RU2725410C1 - Цифровой интегральный регулятор - Google Patents

Цифровой интегральный регулятор Download PDF

Info

Publication number
RU2725410C1
RU2725410C1 RU2019122941A RU2019122941A RU2725410C1 RU 2725410 C1 RU2725410 C1 RU 2725410C1 RU 2019122941 A RU2019122941 A RU 2019122941A RU 2019122941 A RU2019122941 A RU 2019122941A RU 2725410 C1 RU2725410 C1 RU 2725410C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
register
adder
inputs
Prior art date
Application number
RU2019122941A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Леонидович Лисин
Александр Владимирович Стариков
Даниил Юрьевич Рокало
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Priority to RU2019122941A priority Critical patent/RU2725410C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2725410C1 publication Critical patent/RU2725410C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к автоматическим регуляторам. Цифровой интегральный регулятор содержит шесть сумматоров, шесть регистров, элемент ИЛИ, элемент И-НЕ, три элемента И, генератор прямоугольных импульсов и пять одновибраторов. Причем первый и второй входы первого сумматора являются соответственно входами сигналов задания и обратной связи регулятора. Первый и второй входы первого элемента И являются входами готовности соответственно сигналов задания и обратной связи. Второй вход третьего сумматора является входом допустимого приращения плавающего ограничения, второй вход четвертого сумматора является входом инверсного значения допустимого приращения плавающего ограничения. Выход четвертого одновибратора является выходом готовности информации на выходе регулятора, а выход второго регистра - выходом регулятора. Технический результат заключается в обеспечении устойчивой работы следящего электропривода во всех диапазонах изменения перемещений и скоростей. 1 ил.

