lUod ) Пусть измеряемая величина отрицатель 3 26 имеет единичное состояние. По приходу импульса с выхода линии задержки 25 триггеры 27,33 устанавливаются в единичное состояние, а тоиггер 28 - в нулевое. Ввиду того, что триг гер 27 находится в единичном состо.янии, через элемент U 17 ;С делителя 12 поступать импульсы на вход счетчика 6 измеряемой величины сигналом переполнения триггер 27 переводится, в нулевое, а триггер 28 - в единичное состояние.. Ед ничное состояние последнего обеспечивает прохождение через элемент U 18 импульсов с делителя 12 на вход счетчика 7. После отработки счетчиком 7 ; пpoгpaм abй уставки сигналом переполнения обнуляются :тршгеры 28 и 33. Таким образом, на выходе триггера 33 произошло сложение временных интервалов, соответствующих работе счетчиков 6 и 7. Всю оставшуюся Гпосле переполнения счетчика 7 часть такта регулирования 33 находится в нулевом состоянии, что соответствует от рицательному потенциалу выхода усилителя 35,,. При отсутствии переполнения счетчика 7 в пределах такта триггер 33 в течение всего такта находится в единичном состоянии ( положительная полярность выходного импульса усилителя 35), При положитепьном значении измеряемой величины Uoc О триггер 26 находится в нулевом состоянии. По приходу импульса 1с линии задержки 25 триггеры 27, 28 устанавливаются в единичные состояния, триггер 33 обнуляется. Единичное состояние триггеров 27 и 28 обеспечивает поступление импульсов с выхода делителя 12 на входы счетчиков 6 и 7. В случае, если сигнал переполнения счетчика 6 возникает ранее сигнала переполнения счетчика 7, то по этому сигналу через эпемент U 2О происходит переброс триггера 33 из нулевого в единичноесостояние. . Сигналом переполнения счетчика 7 обнуляются триггеры 28 и 33, Таким образом, из интервала работы счетчи- 1ка 7, соответствующего единичному состоянию .триггера 33, вычтен интервал работы счетчика 6, В случае, если сигнал переполнения счетчика 7 возникает раньще сигнала переполнения счетчика 6 (вычитаемое по модулю больше уменьшаемого), то этим сигналом подтверждаетсй нулевое состояние триггера 33, триггер 28 устанавливается в нулевое состояние. Появившийся затем переполнения счетчика 6 не проходит через элемент 20 на единичный вход триггера 33, т. е, в течение всего такта регулирования триггер 33 находится в нулевом состоянии (отрицательная полярность выходного импульса усилителя 35), Описываемое устройство может выполнять функции известного цифрового регулятора, йолучаюшего аналоговый сигнал рассогласования. Для этого производится отключение канала 8 связи регулятора с управляющим цифровым устройством, отключение исполнительного органа 36 от преобразователя 1, занесение через установочные входы регистра 3 в младшие разряды регистра 3 нулей, в младший разряд - единицы с помошью устройства 9, которое представляет собой обычный переключатель, причем на каждый установочный вход регистра 3 пода ется высокий или низкий уровень потенциала в зависимости от того, какую цифру необходимо записать, , Такая установка регистра 3 соответствует отсутствию управляющего воздействия. Работа регулятора в этом случае представляет собой частный случай описанной работы предлагаемого устройства (при записи в регистр 3 числа 2 ), причем на преобразователь 1 поступает сигнал рассогласования в аналоговой форме. Формула изобретения Цифровой широтно-импульсный регулятор, содержащий последовательно соединенные преобразователь аналог-код, первый гистр, первый блок перезаписи и счетчьл преобразователь регулируемого параметра, последовательно соединенные второй регистр, второй блок перезаписи, счетчик-преобразователь программной уставки, а также генератор импульсов, к одному выходу которого подключен первый делитель частоты, а ко второму - последовательно соединенные второй делитель и две линии задержки, триггер считывания, выходы которого подключены ко входам исполнительного устройства, и триггер знака, отпичающийся тем, что, с целью повышения точности работы регулятор а, он содержит т{)иггер программной уставки, триггер запрета, тригrep формирования широтно-импульсного сигнала, элементы И, ИЛИ, дополнительную линию задержки и коммутатор, npifneM выход второго делителя частоты соединен с единичным входом триггера запрета, выход первого делителя частоты соединет -через первый элемент И, к другому входу которого подключен единичный выход триггера формирования ширитно-импульсного сигнала, со входом счетчика-преобразователя регули руемого параметра, и через второй элемент к другому входу которого подключен единичный выход триггера уставки, с другим входом счетчика преобразователя программной уставки, единичный выход триггера запрета через третий элемент И, другой вход которого соединен с выходом последнего разряда счетчика-преобраэователя регулируемого параметра, соединен с нулевым входом триггера формирования широтно-импульсного V. сигнала, с входом перво -, го элемента ИЛИ и через четвертый элемент И, к другому входу которого подключен единичный выход тригвера уставки, с входом второго элемента ИЛИ, выход

второй линии задержки соединен со входами блоков перезаписи, дополнительной линии задержки и через пятый элемент И, к

другому входу которого подключен послед- 8

НИИ первого регистра хранения, с единичным входом триггера знака, нулевой выход триггера запрета соединен через шестой элемент И, к другому входу кото рого подключен последний разряд счетчикапреобразователя программной уставки (, с входом третьего элемента ИЛИ и с входом четвертого элемента ИЛИ, выход дополнительной линии задержки соединен с нулевым входом триггера запрета, с единичным выходом триггера формирования широтно-нмпульсного сигнала через седьмой элемент И, к другому входу которого подключен нулевой выход триггера знака, с первым и третьим элементами ИЛИ, а через восьмой элемент И, к другому входу которого подключен единичный выход триггера знака, с j вторым и четвертым элементами ИЛИ, выходы второго и третьего элементов ИЛИ соединены с единичS

ным и нулевым входами триггера считывания соответственно, выход первого и четвернтого элементов ИЛИ с единичным и нулевым входами триггера уставки сигнала, выход исполнительного устройства через коммутатор подсоединен к; входу преобразователя аналог-код, а другой выход комму.татора соединен с входом второго регистра.