Цифровой следящий привод Советский патент 1982 года по МПК G05B11/26 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в устройствах для регистрации измерительной информации в цифровой форме при высоких требованиях к скорости и точности ее вывода.

Известна цифровая следящая система, содержащая поразрядное кодовое сравнивающее устройство, дающее информацию о рассогласовании кодов приемного регистра и преобразователя угол - код через триггер запом-инания знака разности кодов и триггеры запуска на усилитель и двигатель, с валом которого связан тахогенератор, предназначеный совместно с усилителем постоянного тока для введения скоростной обратной связи. Сигнал управления скоростью отработки вырабатывается триггером управления, подключающим сигнал обратной связи по . скорости через ключ системы М .

Недостатком такой системы является сложность, обусловленная наличием поразрядного разнесенного во времени сравнения кодов, наличием тахогенератора, усилителя постоянного тока и системы управления подключением сигнала обратной связи по скорости в зависимости от величины рассогласования.

Наиболее близким к изобретению является цифровой следящий привод, содержащий первый сумматор, последовательно соединенные входной регистр , блок сравнения, преобразователь код ,цлительность импульса, первый D -триггер и последовательно соединенные блок управления и двигатель, вал которого механически связан с преобразог вателем перемещение - код, разрядные выходы которого подключены к соответствующим вторьи входам блока сравнения 12 ,

Данный привод нормально функционирует лишь при совпадении знаков скорости и перемещения подвижной части, т.е. в первом и третьем квадрантах фазовой плоскости.Во втором и четвертом квадрантах система оказывается неработоспособной и, следовательно, имеет ограниченную область применения, что является ее основным недостатком.

Цель изобретения - расширение области применения привода.

Указанная цель достигается тем, что в цифровой следящий привод введены элемент 2И-ИЛИ, второй, третий,и четвертыйD-триггеры, элемент И, последовательно соединенные второй сумматор и пятыйD -триггер и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и счетчик импульсов, первый выход которого подключен к к первому входу элемента И, второй выход - к вторым входам преобразователя код - длительность импульса и элемента И, а также к .тактовым входам второго, третьего и четвертого D-триггеров, выходы которых соединены соответственно с первым входом сумматора, с первым входом второго сумматора и со вторым входом второго сумматора, третий вход которого подключен к информационному входу четвертого D -триггера и к второму разряному выходу преобразователя перемещение - код, а выход - к информационному входу пятогоD-триггера, тактовый вход которого соединен с выходом элемента И и с тактовым входом перBoroD-триггера, а выход - с первым входом элемента 2И-ИЛЦ, второй, третий и четвертый входы которого подкуиочены соответственно к первому, выходу первогоD-триггера, к второму выходу первогоD-триггера ик знаковому выходу блока сравнения , а выход - к входу блока управления, причем первый разрядный выход преобразователя перемещение - код соединен с тактовыми входами второго и третьего D -триггеров и с вторым входом первого сумматора, выход которого подключен к второму входу счетчика импульсов.

На фиг.1 приведена блок-схема привода; на фиг.2 - фазовые траектории движения привода; на фиг.З - временные диаграммы сигналов на выходах функциональных блоков.

.Цифровой следящий привод содержит входной регистр 1, блок сравнения 2, преобразователь код.- длительность импульса 3, первыйD-триггер 4, элемент 2К-ИЛИ 5, блок управления б,двигатель 7, преобразователь перемещение - код 8, генератор тактовых импульсов 9, счетчик импульсов Ю, элемент .и 11, второйD-триггер 12, третий D -триггер 13, четвертыйD-триггер 14, пятыйD-триггер 15, первый и второй сумматоры 16 и 17, положения изображающей точки подвижной части привода обозначены: - j, выходные сигналы функциональных .блоков привода - иg,f,7 где п - номер функционал ного блока.

Привод работает сл.едукяцим образом

Отработка рассогласования д входного Х и компенсирующего кода t, , Поступающего с преобразователя Перемещение - код 8, происходит по такому закону, чтобы за минимальное время -привести привод в точку нулевого рассогласования с нулевой скоростью. Эта оптимальная с точки зрения быстродействия привода зависимость скорости движения подвижной части системы от рассогласования (линия переключения) формируется преобразователем код - длительность 3. Д еальная скорость движения подвижной части привода в каждый момент време-i ни определяется интервалом времени, за который изменяется младаий разряд кода преобразоват;еля перемещение код 8.

