PL64683B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 25.IV.1972 64683 KI. 42 d, 2/50 MKP G01d,^/» I&9 CZYTELNIA UBlbfrz fTili4ii| iziaryuHluti LiJmi Twórca wynalazku: Jerzy Kostro Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Serwomechanizm cyfrowy Przedmiotem wynalazku jest serwomechanizm cyfrowy, dla którego przesuniecie zadane wpro¬ wadzane jest w kodzie jednostkowym, a przesu¬ niecie wykonane mierzone jest ukladem impulso¬ wym. Serwomechanizm przeznaczony jest zwlasz¬ cza do zastosowania w ukladach napedowych re¬ jestratorów cyfrowych oraz w ukladach cyfrowego sterowania programowego.W znanych i stosowanych dotychczas rozwiaza¬ niach serwomechanizmów cyfrowych sygnal ble¬ du powstajacy jako róznica miedzy iloscia otrzy¬ manych impulsów zadajacych i pomiarowych wprowadzanych do licznika rewersyjnego prze¬ ksztalcany jest z postaci cyfrowej do analogowej przez przetwornik cyfrowo-analogowy.Sygnal ten po wzmocnieniu uzywany jest do sterowania silnikiem wykonawczym serwomecha¬ nizmu. Sygnal sprzezenia tachometrycznego sumo¬ wany jest w tych ukladach z sygnalem uchybu na wejsciu wzmacniacza, musi wiec miec postac analogowa.Stosowane dotychczas rozwiazania maja szereg wad. Wzmacniacze i przetworniki cyfrowo-analo¬ gowe stosowane w znanych serwomechanizmach cyfrowych musza charakteryzowac sie duza sta¬ bilnoscia zera przy dosc duzych wzmocnieniach i mocach wyjsciowych wystarczajacych do wyste¬ rowania silników wykonawczych. Spelnienie tych wymagan stwarza istotne problemy techniczne.Poza tym mozliwe do uzyskania przy pomocy 10 15 20 25 36 2 wzmacniaczy pradu stalego moce wyjsciowe sa ograniczone, zastosowanie uzywanych przy wiek¬ szych mocach wzmacniaczy tyrystorowych jest mozliwe, ale wymaga stosowania specjalnych prze¬ tworników z sygnalu stalopradowego na sygnal impulsowy. Dla wprowadzenia sprzezenia tacho¬ metrycznego } trzeba w znanych serwomechaniz¬ mach cyfrowych stosowac uklady do pomiaru cze¬ stotliwosci impulsów pomiarowych z wyjsciem analogowym, lub specjalne urzadzenia do pomia¬ ru predkosci, np. pradniczki tachometryczne.Celem wynalazku jest zwiekszenie pewnosci dzialania i odpornosci na zaklócenia zewnetrzne serwomechanizmu cyfrowego poprzez zastapienie obróbki sygnalu sterujacego w czesci analogowej ukladu obróbka tego sygnalu w czesci cyfrowej, a takze uproszczenie jego budowy przez bezpo¬ srednie wykorzystanie impulsów pomiarowych do realizacji sprzezenia tachometrycznego.Istota wynalazku polega na zastapieniu prze¬ twornika cyfrowo-analogowego stosowanego w zna¬ nych ukladach serwomechanizmów cyfrowych ukla¬ dem cyfrowym przetwarzajacym sygnal bledu, otrzymywany w postaci cyfrowej na wyjsciu licz¬ nika rewersyjnego, na przebieg prostokatny o wspól¬ czynniku wypelnienia proporcjonalnym do zawar¬ tosci licznika rewersyjnego. W serwomechanizmie wedlug wynalazku wejscie wzmacniacza mocy ste¬ rujacego silnikiem wykonawczym serwomechani¬ zmu polaczone jest z wyjsciem komparatora. Kom- 64 6833 parator z kolei polaczony jest z jednej strony z wyjsciami licznika rewersyjnego, a z drugiej strony z wyjsciami licznika pomocniczego. Wejscia licznika rewersyjnego sa polaczone z wyjsciem ukladu pomiaru przesuniecia, napedzanego silni- 5 kiem wykonawczym, oraz z wejsciem, na które jest podawany ciag impulsów okreslajacy polo¬ zenie zadane dla serwomechanizmu.Licznik pomocniczy polaczony jest poprzez ze¬ spól bramkujacy z generatorem impulsów. Przy 10 takich polaczeniach zawartosc licznika rewersyj¬ nego . jest równa róznicy miedzy polozeniem za¬ danym a polozeniem rzeczywistym serwomecha¬ nizmu, a zawartosc licznika pomocniczego zmienia sie w