Аналого-цифровой регулятор Советский патент 1981 года по МПК G05B11/26 

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к автома |тическому управлению и может быть использовано в устройствах для регулирования различных параметров с любыми типами исполнительных механизмов. Известен цифровой регулятор, содержащий датчик и преобразователь входного сигнала на выходе которого формируются широтно-модулнрованные импульсы, пропорциональные отклонению действительной частоты вращения от заданной в такте измерения, генератор, два элемента И, счетчик с эле ментом фиксации переполнения, арифме тический блок, блок переключения управлякщего сигнала, формирователь си нала перезаписи, триггер и усилитель выходного сигнала Ю. Недостатком данного регулятора является узкая область применения вследствие отсутствия возможности изменять вид регулировочной характе тистики. Наиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровой регулятор, содержащий формирователь сигнала управления, задающий регистр, разрядные выходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И, BTOiwe входа которых соединены с первым выходом блока управления, а выходы - с установочными входами реверсивного счетчика, и последовательно соединенные датчик обратной связи и аналого-цифровой преобразователь 2}. Недостатком известного регулятора является отсутствие возможности корректировать регулировочную характеристику с целью, например, получения характерных изломов (зоны нечувствительности, насыщения и т.д.) Цель изобретения - расщирение фун1сциональных возможностей регулятора. Указанная цель достигается тем, что в .регулятор введены первый и второй элементы ИЛИ, генера.тор импульсои, норные иослсдовгггсльпо соединенные задержки и формирователь импульсов, вторые последовательно соединенные элемент задержки и формиpOBarcju. импульсов, управляемый ключ и третий формирователь импульсов, вхо которого подключен к знаковому выходу реверсивного счетчика и входу блока управления, а выход - через управляемый ключ - к первому входу формирователя сигнала управления и через второй элемент ИЛИ - к вторьЕМ входам первого и второго формигователей импульсов, второй вход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым выходом блока управления, а выход - с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к вы.ходу второго формирователя импульсов третий вход - к выходу генератора импульсов, а выход - К вычитающему вход реверсивного счетчика, cy миpyющий вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, причем первый выход блока управления подключен к управляющему входу ключа и к второму входу второго элемента ИЛИ, второй выход - к входу первого элемента з;1держки и к второму входу формирователя сигнала управления, третий выход - к входу генератора импульсов, а четвертый выход - к входу второго элемента задержки и к третьему входу формирователя сигнала управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторьЕ-1 выходами регулятора. На фиг. 1 приведена блок-схема регулятора; на фиг. 2 - регулировочная характеристика в общем виде; на фиг. 3 - временные диаграммы работы регулятора.

Регулятор содержит датчик I обратной связи, аналого-цифровой преобразователь 2, первый элемент ИЛИ 3, задающий регистр 4, элементы И 5, реверсивный счетчик 6, первый и второй формирователи 7 и 8 импульсов, первый элемент 9 задержки, генератор 10 импульсов, второй элемент 11 задержки, блок 12 управления, второй элемент КПИ 13, третий формирователь 14 импульсов, управляемый ключ 15 и формирователь 16 сигнала управления. На фиг. 2 приняты следующие обозначения :

У - длительность управляющего импульса в цикле работы регулятора на первом и втором выходах;

ТяА максимальная заданная величина регулируемого параметра;

ЗйА ЭОА зона нечувствительности;

Уццц- минимальная длительность

, ,,TTtOV

управляющего импульса при XJX« .. на первом выходе регулятора;

у - минимальная длительность

,. ,,1

управляющего импульса при на

втором выходе регулятора.

На фнг. 3 приняты следукшще обозначения: сигналы на первом, втором, третьем и четвертом выходах блока управления соответственно 17, 18, 19 и 20; сигнал на выходе знакового разряда реверсивного счетчика - 21, сигналы управления на первом и.втором выходах формирователя сигнала управления -уи у .

Регулятор работает следующим образом.

На первом выходе блока 1 2 управления формируется сигнал цикла работы регулятора, определяющий периодичность его работы.

По сигналу с первого выхода блока 12 управления прямой код X-jctA из регистра 4 через элементы И 5 переносится в реверсивный счетчик 6 и одновременно запускается аналого-1дафровой преобразователь (AITTl) 2. Импульсы с выхода АЦП 2 через элемент ИЛИ 3 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 6, в котором после завершения операции аналого-цифрового преобразования запиTT- OJf „

сан код Xja Де число имг1ульсов, соответствующее текущему значению регулируемой величины в J-TOM цикле работы регулятора.

После завершения операции аналогоцифрового преобразования в АЦП 2 в блоке 12 управления формируется импульс конца преобразования, который в зависимости от состояния знакового разряда реверсивного счетчика 6, соединенного со входом блока 12 управления, появится либо на втором, либо на третьем выходе блока 12 управления .

Первый случай: X : О.

При этом код в реверсивном счетчике сменится на обратный в процессепреобразования и знаковый разряд в состоянии логической 1. Импульс

5 конца преобразования появляется на втором выходе блока 12 управления, устанавливая первый выход формирователя 16 сигнала управления в состояние Включен (формируя передний фронт импульса у на первом выходе) и запуская элемент 9 задержки. Через интервал времени, определяемый элементом 9 задержки, запускается формирователь 7 импульсов, с выхода которого импульсы фиксированной частоты с требуеквым значением периода .(бриод импульсов определяется характером участка пропорциональности выходной характеристики регулятор

,, „mctx

при , и параметрами аналогоцифрового преобразователя) поступают на суммирующий вход реверсивного счечика 6. При поступлении п-го импульса с вьпсода формирователя 7 (п «

.. ,-Тпа

°Д S реверсивном счетчике 6 сменится на прямой знаковый разряд переключится в состояние логического О. При этом формировател 14 формирует импульс, который, проходя через ключ 15, устанавливает первый выход формирователя 16 сигнал управления в состояние Выключен, формируя задний фронт импульса у . Одновременно с выхода формирователя 14 через элемент ИЛИ 13 останавливается работа формирователя 7 импульсо

Второй случай: Х,,0д-Х, 0.

