со
00 00
сл
Фиг.1 Изобретение относитс к автоматике, в частности к цифровым след щим приводам, и может быть использовано в цифровом след щем приводе при его работе от ЭВМ или другого устройства, имеющего цифровой многоразр дный выход, предназначенный дл управлени приводом, а также при определении динамических характеристик привода, исследовании или его настройке. Целью изобретени вл етс повышение точности устройства. На фиг. 1 приведена функциональна схема задающего устройства дл цифрового след щего привода; на фиг. 2 - функциональна схема анализатора кодов; на фиг. 3 функциональна схема формировател кода. Устройство содержит генератор 1 импульсов , делители 2, 3 и 4 частоты, реверсивный счетчик 5 импульсов, блоки 6, 7 и 8 пам ти,, формирователь 9 кода, анализатор 10 кодов с выходами 11 - 15, выход 16 реверсивного счетчика 5 импульсов, переключатель 17, выход 18 устройства, входы 19.- 21 устройства. Анализатор 10 кодов включает сумматор 22, регистр 23, формирователь 24 узкого импульса и ограничитель 25. Формирователь 9 кода содержит вход 26, делитель 27 частоты, счетчик 28 импульсов, выходы 29 и 30 и формирователь 31 узкогс импульса. Задающее устройство работает следующим образом. По приходу команды разрешени по щине 21 (команда необходима дл блокировки ложных рассогласований, вызванных, например , сбо ми), по ее переднему фронту, с помощью формировател 24 узкого импульса вырабатываетс узкий импульс, который подаетс на выход 12 и одновременно на второй вход статического регистра 23 дл записи кода разности, посто нно вычисл емой сумматором 22. Записываетс одно из возможных значений кодов разности, совпадающих по моменту с узким импульсом, соответствующим началу отсчета времени t 0. Узкий импульс с выхода 12 поступает на генератор 1 дл выставки начальной фазы тактирующих импульсов, на делитель 2 час-, тоты дл начальной установки коэффициента делени , задаваемого вторым блоком 7 пам ти, на делитель 3 частоты дл выставки исходного состо ни , на делитель 4 частоты дл выставки коэффициента делени , задаваемого третьим блоком 8 пам ти; на счетчик 5 дл записи начальных условий счета , т. е. кода обратной св зи привода на момент t О, на формирователь 9 кода дл выставки нулевого значени аргумента. На момент t 0 на выходе 13 анализатора 10 кодов имеетс код обратной св зи привода и знак счета, выработанный сумматором 22, на выходе 14 - внещний код улравлени приводом; на выходе 15 - сигнал управлени переключателем 17, формируемый ограничителем 25. После ограничени действи узкого и.мпульса (с приходом первого тактирующего импульса на первые входы делител 3 частоты и формировател 9 кода) начинаетс динамический процесс - формирование измен ющейс во времени скорости привода и угла (кода угла) на выходе 16 счетчика 5, выполн ющего операцию интегрировани сигнала скорости. Так как привод - объект инерционный, имеющий свои частотные и амплитудные свойства, которые отражаютс в ограничени х по скорости, ускорению, динамическим перегрузкам, то задающее устройство должно быть согласованным о наложенными на привод ограничени ми. Дл реализации прин т закон изменени кода угла на выходе устройства (оптимальный по быстродействию с учетом ограничений), который представлен формулой а(0 сг-нац + Да(-| - ; s/n- 4 (О где анач- начальный угол, совпадающий со значением кода угла обратной св зи привода на момент t 0; Лес - рассогласование - разность кодов угла внещнего управлени при водом и обратной св зи привода на момент t 0; Т - период гармонической составл ющей закона, реализуемого устройством . Дл подтверждени оптимальности этого закона кратко приведем анализ выражени (1). Перва производна от закона (скорость) d(f) 4(l -cos 0Из (2) максимальна скорость d,n 2 Втора производна от закона (ускорение ) а(г) - Aasinr-ГЛ 2л - -«- ь- Т1 Из (3) максимальное ускорение следует период закона Т Из выражений (1) - (6) вытекает, что все зависимости есть функции одной переменной - рассогласовани Да, а ускорение по выражению (4) имеет синусоидальную зависимость . Синусоидальность формы ускорени и зависимость закона от одного параметра вл етс целью изобретени . Оптимальность быстродействи закономерности подтверждаетс тем, что к моменту t Т, т. е. в конце периода, значени скорости и ускорени нулевые и, следовательно, не требуетс дополнительное врем на переходный процесс, необходимый дл гащени скорости и ускорени . Период 7 может быть выбран требуемым. Могут быть также опре делены требовани к механике и кинема тике цепи привода. Дл определени функции по дискретно му цифровому коду примем: An - рассогласование, выраженное в цифровом виде через разность кодов внешнего управлени и обратной св зи привода; количество дискретных значений угла 2л при разбиении гармонической