RU1835533C - Цифрова след ща система - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к цифровым системам автоматического управлени  и регулировани  и может быть использовано дл  управлени  различными динамическими объектами, выходна  координата которых  вл етс  непрерывной величиной. Целью  вл етс  повышение- точности в переходном режиме. Система содержит задатчик 1, вычитатель 2, регистр 3, перемножитель 4, цифрраналоговый преобразователь 5, усилитель 6. двигатель 7, преобразователь угол - код 9, редуктор 8, цифровой измеритель скорости 10. сумматор 11, формирователь, импульсов 12, посто нное запоминающее устройство 13, формирователь адреса 14, генератор опорной частоты 15. 1-2-3-4-5- 6-7-8-9-10-11-2, 0-11. 15-10, 15-12.9-12- 12-14-13, 4.12-14.3. Зил.

Description

с/

с

Изобретение относитс  к цифровым,ри- стемам автоматического управлени  и регулировани  и может быть использовано дл  управлени  различными динамическими объектами, выходна  координата которых  вл етс  непрерывной величиной.

Целью насто щего изобретени   вл етс  повышение точности системы в переходном режиме.

На фиг.1 представлена структурна  схема цифровой след щей системы; на фиг.2 - схема одного из вариантов формировател  импульсов управлени ; на гфиг.З - эпюры, по сн ющие работу системы.

, След ща  система содержит последовательно включенные зэдатчик 1. цифровой вычитатель 2, регистр 3. цифровой перемножитель 4, цифроаналоговый преобразователь 5, усилитель 6, двигатель 7, редуктор 8,

преобразователь угол-код 9, цифровой измеритель скорости 10, сумматор, 11, выход которого подключен ко второму входу цифрового вычитател  2, а второй вход сумматора 11 подключен к выходу преобразовател  угол-код 9, причем второй вход цифрового перемножител  4 подключен к выходу посто нного запоминающего устройства 13, вход которого соединен с выходом формировател  адреса 14, а первый и второй входы формировател  адреса 14 подключены соответственно к первому и второму выходам фОр мировател  импульсов управлени  12, третий выход которого подключен к второму входу регистра 3. первый вход формировател  импульсов управлени  12 подключен к выходу цифрового вычитател  2, а второй вход формировател  импульсов управлени  12 подключен к выходу генера00

со ел ел со со

тора оперной частоты 15, который подключен также к второму входу цифрового измерител  скорости 10.

В предлагаемой цифровой след щей системе сигнал рассогласовани  на выходе цифрового вычитател  2 будет равен нулю, когда выход системы (угол поворота выходного вала редуктора 9) и скорость его изменени  равны входу и скорости его изменени , поступающему с задатчика 1. Если сигнал рассогласовани  ® не равен нулю, то на вход усилител  7 поступают управл ющие воздействи ,которые представл ют собой периодически повтор ющиес  с периодом последовательность из N пр моугольных импульсов длительностью h с амплитудами т , где ,2,...N - номер шага регулировани : Т-длительность одного интервала регулировани ; h - шаг квантовани  .системы, равный длительности одного шага регулировани ; N - количество шагов регулировани , равное пор дку дифференциального уравнени , которым описываетс  непрерывна  часть системы.

Значени  m определ ютс  с помощью метода переменного коэффициента усилени  (Ю.Ту. Современна  теори  управлени , - М,: Мир, 1971). Например, дл  системы, в которой используетс  двигатель посто нного тока с независимым возбуждением, имеющим передаточную функцию вида

G(s)

а

s (s + Ь)

передаточна  функци  непрерывной части системы, без.учета квантовани  по уровню, но с учетом обратной св зи.по скорости будет иметь вид

G(s) a(s+d) (S) s ( s + b )

Тогда амплитуды управл ющих воздейст- . вий, обеспечивающих отработку скачкообразного входного воздействи  при нулевой скорости изменени  выхода системы в момент поступлени  входного воздействи , можно рассчитать последующим формулам:

mi

(3)

ahd (1 -В )

ЬВ a h d (1 - В )

Ц .

где , ©I -значение сигнала рассогласовани  в момент начала цикла регулировани  длительностью .

Выражени  (3) дл  расчета амплитуд управл ющих воздействий могут быть представлены в виде

5 .mi-KiGi:

©I ,

где

(4)

Ki

К2

ahd(1 -В)

b В ahd(1 -B )

15

20

25

30

35

40

45

55

50

посто нные коэффициенты, завис щие только от параметров передаточной функции непрерывной части системы, которые могут быть рассчитаны заранее и хранитьс  в посто нном запоминающем устройстве.

В предлагаемой системе дл  хранени  коэффициентов Kp(v- 1,2N) используетс  посто нное запоминающее устройство 13 (см. фиг.1), а выражени  (4) реализуютс  с помощью цифрового перемножител  4, на первый вход которого поступает код рассогт. ласовани  О, с выхода регистра 3, а на второй вход цифрового перемножител  4 с выхода ПЗУ 13 поступают коды коэффици-. ентов К. Адреса  чеек ПЗУ, в которых хран тс  коды коэффициентов Кл дл  каждого шага регулировани , поступают на вход ПЗУ с формировател  адреса.

Цифрова  след ща  система работает следующим образом.

При включении питани  счетчики ДД5, ДД7и НЗ-триггер{ДД2.1, ДД2.2)(см. фиг.2) устанавливаютс  в нулевое состо ние, при этом разрешаетс  прохождение тактовых импульсов ТИ от генератора опорной частоты 14 (фиг.1) через схему совпадени  ДД6.1.