При этом прямой код в реверсивном счетчике 6 сохранится в процессе преобразования и знаковый разряд - в состоянии логического О. Импульс конца преобразования появится на третьем выходе блока 12 управления, запуская генератор 10 импульсов. С выхода генератора 10 импульсов импульсы высокой частоты (число импульсов определяется величиной зоны нечувствительности и параметрами преобразователя 2, а частота - минимальньм временем опроса зоны нечувствительности) через элемент ИЛИ 3 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 6.

При этом возможны два случая.

При поступлении заданного числа импульсов прямой код в счетчике 6 сменится на обратный и знаковый разряд - в состоянии логической 1. Следовательно, значение X, регулируемой величины находится внутри зоны нечувствительности и импульсы у и у на выходах формирователя сигнала управления не формируются.

При поступлении заданного числа импульсов прямой код в счетчике 6 сохранится и знаковьш разряд - в состоянии логического О.

В MOMGiiT окончания работы генератора t О импульсов на четвертом выходе блока 12 управления появится импульс, который поступает на формирователь

устанавливается в состояние Включен (передний фронт импульса у ). Одновременно запускается элемент 11 задержки и через интервал времени, определяемый элементом 1I задержки, запускается формирователь 8 импульсоз, с выхода которого импульсы требуемого периода Tj -rpgg через элемент ИЛИ 3 поступают на вычитающий

вход реверсивного счетчика 6. Период импульсов 1 tiroes ° Р Я&ляется характером участка пропорциональности выходной .характеристики регулятора при .| и параметрами преобразователя 2. При этом периоды импульсов И ие равны при различных углах наклона пропорциональных участков регулировочной характеристики. При поступлении т-ного импульса с выхода формирователя 8 (ni

хТаА ате -Хге« где Хген число импульсов в пачке) код в реверсивном счетчике 6 сменится на обратньш, знаковый разряд переключится в состояние /югической 1 и импульс с формирователя 14 проходит через ключ 15 на формирователь I6 сигнала управления, второй выход которого установится в состояние Выключен (задНИИ фронт импульса у ). Одновременно импульс с выхода формирователя 14 через элемент ИЛИ 13 останавливает работу формирователя 8 импульсов.

При формировании сигналов управления у и у возможны случаи, когда на первом выходе блока 12 управления появляется сигнал нового цикла работы регулятора, а задний фронт

импульса у или еще не сформирован. В этом случае в реверсивном счетчике 6 устанавливается код Xjj.,, а формирователи 7 или 8 импульсов отключаются сигналом с первого выхода блока 12 управления через элемент ИЛИ 13. Одновременно сигнал с первого выхода блока 12 управления поступает на управляющий вход ключа 15, запрещая прохождение импульсов с выхода формирователя 14 на вход формирователя 16 сигнала управления, предотвращая сброс импульса у на пер,,тач вом выходе при установке кода Хз,.

в новом цикле работы регулятора. Так реализуется режим ограничения насыщения), когда на первом или втором выходах формирователя 16 действует постоянный сигнал управления работой исполнительных механизмов. Использование предлагаемого регулятора позволяет удовлетворить тре бования по обеспечению регулирования широкого класса объектов, что обеспечит получение определенного технико-экономического эффекта. , Формула изобретения Аналого-цифровой регулятор, содер жащий формирователь сигнала управления, задающий регистр, разрядшле вы.ходы которого подключены к первш входам соответствующих элекеитов И, вторые входы которых соединешл с первым выходом блока управления, а выходы - с установочными входами реверсивного счетчика, и последоватешь ио соединешше датчик обратной связи и аналого-цифровой преобразователь, отличающийся тем, ;что, с цепью расширения функциональных возможностей регулятора, в него введены первый и второй элементы ИЛИ, генератор импульсов, первые последовательно соединенные элемент задержки и формирователь импульсов, вторые последовательно соединенные элемент задержки и формирователь импульсов, управляемый ключ и третий формирователь импульсов, вход которого подклю чен к знаковому выходу реверсивного 8 8 счетчика и входу блока управления, а выход - через управляемый ключ к первому входу формирователя сигнала управления и через второй элемент ИЖ - к вторым входам первого и второго формирователей импульсов, второй вход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым выходом блока управления, а выход - с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго формирователя импульсов, третий входк выходу генератора импульсов, а выход - к вычитающему входу реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, причем первый выход блока управления подключен к управляющему входу ключа и к второму входу второго злёмента ИЛИ, второй выход - к входу первого элемента задержки и к второму входу формирователя сигншха управления, третий выход - к входу генератора импульсов, а четвертый выход - к входу второго элемента задержки и к третьему входу формирователя сигнала управления, первый и второй выходы которого соедияешл соответственно с первым и вторым выходами регулятора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 732810, кл. G 05 В 11/26, 1977. 2,Авторское свидетельство СССР № 378804, кл. G 05 В 15/02, 1971 (прототип).

Lfl

/7

fL

О