sposób ciagly od zera do wartosci maksy- 15 malnej osiagajac znowu stan zero po przepelnie¬ niu itd. Komparator rozróznia dwa stany: stan gdy zawartosc licznika rewersyjnego jest wieksza ód zawartosci licznika pomocniczego i stan gdy za¬ wartosc licznika rewersyjnego . jest mniejsza od 20 zawartosci licznika pomocniczego.Stan, w którym zawartosci obu liczników sa sobie równe moze byc przyporzadkowany dowol¬ nemu z dwu wyzej wymienionych stanów. Na wyjsciu komparatora otrzymywany jest sygnal cyf- 25 rowy „0" lub „1" zaleznie od tego, który z wyzej wymienionych stanów zostal wykryty. Przy za¬ wartosci licznika rewersyjnego róznej od zera na wyjsciu komparatora otrzymywany jest przebieg prostokatny o wspólczynniku wypelnienia propor- 30 cjonalnym do zawartosci tego licznika, przebieg ten po wzmocnieniu uzywany jest do sterowania silnikiem wykonawczym serwomechanizmu.W serwomechanizmie wedlug wynalazku zespól bramkujacy jest dodatkowo polaczony z wyjsciem 35 ukladu pomiarowego oraz z wyjsciem komparato¬ ra. Sygnal z komparatora spelnia tu role sygnalu sterujacego, a impulsy z ukladu pomiarowego sa odejmowane lub dodawane do impulsów z gene¬ ratora zaleznie od sygnalu z komparatora, tak ze 40 chwilowa czestotliwosc impulsów podawanych z ukladu bramkujacego do licznika pomocniczego zalezy od czestotliwosci generatora, czestotliwosci impulsów pomiarowych oraz od sygnalu kompa¬ ratora. 45 Serwomechanizm wedlug wynalazku nie posiada zasadniczych wad dotychczasowych rozwiazan. Cy¬ frowa obróbka sygnalu bledu gwarantuje stabil¬ nosc zera oraz, przy obecnym stanie techniki cyfro¬ wej, duza niezawodnosc pracy ukladu. Sygnal wyj- 50 sciowy z czesci cyfrowej ukladu w postaci prze¬ biegu prostokatnego z modulacja wspólczynnika wypelnienia pozwala na stosowanie kluczowanych wzmacniaczy tranzystorowych lub wzmacniaczy ty¬ rystorowych. Wykorzystanie impulsów pomiaro- 55 wyeh dla realizacji sprzezenia tachometrycznego poprawia dynamike serwomechanizmu bez kom¬ plikowania jego ukladu.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przy¬ kladowym rozwiazaniu na rysunku, na którym 60 przedstawiono schemat blokowy urzadzenia. Licz¬ nik rewersyjny 1 w serwomechanizmie jest pola¬ czony z ukladem pomiarowym 5 i komparatorem 3 polaczonym z kolei z licznikiem pomocniczym 2 i wzmacniaczem mocy 4 sterujacym silnikiem wy- 65 4 konawczym 6. Licznik pomocniczy Z jest takze polaczony poprzez zespól bramkujacy 8 z generaL torem 7 i ukladem pomiarowym' 5, zespól bram¬ kujacy 8 ma dodatkowe polaczenie z komparato¬ rem 3."""""'"' ""*' " '"" Polozenie zadane dla serwomechanizmu okreslo¬ ne jest iloscia impulsów wprowadzanych na wej¬ scie zadajace. Impulsy zadajace-wprowadzane sa do licznika rewersyjnego 1, który?r'$pelriia-w ser¬ womechanizmie role czlonu porównujacego. Do licznika rewersyjnego 1 wprowadzane sa równiez impulsy pomiarowe z ukladu pomiarowego 5. Za¬ wartosc licznika rewersyjnego 1 równa jest róz¬ nicy ilosci przyslanych impulsów Badajacych i po¬ miarowych, czyli róznicy miedzy polozeniem za¬ danym a polozeniem rzeczywistym, ferówfto; im¬ pulsy zadajace jak i pomiarowe moga miec przy¬ pisany znak „+" lub znak „—", czyli moga ozna¬ czac przesuniecie w kierunku uznanym za dodat¬ ni lub w kierunku uznanym - za ujemny.Dla uproszczenia na rysunku nie umieszczono ukladów wyrózniania znaku, poniewaz nie jest to konieczne dla okreslenia istoty wynalazku. Zawar¬ tosc licznika rewersyjnego 1 jest porównywana z zawartoscia licznika pomocniczego 2 w kompa¬ ratorze 3. Na wyjsciu komparatora 3 otrzymywany jest sygnal „1", gdy zawartosc licznika rewersyj¬ nego 1 jest wieksza od zawartosci