Первый же тактовый импульс, прошедший чер ез схему совпадени  ДД6.1, опрокидывает RS-триггер (ДД2.1, ДД2.2), тем самым запрещаетс  прохождение через ДД6.1 последующих тактовых импульсов, но разрешаетс  прохождение через схему совпадени  ДД6.2 импульсов с выхода счетчика ДД5, период следовани  которых равен h.

Тактовый импульс, прошедший через схему совпадени  ДД6.1,  вл етс  импульсом записи (ИЗ), который поступает на второй вход (см.фиг.1) регистра 3 и обеспечивает запись в регистр кода рассогласовани  0| . которое хранитс  в регистре в течение всего интервала регулировани  . Импульс установки в нулевое состо ние счетчиков ДД5 и ДДб поступает также на входы установки в нулевое состо ние

счетчиков К155ИЕ5 формировател  адреса 14 (сигнал R).

При установке счетчиков формировател  адреса 14 в нулевое состо ние на вход ПЗУ поступает адрес  чейки, в которой хра- нитс  код коэффициента Кг, при этом на второй вход цифрового перемножител  поступает код коэффициента KI , который перемножаетс  с кодом рассогласовани  Q , поступающим на первый вход цифрового перемножител  4 с выхода регистра 3. Произведение этих сомножителей, которое определ ет код амплитуды управл ющего воздействи  mi/I на перзом шаге регулировани , поступает на вход цифроаналогового преобразовател  5 в течение длительности шага регулировани  h. Импульсы, проход щие через схему совпадени  ДД6:2 (см. фиг.2),  вл ютс  импульсами суммировани , которые поступают на тактовые входы счетчиков К155ИЕ5 формировател  адреса с периодом, равным шагу регулировани  h и одновременно импульсы (+1) поступают на вход счетчика числа шагов регулирова- ни  (см. фиг.2, микросхема ДД7 типа К155ИЕ2).

Переключатели S1 -rS4 и схема совпадени  ДД8.1 обеспечивают формирование заданного числа шагов регулировани  N, длительностью h каждый.

При поступлении на вход счетчика ДД7 импульса, соответствующего моменту начала N+1, шага регулировани , сигнал с выхо- . да схемы совпадени  ДД8.1 проходит через схему ИЛИ ДД4.1 и возвращает схему формировател  импульсов в состо ние, соответствующее началу нового цикла регулировани  длительностью , т.е. устанавливает в нулевое состо ние счетчики ДД5. ДД7 и RS-триггер (ДД2.1, ДД2.2), т.е. следующий ИЗ формируетс  через врем  .

Коды управл ющих воздействий, поступающие с выхода цифрового пере- множител  на вход цифроаналогового преобразовател  б, преобразуютс  в управл ющие воздействи , которые через усилитель 6 воздействуют на двигатель 7, отрабатыва  сигнал рассогласовани . Теку- щее положение угла поворота выходного вала редуктора 8 и скорость изменени  угла поворота измер ютс  преобразователем угол - код 9 и цифровым измерителем скорости 10, складываютс  в цифровом сумма-

торе.11, с выхода которого поступают на второй вход вычитател  2.

Таким образом осуществл етс  удержание системы в исходном состо нии.

При поступлении с задатчика 1 кода ступенчатого входного воздействи , значение которого превышает зону нечувствительности устройства синхронизации(микросхемы ДД1, ДДЗ, фиг.2). на выходе б микросхемы ДДЗ типа К155 АГЗ сформируетс  короткий импулъс, который проходит через схему ИЛИ ДД4.1 и устанавливает счетчики ДД5, ДД7 и RS-триггер (ДД2.1, ДД2.2) в нулевое состо ние, тем самым прерыва  текущий цикл формировани  управл ющих воздействий и начина  новый цикл, обеспечивающий отработку поступившего ступенчатого воздействи  за врем  . Далее система удерживаетс  в новом состо нии так, как было описано выше.

Таким образом благодар  введению в цифровую след щую систему новых элементов и св зей обеспечиваетс  уменьшение ошибки и повышение точности системы в. переходном режиме.

Форм у л а изобретени 

Цифрова  след ща  система, содержаща  последовательно соединенные задат- чик. вычитатель, регистр, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь , усилитель, двигатель, редуктор, преобразователь угол - код, а также формирователь импульсов, отличающа с  тем, что. с целью повышени  точности системы в переходном режиме, в нее введены генератор опорной частоты, последовательно соединенные формирователь адреса, блок пам ти коэффициентов и перемножитель , последовательно соединенные цифровой измеритель скорости, сумматор, второй вход которого соединен с выходом преобразовател  угол - код и первым входом цифрового измерител  скорости, второй вход которого и синхровход формировател  импульсов соединены с выходом генератора опорной частоты, информационный вход формировател  импульсов соединен с выходом вычитател , первый выход соединен с синхровходом регистра, второй и третий выходы - с тактовыми входами формировател  адреса, второй вход и выход перемножител  соединены соответственно с выходом регистра и входом цифроаналогового преобразовател , а выход сумматора подключен к вычитающему входу вычитател .

п

т

$03

tlr

H-

.ifr t;

с а/

4-Jfi C H

Л2М

58

Фиг.1

as 6.1

9п tW

т1Ж1Ґ тет

,ки

fin

. W

SHS

,«;

aii-iJ . 6

/77V

/fa V

t

L