Description

Изобретение относится к элементам систем автоматического регулирования с цифровым управлением и может найти применение в системах регулирования частоты вращения двигателей и положения различных механизмов.
Наиболее близким по технической сущности является цифровой интегральный регулятор (см. патент России №2325681, опубл. 27.05.2008, бюл. №15), содержащий четыре сумматора, три регистра, мультиплексор, блок логики, блок умножения, генератор прямоугольных импульсов, блок синхронизации и блок ограничения.
Недостатком наиболее близкого цифрового интегрального регулятора является то, что в случае его применения во внешнем контуре следящего электропривода даже при правильном выборе постоянной времени интегрирования при больших диапазонах изменения перемещений и скоростей возможно возникновение неустойчивости электропривода.
Технический результат достигается тем, что в цифровой интегральный регулятор, содержащий первый, второй, третий и четвертый сумматоры, первый, второй и третий регистры, элемент ИЛИ, элемент И-НЕ, первый элемент И, генератор прямоугольных импульсов, первый, второй, третий, четвертый и пятый одновибраторы, причем выход первого сумматора соединен с первым входом первого регистра, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход второго регистра соединен с вторым входом второго сумматора, выход третьего сумматора соединен с первым входом третьего регистра, старший разряд выхода первого регистра соединен с первыми входами элемента ИЛИ и элемента И-НЕ, выход элемента И соединен с первым входом первого одновибратора, выход которого соединен с вторыми входами первого и третьего регистров, выход генератора прямоугольных импульсов соединен с первым входом второго одновибратора, выход которого соединен с вторым входом первого одновибратора и входом третьего одновибратора, выход третьего одновибратора соединен с первым входом второго регистра и входом четвертого одновибратора, причем первый и второй входы первого сумматора являются соответственно входами сигналов задания и обратной связи регулятора, первый и второй входы первого элемента И являются входами готовности соответственно сигналов задания и обратной связи, а выход второго регистра - выходом регулятора, дополнительно введены пятый и шестой сумматоры, четвертый, пятый и шестой регистры и второй и третий элементы И, причем первый вход первого сумматора соединен с первыми входами третьего и четвертого сумматоров, выход четвертого сумматора соединен с первым входом четвертого регистра, выход второго сумматора соединен с вторым входом второго регистра, выход которого соединен с первыми входами пятого и шестого сумматоров, выход первого одновибртора соединен с вторым входом четвертого регистра и входом пятого одновибратора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход третьего регистра соединен с вторым входом пятого сумматора, выход которого соединен с первым входом пятого регистра, старший разряд выхода пятого регистра соединен с вторами входами элемента ИЛИ и элемента И-НЕ, выход четвертого регистра соединен с вторым входом шестого сумматора, выход которого соединен с первым входом шестого регистра, старший разряд выхода шестого регистра соединен с третьими входами элемента ИЛИ и элемента И-НЕ, выход четвертого одновибратора соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторыми входами пятого и шестого регистров, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго одновибратора, выход элемента И-НЕ соединен с вторым входом третьего элемента И, причем второй вход третьего сумматора является входом допустимого приращения плавающего ограничения, второй вход четвертого сумматора является входом инверсного значения допустимого приращения плавающего ограничения, а выход четвертого одновибратора является выходом готовности информации на выходе регулятора.
Существенные отличия находят свое выражение в новой совокупности связей между элементами устройства. Указанная совокупность связей позволяет цифровому интегральному регулятору обеспечить устойчивую работу следящего электропривода во всех диапазонах изменения перемещений и скоростей.
На фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового интегрального регулятора.
Цифровой интегральный регулятор (фиг. 1) содержит сумматоры 1, 2, 3, 4, 5 и 6, регистры 7, 8, 9, 10, 11 и 12, элемент ИЛИ 13, элемент И-НЕ 14, элементы И 15, 16 и 17, генератор 18 прямоугольных импульсов, одновибраторы 19, 20, 21, 22 и 23, вход 24 сигнала задания, вход 25 сигнала обратной связи, вход 26 допустимого приращения плавающего ограничения, вход 27 инверсного значения допустимого приращения плавающего ограничения, вход 28 готовности сигнала задания, вход 29 готовности сигнала обратной связи, выход 30 регулятора, выход 31 готовности информации на выходе регулятора.
Выход сумматора 1 соединен с первым входом регистра 7, выход которого соединен с первым входом сумматора 2. Выход регистра 8 соединен с вторым входом сумматора 2. Выход сумматора 3 соединен с первым входом регистра 9. Старший разряд выхода регистра 7 соединен с первыми входами элемента ИЛИ 13 и элемента И-НЕ 14. Выход элемента И 15 соединен с первым входом одновибратора 19, выход которого соединен с вторыми входами регистров 7 и 9. Выход генератора 18 прямоугольных импульсов соединен с первым входом одновибратора 20, выход которого соединен с вторым входом одновибратора 19 и входом третьего одновибратора 21. Выход (инверсный) одновибратора 21 соединен с первым входом регистра 8 и входом одновибратора 22. Первый и второй входы сумматора 1 являются соответственно входами 24 и 25 сигналов задания и обратной связи регулятора. Первый и второй входы элемента И 15 являются входами 28 и 29 готовности соответственно сигналов задания и обратной связи. Выход регистра 8 является выходом 30 регулятора. Первый вход сумматора 1 соединен с первыми входами сумматоров 3 и 4. Выход сумматора 4 соединен с первым входом регистра 10. Выход сумматора 2 соединен с вторым входом регистра 8, выход которого соединен с первыми входами сумматоров 5 и 6. Выход одновибртора 19 соединен с вторым входом регистра 10 и входом одновибратора 23, выход (инверсный) которого соединен с первым входом элемента И 16. Выход (инверсный) регистра 9 соединен с вторым входом сумматора 5, выход которого соединен с первым входом регистра 11. Старший разряд выхода регистра 11 соединен с вторами входами элемента ИЛИ 13 и элемента И-НЕ 14. Выход (инверсный) регистра 10 соединен с вторым входом сумматора 6, выход которого соединен с первым входом регистра 12. Старший разряд выхода регистра 12 соединен с третьими входами элемента ИЛИ 13 и элемента И-НЕ 14. Выход (инверсный) одновибратора 22 соединен с вторым входом элемента И 16, выход которого соединен с вторыми входами регистров 11 и 12. Выход элемента ИЛИ 13 соединен с первым входом элемента И 17, выход которого соединен с вторым входом одновибратора 20. Выход элемента И-НЕ 14 соединен с вторым входом элемента И 17. Второй вход сумматора 3 является входом 26 допустимого приращения плавающего ограничения. Второй вход сумматора 4 является входом 27 инверсного значения допустимого приращения плавающего ограничения. Выход одновибратора 22 является выходом 31 готовности информации на выходе регулятора.
Основные элементы цифрового регулятора могут быть выполнены, например, на следующих микросхемах: сумматоры 1, 2, 3, 4, 5 и 6 - К555ИМ6; регистры 7, 8, 9, 10, 11 и 12 - К555ТМ8; элемент ИЛИ 13 - К555ЛЛ1; элемент И-НЕ 14 - К555ЛА4; элементы И 15, 16 и 17 - К555ЛИ1; одновибраторы 19, 20, 21, 22 и 23 - К555АГ3.
Генератор 18 прямоугольных импульсов, например, представляет собой автогенератор, выполненный на микросхеме К555ЛА3 с кварцевой стабилизацией, причем выход автогенератора подключен к входу делителя частоты, реализованного на двоичных счетчиках, например, К555ИЕ7.
Следует также отметить, что основные элементы цифрового интегрального регулятора могут быть также выполнены программно на микроконтроллере.
Цифровой интегральный регулятор работает следующим образом. Цифровые коды, соответствующие сигналу задания и обратной связи подаются соответственно на входы 24 и 25 цифрового интегрального регулятора. Сумматор 1 вычисляет разность Nз-Noc между сигналами задания Nз и обратной связи Noc. Сумматор 3 вычисляет сумму Nз+ΔNогр сигнала задания Nз и допустимого приращения плавающего ограничения ΔNогр. Сумматор 4 находит разность Nз-ΔNогр. По приходу импульса на вход 28 готовности сигнала задания или на вход 29 готовности сигнала обратной связи запускается одновибратор 19, импульс которого подается на вторые входы (входы стробирования) регистров 7, 9 и 10. В результате разность Nз-Noc записывается в регистр 7, сумма Nз+ΔNогр записывается в регистр 9, а разность Nз-ΔNогр - в регистр 10. Сумматор 2 в совокупности с регистром 8 формируют интегральный закон регулирования, причем величина постоянной времени интегрирования Ти определяется периодом генератора 18 прямоугольных импульсов и сдвигом разрядов сумматора 2 и регистра 8 относительно выходного сигнала регулятора Nи на выходе 30. Генератор 18 прямоугольных импульсов подает сигнал на одновибратор 20, который формирует имульс, запускающий одновибратор 21 и блокирующий одновибратор 19. Это обеспечивает корректную запись выходной величины Nи регулятора в регистр 8 по приходу импульса с выхода одновибратора 21. Этот же импульс запускает одновибратор 22, который формирет на выходе 31 сигнал готовности информации на выходе 30 регулятора.
Сумматор 5 и находит разность между выходными сигналами регистров 8 и 9, то есть вычисляет величину Nи-Nз-ΔNогр. Эта величина записывается в регистр 11 при появлении импульсов на выходах одновибраторов 22 и 23, которые проходят элемент И 16. Следует отметить, что одновибратор 23 запускается при появлении импульса на выходе одновибратора 19. Сумматор 6 вычисляет величину Nи-Nз+ΔNогр, то есть разность между сигналами на выходе регистров 8 и 10. Эта разность записывается в регистр 12 при появлении импульсов на выходах одновибраторов 22 и 23.
Логические элементы ИЛИ 13, И-НЕ 14 и И 17 определяют когда выходной сигнал Nи интегрального регулятора выйдет за пределы Nз±ΔNогр. При выполнении условий Nи>Nз+ΔNогр или Nи<Nз-ΔNогр выходной сигнал элемента И 17 заблокирует одновибратор 20. Поэтому импульсы на выходе одновибратора 21 перестанут появляться и изменения выходного сигнала Nи на выходе регистра 8 не будет происходить до тех пор, пока не сменится знак рассогласования, взятый со старшего разряда регистра 7. В результате сигнал Nи на выходе 30 цифрового интегрального регулятора всегда будет принимать значения Nз-ΔNогр-ΔN<Nи<Nз+ΔNогр+ΔN, где ΔN - некоторая величина погрешности ограничения, вызванная дискретностью процессов, протекающих в цифровом устройстве. В случае применения цифрового интегрального регулятора во внешнем контуре следящего электропривода правильный выбор величин допустимого приращения плавающего ограничения ΔNогр и постоянной времени интегрирования Ти обеспечивает устойчивость следящего электропривода во всех диапазонах изменения перемещений и скоростей.
Таким образом, применение предлагаемого цифрового интегрального регулятора позволяет обеспечить устойчивую работу следящего электропривода во всех диапазонах изменения перемещений и скоростей.