licznika pomoc¬ niczego 2, a sygnal „0", gdy zawartosc licznika rewersyjnego 1 jest mniejsza lub równa zawar¬ tosci licznika pomocniczego 2. Poniewaz do licz¬ nika pomocniczego 2 wprowadzane sa impulsy z generatora 7, wiec jego zawartosc zmienia sie w sposób ciagly od zera do wartosci maksymalnej osiagajac po przepelnieniu stan zero itd., proces ten powtarza sie cyklicznie. Dzieki temu na wyj¬ sciu komparatora 3 otrzymywany jest przebieg pro¬ stokatny, w którym czas trwania impulsu jest proporcjonalny do zawartosci licznika rewersyj¬ nego 1.Tak na przyklad, jezeli pojemnosci obu liczni¬ ków sa sobie równe, to przy zapelnionym do po¬ lowy licznika rewersyjnego 1, pomijajac sprzezenie tachometryczne, na wyjsciu komparatora, otrzy¬ mamy sygnal w którym czas trwania impulsu be¬ dzie równy czasowi trwania przerwy. Impulsy z ge¬ neratora 7 wprowadzane sa do licznika pomocnicze¬ go 2 poprzez zespól bramkujacy 8. Do zespolu te¬ go wprowadzane sa równiez impulsy pomiarowe oraz sygnal wyjsciowy z komparatora 3. Dzialanie zespolu bramkujacego polega na kasowaniu (prze¬ chwytywaniu) jednego impulsu z generatora 7 przez kazdy z impulsów pomiarowych, w okresie gdy sygnal na wyjsciu komparatora 3 jest równy zeru.W ten sposób czestotliwosc impulsów wprowadza¬ nych do licznika pomocniczego 2 w czasie trwania sygnalu „0" na wyjsciu komparatora 3, jest równa róznicy czestotliwosci generatora 7 i czestotliwosci impulsów pomiarowych. Czas trwania przerwy w sygnale otrzymywanym z komparatora 3 zostanie zwiekszony w takim stosunku w jakim zmniejszona bedzie czestotliwosc impulsów wprowadzanych do licznika pomocniczego 2.64 683 6 Poniewaz czas trwania impulsu nie ulega zmia¬ nie i zalezy tylko od zawartosci licznika rewer¬ syjnego 1 wiec wprowadzenie w opisany wyzej sposób impulsów pomiarowych do licznika pomoc¬ niczego 2 spowoduje, zaleznie od predkosci czlonu wykonawczego serwomechanizmu, zmniejszenie wspólczynnika wypelnienia przebiegu wyjsciowego z komparatora 3. Sygnal wyjsciowy z komparatora 3 po wzmocnieniu we wzmacniaczu mocy 4 jest uzywany do sterowania silnikiem wykonawczym 6.Zmniejszenie wspólczynnika wypelnienia sygnalu z komparatora 3 powoduje zmniejszenie sygnalu sterujacego silnikiem wykonawczym 6, opisany wyzej uklad realizuje wiec sprzezenie tachome¬ tryczne. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Serwomechanizm cyfrowy, zawierajacy wzmac¬ niacz mocy sterujacy silnikiem wykonawczym i napedzany przez ten silnik impulsowy uklad po¬ miarowy, którego wyjscie jest polaczone z jednym z wejsc licznika rewersyjnego, znamienny tym, ze ma sterujacy wzmacniaczem mocy (4) komparator (3), którego wejscia polaczone sa z jednej strony z 5 licznikiem rewersyjnym (1), a z drugiej strony z licznikiem pomocniczym (2) polaczonym z kolei z generatorem (7) poprzez zespól bramkujacy (8) przy czym cyfrowy sygnal wyjsciowy z kompara¬ tora (3) posiada wartosc „0" lub „1" zaleznie od 10 tego czy zawartosc licznika rewersyjnego (1) jest mniejsza czy wieksza niz zawartosc licznika po¬ mocniczego (2).

2. Serwomechanizm cyfrowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jego zespól bramkujacy (8) jest 15 dodatkowo polaczony z wyjsciem ukladu pomiaro¬ wego (5) oraz z wyjsciem komparatora (3) przy czym chwilowa czestotliwosc sygnalu wyjsciowe¬ go z zespolu bramkujacego (8) zalezna jest od cze¬ stotliwosci impulsów z - generatora (7) impulsów 20 z ukladu pomiarowego (5) oraz od wartosci sygnalu z komparatora (3). ,.-,KI. 42 d, 2/50 64 683 MKP G 01 d, 5/224 7 o— 1 -J 6 1 l i al O 2 l 3 i 4 f Z] i r~^ — * H 6 H 5 n ZF „Ruch" W-wa, zam. 1609-71, nakl. 200 egz. + 20 Cena zl 10,— PL PL