Pierwszenstwo: 15.10.1971 (P. 151043) Zgloszenie ogloszono: 15.11.1973 Opis patentowy opublikowano: 14.02,1975 74732 KI. 42r2,3/00 MKP G05d 3/00 CZYTELNIA tup ' £" l Twórca wynalazku: Jan Kotowicz Uprawniony z patentu tymczasowego: Biuro Projektów Przemyslu Hut¬ niczego „Biprohut" Przedsiebior¬ stwo Panstwowe, Gliwice (Polska) Cyfrowy uklad do optymalnego sterowania ruchem obrotowym Przedmiotem wynalazku jest cyfrowy uklad do optymalnego sterowania ruchem obrotowym, tak aby kat obrotu z polozenia wyjsciowego do wartosci zadanej kata byl minimalny. Oznacza to, ze uklad wybiera taki kierunek ruchu, w prawo albo w lewo, ze kat o jaki obróci sie z danego polozenia do war¬ tosci zadanej jest zawsze mniejszy a co najwyzej równy 180°.Znane sa urzadzenia realizujace to zadanie majace tarcze obracajaca sie, która odwzorowuje obrót i jest wyposazona w sciezki kontaktowe. Po nich slizgaja sie szczotki. Do szczotek przylaczone sa cewki prze¬ kazników, których kombinacja zestyków pozwala wybrac odpowiedni kierunek obrotu. To rozwiaza¬ nie ma jednak szereg wad, ze wzgledu na skompli¬ kowana budowe mechaniczna, duza ilosc czesci ru¬ chomych, trudnosci z uzyskaniem odpowiedniej ja¬ kosci kontaktów na stykach szczotek i sciezek. W re¬ zultacie urzadzenie jest zawodne w dzialaniu, a po¬ nadto nie pozwala na osiagniecie duzej dokladnosci ustawiania.Celem wynalazku jest uklad sterowania o dziala¬ niu pewnym w wairpnlkach iprizeimyslowyich i imozli- wej do uzyskania duzej dokladnosci ustawiania, przy prostocie budowy i bez ruchomych elementów ste¬ rujacych.Cel ten zostal osiagniety przez zastosowanie cyfro¬ wego ukladu sterowania, w którym wprowadza sie odpowiednia modyfikacje wartosci zadanej w czasie pracy urzadzenia. 2 W szczególnosci zadanie wykonuje uklad który ma koder polaczony poprzez uklad bramkujacy z subtraktorem, przy czym subtraktor steruje bram¬ ka poprzez uklad okreslenia wartosci bezwzglednej, uklad okreslenia wartosci róznicy katów powyzej 180° i uklad wyboru kodu. Ponadto subtraktor ma wyjscie okreslajace znak polaczone z ukladem okre¬ slenia kierunku obrotu który sterowany jest rów¬ niez przez uklad okreslenia waritosci róznicy katów powyzej 180°. Znak róznicy steruje ukladem okres¬ lenie wartosci bezwzglednej. Do kodera jest podla¬ czony uklad dajacy wartosc zadana, do subtraktora podlaczony jest element wprowadzajacy wartosc aktualna. Do ukladu wyboru kodu doprowadza sie impuls polozenia zerowego oraz sygnal o kierunku wirowania.Tak wykonany uklad sterujacy ma prosta budowe, duza szybkosc dzialania, a ponadto wybiera naj¬ krótsza droge obrotu do polozenia zadanego i po¬ zwala usitawic urzadzenie w zadanym polozeniu z duza dokladnoscia.Wynalazek jest blizej przedstawiony w przykla¬ dzie wykonania pokazanym na rysunku obrazujacym schemat blokowy urzadzenia. Na rysunku nie po¬ kazano urzadzen sterujacych jak i wykonawczych.Na wejscie kodera 1 jest wprowadzana wartosc zadana, wybrana przez urzadzenie sterowane we¬ dlug programu lub przez operatora. Subtraktor 3 30 ma podana wartosc aktualna II, czyli aktualne polo- 15 20 25 7473274732 zenie urzadzenia sterowanego na przyklad za po¬ moca przetwornika analogowo-cyfrowego.Synteza ukladu przedstawia sie nastepujaco: kat 360° dzieli sie na dowolna ilosc czesci zaleznie od zadanej dokladnosci ustawienia sterowanego urza¬ dzenia. Kazdla kolejna czesc kata mia przypisana kolejna wartosc w kodzie binarnym, czyli do ukladu jest wprowadzona wartosc zadana w kodzie dwój¬ kowym jak równiez wartosc biezaca aktualna, w tym samym kodzie. Okreslenie róznicy miedzy tymi wielkosciami jest zadanym katem obrotu. Nastepnie okresla siie bezwzgledna wartosc róznicy i gdy wy¬ nosi oma ponizej 180° to przykladowo przyjmuje sie kierunek obrotu w prawo jako pluis, a obroty w le¬ wo jako minus. Natomiast w przypadku gdy róznica katów wyniesie powyzej 180° to nalezy przeprowa¬ dzic modyfikacje dla uzyskania optymalnego kie¬ runku obrotu i najszybszego osiagniecia zamierzone¬ go polozenia. Modyfikacje przeprowadza sie w opar¬ ciu o algebraiczna sume tego kata z katem 360°.W operacji, jak tez w sumie algebraicznej, nalezy zachowac znak. W rezultacie otrzyma sie dwa ciagi wartosci zmodyfikowanych z któirych pewne wyniki sa odrzucone z uwagi na to, ze uklad wykonuje kat obrotu do wartosci zadanej mniejszy, a najwyzej równy 180°, przy czym dla wartosci scisle 180° uklad wykonuje ruch zadany, na przyklad w prawo.Opiis dzialania ukladu wedlug wynalazku: Wartosc zadana I wprowadza isie do kodera 1.Uklad jego pozwala na przygotowanie danej war¬ tosci w kodzie zmodyfikowanym. Na wprowadzenie odpowiedniej, jednej z dwu wartosci pozwala bram¬ kujacy uklad 2. Nastepnie tak wybrana wartosc jest wprowadzona do s-ubtraktora 3, to jest ukladu odej¬ mujacego do którego równolegle wprowadza sie war¬ tosc II biezaca kata uzyskana z przetwornika. Sub- traktor 3 wylicza róznice i jej znak. Znak III rózni¬ cy sluzy do okreslenia kierunku ruchu i zostaje za¬ pamietany do momentu osiagniecia wartosci zadanej 30 35 w ukladzie 7 okreslajacym kierunek wirowania.Równoczesnie przy pomocy ukladu 4 okresla sie modul róznicy w ukladzie okreslenia wartosci bez¬ wzglednej. Uklad 5 pozwala na uzyskanie sygnalu róznicy katów wiekszej od 180° sterujac ukladem 6 wyboru kodu, który zapamietuje ten sygnal do mo¬ mentu osiagniecia przez urzadzenie polozenia przy¬ jetego za 0° = 360°, wówczas nalepy powrócic do ko¬ du przed modyfikacja.Tak wykonany uklad pozwala na wybór najeko- nomiczniejszego kierunku obrotów silnika nastawia¬ jacego element wykonawczy i ustawienie go z duza doklaiojnioisiciia i iz diuza pewnosicia 'dzialania, ze wizgle- du na brak w sterowaniu czesci mechanicznych, da¬ je mozliwosc stosowania duzych przyspieszen i opóz¬ nien napedu, co z kolei pozwala na czasowo-opty- malne sterowanie napedem. Uklad jest przydatny do sterowania o zadany kat mechanizmami obroto¬ wymi na przyklad sterowania zasypem wielkiego pieca. PL PL