составл ющей закона; аргумент гармонической составл ющей закона (О гп М); N - количество дискретных значений угла 2л при разбиении угла поворота вала привода; - вспомогательное отношение. Если f -тактирующа частота, используема в формирователе 9 кода аргумента и получаема на выходе делител 27 частоты , то период Т равен Т -йПриравнива выражени (6) и (7) и при условии, что ам ссогр - максимальное ускорение , не превышающее ограниченного заданного значени ускорени , получим Асе, оСогр откуда тактирующа частота fr равна т М 2л-An Частота Гф на входе 26 формировател 9 кода аргумента, (а также на входе делител 3 частоты) с учетом коэффициента делени К делител 27 равна f - ft-f -if - Н Если ввести обозначени гУ2л ( Ап)-г Л(Ап),, , то частоту , на входе 26 формировател 9 кода аргумента и входе делител 3 частоты можно определить по выражению f FA(n), т . е. она может быть получена от генератора 1 импульсов посто нной частоты F, пропущенной через делитель 2 частоты, имеющий передаточную функцию А(Ап). Выразив период Т через частоту ф, т. е. , производ замену независимой F- А(Ап) переменной t на аргумент m() и е учетом формул перевода и выражени (2) можно выразить скорость через частоту (частоту изменени кода на выходе 16) -1(т (1 - ), или, если ввести обозначени C(An) 1 - cos|r-m B(m), h(m) c(n}-B(m) Окончательно частота F генератора 1, noследовательно прошедша формирование с помощью звеньев, имеющих передаточные функции (10), (II), (12), соответствует частоте , отражающей скорость изменени угла привода дл прин того закона (I) оптимального быстродействи . Итак n(m) fЛ(Ап).В(т)-С(Ал). (13) Передаточна функци А (An) реализуетс с помощью делител 2 частоты и второго блока пам ти 7; В (т) - с помощью делител 3 частоты и первого блока пам ти-6j С (An) - с помощью делител 4 частоты и третьего блока пам ти 8. В процессе эксплуатации устройства рассогласование Аа, которое может задаватьс на вход устройства, ограничено как со стороны наибольшей величины (услови ми ограничени скорости и ускорени ),так и со стороны наименьшей (ограничением допустимого коэффициента динамичности Kg). Дл оценки возможности реализации устройства можно указать, что , М Первый и последующий импульсы, поданные на первый вход формировател 9 кода аргумента, поступают на делитель 27 частоты с коэффициентом делени К. К-й импульс , выделенный делителе.м 27 частоты, поступает на вход счетчика 28 с объемом Мед и на вход делител 3 частоты через формирователь 31 узкого импульса по шине 30. Узкий импульс в делителе 3 используетс дл выставки коэффициента делени , задаваемого первым 6viOKOM 6 пам ти. Счетчик 28 суммирует каждые К-е импульсы, поступившие на его вход и выдает на свой выход, т. е. на шину 29, код, соответствующий номеру поступившего К-го импульса. Код на шине 29 измен етс от О до М и вл етс аргументом дл формировани гармонической составл ющей закона (1). Линейно измен ющийс код на шине 29 поступает на вход первого блока 6 пам ти, который преобразует линейно измен ющийс код. на его в.чоде в не.чинейный код на выходе, с тем, чтобы получить зависимость (12) на выходе делител 3 частоты. В целом частота F на выходе генератора 1, проход последовательно делители 2, 3 и 4 частоты, становитс частотой n(m), котора поступает на вход реверсивного счетчика 5 и преобразуетс в код угла поворота на шине 16. Процесс изменени кода заканчиваетс , когда заполн етс счетчик 28 формировател 9 кода аргумента. Теоретически к моменту заполнени счетчика 5 код обратной св зи на шине 19 и код внеш VJVyi-CtiriV/II ViLJ/li d 1.1Ч kLJ -V .- ... него управлени должны быть равны и сиг-ю нал рассогласовани должен быть равен нулю . Но следует учесть возможные отклонени от нормального процесса, например, за счет ошибок собственно привода. В этом случае код разности не равен нулю. Дл учета возможных отклонений от расчетного процесса команда на переключение кодов, поступающа на переключатель 17 по щине 16 вырабатываетс раньше, чем может возникнуть нулева разность Уровень срабатывани сигнала, выдаваемого по шине 15, устанавливаетс практически ii достаточно малым, чтобы не вызывать увеличени коэффициента динамической перегрузки против заданного. Предлагаемое задающее устройство вырабатывает подставную траекторию дл привода , отображающую предельные возможности привода и согласованную с параГг-I метрами привода. Работа привода с подставной траекторией осуществл етс , когда рассогласование между внешним сигналом управлени и обратной св зью привода превышает допуск по ошибке привода, определенный расчетом, практикой и другими услови ми . Работа по подставной траектории обеспечивает плавное «вписывание привода в измененную координату в случае ступенчатого изменени кода внешнего управлени .