Claims (1)

  1. Цифровой интегральный регулятор, содержащий первый, второй, третий и четвертый сумматоры, первый, второй и третий регистры, элемент ИЛИ, элемент И-НЕ, первый элемент И, генератор прямоугольных импульсов, первый, второй, третий, четвертый и пятый одновибраторы, причем выход первого сумматора соединен с первым входом первого регистра, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход второго регистра соединен с вторым входом второго сумматора, выход третьего сумматора соединен с первым входом третьего регистра, старший разряд выхода первого регистра соединен с первыми входами элемента ИЛИ и элемента И-НЕ, выход элемента И соединен с первым входом первого одновибратора, выход которого соединен с вторыми входами первого и третьего регистров, выход генератора прямоугольных импульсов соединен с первым входом второго одновибратора, выход которого соединен с вторым входом первого одновибратора и входом третьего одновибратора, выход третьего одновибратора соединен с первым входом второго регистра и входом четвертого одновибратора, причем первый и второй входы первого сумматора являются соответственно входами сигналов задания и обратной связи регулятора, первый и второй входы первого элемента И являются входами готовности соответственно сигналов задания и обратной связи, а выход второго регистра - выходом регулятора, отличающийся тем, что в него дополнительно введены пятый и шестой сумматоры, четвертый, пятый и шестой регистры и второй и третий элементы И, причем первый вход первого сумматора соединен с первыми входами третьего и четвертого сумматоров, выход четвертого сумматора соединен с первым входом четвертого регистра, выход второго сумматора соединен с вторым входом второго регистра, выход которого соединен с первыми входами пятого и шестого сумматоров, выход первого одновибратора соединен с вторым входом четвертого регистра и входом пятого одновибратора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход третьего регистра соединен с вторым входом пятого сумматора, выход которого соединен с первым входом пятого регистра, старший разряд выхода пятого регистра соединен с вторыми входами элемента ИЛИ и элемента И-НЕ, выход четвертого регистра соединен с вторым входом шестого сумматора, выход которого соединен с первым входом шестого регистра, старший разряд выхода шестого регистра соединен с третьими входами элемента ИЛИ и элемента И-НЕ, выход четвертого одновибратора соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторыми входами пятого и шестого регистров, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго одновибратора, выход элемента И-НЕ соединен с вторым входом третьего элемента И, причем второй вход третьего сумматора является входом допустимого приращения плавающего ограничения, второй вход четвертого сумматора является входом инверсного значения допустимого приращения плавающего ограничения, а выход четвертого одновибратора является выходом готовности информации на выходе регулятора.
RU2019122941A 2019-07-16 2019-07-16 Цифровой интегральный регулятор RU2725410C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122941A RU2725410C1 (ru) 2019-07-16 2019-07-16 Цифровой интегральный регулятор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122941A RU2725410C1 (ru) 2019-07-16 2019-07-16 Цифровой интегральный регулятор