На фиг.2 изображена оптимальная линия переключения (пунктирная линия) и траектория изображающей точки X подвижной части привода. Услйвно взят случай положительной разности и положительной скорости изображающей точки привода, т.е. первый квадрант фазовой плоскости привода. В зависимос ти от положения изображающей точки X привода относительно оптимальной линии переключения, которое определяется D -триггером 4 и знаков скор.ости и рассогласования, определяющих номер квадранта фазовой плоскости, элемент 2И-ШШ 5 совместно с блоком управления б и двигателем 7 осуществляет режим разгона или режим торможения привода.Таким образом -реализуется движение изображающей точки привода, бли.зкое к оптимальной траектории . Преобразователь .код - длительность импульса 3 формирует импульсы определённой длительности в соответствии с кодом разности входного и компенсирующего кодов, поступающим с выходов блока.сравнения 2. Выходной сигнал преобразователя 3 поступает на информационный вход первого D -триггера 4.,который тактируется импульсами с выхода элемента И 11.При каждом изменении млгодшего разряда преобразователя перемещение - код 8 первый сумматор 16 устанавливается В состояние , снимается обнуление счетчика импульсов 10 и.он последовательно проходит несколько состояний. На входы элемента И 11 поступает, прямой и инверсный сигналы старшего разряда счетчика импульсов 10. Поэтому элементом И 11 дешифрируется комбинация . Выходным ригналом элемента И 11 тактируются первый 4 и пятый 15D-триггеры. В 1 -триггер 4 переписывается состояние преобразователя код - длительность импульса 3, а в Р -триггер 15 переписывается сигНс1Л знака скорости с выхода второго сумматора 17. После этого инверсным сигналом старшего разряда счетчика импульсов 10 Щ)оисходит установка преобразователя код - длительность кмпульса 3 в состояние Ч, а задний, фронт этого сигнала тактирует второй 12, третий 13 и четвертый 14 .D-триггеЕил. В результате в них записывается информация, поступающая на информационные входы. При этом на выходе первого сумматора 16 устанавливается , счетчик импульсов 10

обнуляется и находится в этом состоянии до следующего изменения младшего разряда преобразователя перемещение код 8. Если скорость подвижной части привода ниже допустимой в данный.момент времени при данном рассогласовании, то к моменту прихода фронта установка D -триггера 4 закончится формирование импульса в преобразователе код т длительность импульса 3, D -триггер .4 установится в состояние О и двигатель будет разгоняться. Если же скорость выше допустимой в данный момент времени при данном рассогласовании, то формирование импульса не успеет закончиться , D-триггер 4 установится в состояние Ч и включится реверс двигателя. Сигналы знака рассогласования кодов с выхода блока сравнения 2, знака скорости с выхода D-триггера 15 и. сигнал положения изображающей точки привода в данный момент времени, формируемый D -триггером 4, поступают на элемент 2И-ИЛИ 5, выходной сигнал которого вводится в блок управления б двигателем 7.

Направление движения привода определяется по изменению состояний двух младших разрядов компенсирующего кода. Для этого служат третий и четвертыйD-триггеры 13 и 14, второй сумматор 17, осуществляющий суммирование по модулю два и пятыйD -тригге 15.

Таким образом, данный привод позволяет осуществлять управление поло- жением обьекта при любых сочетаниях знаков скорости и рассогласования, что расширяет область применения припривода, и дает определенный техникоэкономический эффект..

Формула изобретения

Цифровой следящий привод, содержащий первый сумматор, последовательно соединенные входной регистр, блок сравнения, преобразователь код - длительность импульса, первыйD-триггер и последовательно соединенные блок управления и двигатель, вал которого

механически связан с преобразователем перемещение - код, разрядные выходы которого подключены к соответствующим вторым входам блока сравнения, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения привода, в него введены элемент 2И-ИЛИ, второй, третий и четвертый О -триггеры, элемент И, последовательно соединенные второй сумматор и пятый D -Триггер и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и счетчик импульсов, первый выход которого подключен к первому входу элемента И, второй выход - к -вторым входам преобразователя код - длительность импульса и элемента И, а также к тактовым входам второго, третьего и четвертого D -триггеров, выходы которых соединены соответственно с первым входом первого сумматора, с первым входом второго сумматора и со вторым входом второго сумматора, третий вход которого подключен к информационному входу четвертого D -триггера и к второму разрядному выходу преобразователя перемещение - кед , а выход - к информационному входу пятого D -триггера, тактовый вход которого соединен с выходом элемента И и с тактовым входом первого D -триггера, а выход - с первым входом элемента 2И-ИЛИ, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к первому выходу первого D -триггера, к второму выходу первого D -триггера и к знаковому выходу блока сравнения, а выход - к входу блока управления, причем первый разрядный выход преобразователя перемещение - код соединен с тактовыми входами второго и третьего D -триггеров и с вторым входом первого сумматора, выход которого подключен к второму входу счетчика импульсов.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 541143, кл. Q 05 В 11/26, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2688045/18-24,

кл. d 05 В 11/26, 1978 (прототип.

Фее. f

ПП Щ

У72/ (fSuulO

1ГПГ

«

%«f/7,

ПНИ ДU

Ittffff

п п

« «

1 I

lEli

П ПП