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2725410C1 true RU2725410C1 (ru) 2020-07-02

Family

ID=71510239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019122941A RU2725410C1 (ru) 2019-07-16 2019-07-16 Цифровой интегральный регулятор

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2725410C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4151587A (en) * 1976-11-25 1979-04-24 Alsthom-Atlantique Regulator system including a model
RU2325681C2 (ru) * 2006-04-17 2008-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Цифровой интегральный регулятор
RU2433443C1 (ru) * 2010-04-05 2011-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Цифровой регулятор для системы управления электромагнитным подвесом ротора
RU2458447C1 (ru) * 2011-01-11 2012-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Способ управления асинхронным частотно-регулируемым электроприводом с короткозамкнутым ротором и следящая система для его осуществления

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4151587A (en) * 1976-11-25 1979-04-24 Alsthom-Atlantique Regulator system including a model
RU2325681C2 (ru) * 2006-04-17 2008-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Цифровой интегральный регулятор
RU2433443C1 (ru) * 2010-04-05 2011-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Цифровой регулятор для системы управления электромагнитным подвесом ротора
RU2458447C1 (ru) * 2011-01-11 2012-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Способ управления асинхронным частотно-регулируемым электроприводом с короткозамкнутым ротором и следящая система для его осуществления

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2725410C1 (ru) Цифровой интегральный регулятор
CN109031957A (zh) 一种基于吸引律的离散多周期重复控制器
CN110687773B (zh) 时间统一系统授时精度的测量方法、装置和系统
RU2325681C2 (ru) Цифровой интегральный регулятор
RU2695474C1 (ru) Система автоматического управления углом крена со статическим автопилотом и с ограничением угловой скорости крена летательного аппарата
RU2613523C1 (ru) Устройство для решения задачи о назначениях
RU2459230C2 (ru) Система автоматического управления полетом высокоманевренного летательного аппарата
RU2582553C1 (ru) Формирователь последовательности разнополярных прямоугольных импульсов с изменяемой длительностью и интервалом
Fiter et al. State dependent sampling: an LMI based mapping approach
Zeng et al. A new linear interpolation algorithm
Feng et al. Design of resilient general criteria controllers for nonlinear systems with uncertainties
RU2206916C2 (ru) Способ управления траекторией движения объекта, система управления траекторией движения объекта (варианты), способ определения фазовой связи каналов и коэффициента передачи объекта в системе управления траекторией движения объекта и устройство для его реализации (варианты)
RU2446429C1 (ru) Способ автоматического управления полетом высокоманевренного летательного аппарата
JPS61140215A (ja) パルス発生回路
RU2210102C1 (ru) Множительно-делительное устройство
Krutova Studying stability of the flexible spacecraft with a discrete control system
SU746401A1 (ru) Способ компенсации инерционности систем автоматического управлени и регулировани
RU2552179C1 (ru) Формирователь последовательности прямоугольных импульсов с изменяемой длительностью и интервалом
US20150069948A1 (en) Pulse processor of servo motor system
KR20030066791A (ko) 정밀 위상 생성기
US2888195A (en) Device for predicting values of a fluctuating system at a predetermined future time
RU2181903C2 (ru) Цифровой регулятор для системы управления электромагнитным подвесом ротора
RU3338U1 (ru) Интерполятор
SU769500A1 (ru) Устройство дл регулировани расхода жидкости
US2936951A (en) Method and apparatus for accurate analog integration of time funcations