SU1444707A1 - Система управлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к .области автоматики к может быть использовано при построении систем автоматического управлени , регулировани  и стабилизации. Цель изобретени  расширение области применени  и повышение точности систем. Система позвол ет с высокой точностью преобразовать выходной сигнал датчика положени , выполненного в виде вращающегос  трансформатора, и использовать его дл  управлени  объектом. Особенностью схемы  вл етс  то, что на вход преобразовател  напр жение- частота подаетс  сумма сигналов с синусного и косинусного выходов датчика и напр жение опорного сигнала, а в счетчиках (сумматорах) накапливаетс  соответственно код синуса и косинуса. Это позвол ет при делении указанных кодов исключить нестабильность преобразовател . 2 з.п. ф-лы, 3 ил. с $ (Л

Description

i4i 4ik 1 Ч

Изобретение относитс  к автоматике и может быть использовано при построении систем автоматического управлени , регулировани  и стабилиза-

ЦИИ (,

Цель изобретени  - расширение области применени  и повышение точности системы управлени .

На фигь приведена функциональна  схема системы управлени ; на фиг,2 - схема формировател  парных импульсовj на фиг, 3 - временна  диаграмма работы системы.

Система управлени  содержит датчик 1 положени , первый и второй усилители 2 и 3, первьй и второй инверторы-повторители 4 и 5, аналоговый сумматор 6, источник опорного напр жени  7, преобразователь 8 напр жение-час- тота, первьй и второй накапливающие сумматоры 9 и 10, первьй и второй регистры 11 и 12, блок 13 делени , арк- тангенсный преобразователь 14, регул тор 15, цифроаналоговый преобразо- ватель 16, усилитель 17 мощности,датчик 18 момента, генератор 19 импульсов , реверсивный счетчик 20, си1-гус- ный преобразователь 21, второй цифро- аналоговый преобразователь 22, управ- л емый источник 23 опорного напр жени , счетчик 24, элемент задерзкки 25, счетчик 26 периодов,, элемент 27 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первьй и второй инвер- торы 28 и 29, высокочастотньй reHepaтор 30 и формирователь 31 парных импульсов .

Формирователь 31 парных импульсов вьтолнен в виде формирователей 32,33 и инверторов 34,35 (фиг,2). В свою очередь формирователи 32 и 33 включают Д-триггеры 36,37 и элементы 38,39 И-НЕ, Система снабжена также выходными шинами 40 и 41, входной шиной 42 коррекции и установочным вхо- дом 43

Система работает следующим образом .

После поступлени  импульса на вход 43, счетчики 20,24,4 и 26 нахо- д тс  в нулевом состо ний, система готова, к работе, котора  в дальнейшем осуществл етс  без установки указанных счетчиков.

Цикл работы системы состоит из четырех тактов, В каждом такте код в счетчике 20 увеличиваетс  до максимального значени  (высокий потенциал на знаковом входе счетчика 20)

и вновь уменьшаетс  до нул  (низкий потенциал), В моменты достижени  кодов максимального и нулевого значени  импульс с выхода переполнени . Счетчика 20 измен ет состо ние счетчика 24, управл ющего пол рность выходного напр жени  источника 23,

8результате выходное напр жение преобразовател  22 измен етс  по синусоидальному закону (два периода в течение цикла).

Задержка элемента 25 выбираетс  равной задержке датчика 1 (фиг.З в результате выходные импульсы счетчика 26 оказываютс  синхронизованными с выходными напр жени ми датчика 1, Управление инверторами-повторител ми 4. и 5 ос тцествл етс  от элементов 27 и 28, причем в первом и втором тактах инвертор-повторитель 4 пропускает сигнал без инверсии, а в т зетьем и четвертом - с инверсией Инвертор-повторитель 5 инвертирует сигнал в первом и четвертом тактах (фиг,3).

Сумма выходных сигналов инверторов-повторителей 4,5 и источника 7 обеспечивает преобразование двухпо- л рнпго выходного напр жени  датчика 1 за счет смещени  его характеристики и поступает на преобразователь 8, выходна  частота которого подсчитываетс  одновременно сумматорами 9 и 10. Направление их счета определ етс  потенциалами на выходе третьего разр да счетчика 26 и инвертор 29,

В результате в обоих накапливающих сумматорах 9 и 10 частота f, соответствующа  выходному сигналу преобразовател  8 при нулевом вход- ном напр жении, компенсируетс  к концу четвертого такта (в сумматоре

9она в первом и четвертом тактах беретс  со знаком плюс, а во втором и третьем - со знаком минус, в сумматоре 10 она в третьем и четвертом тактах беретс  с плюсом, в первом и втором - с минусом).

Аналогично в сумматоре 9 компенсируетс  частота, пропорциональна  созс, а в сумматоре 10 - частота, пропорциональна  sincp, так что к моменту окончани  четвертого такта в сумматоре 9 оказываетс  число,пропорциональное только sine/), а в сумматоре 0 - только cOsCf.

В момент окончани  четвертого такта высокий логический уровень поступает с выхода третьего разр да счетчика 26 чере  инвертор 28 на вход формировател  31, который формирует пару следующих друг за другом импульсов, осуществл ющих запись выходных кодов сумматоров 9 и 10 в регистры 11 и 12 соответственно. Эти коды поступают также на тины 40,41 , которые могут быть объединены с шиной 42 данной системы или системы, работающей параллельно, а также на входы блока 13, вырабатывающего код пропорциональный tg(/. После преобразовани  и суммировани  с сигналом коррекции величина cf поступает на поледовательную цепь из преобразовател  16, усилител  17 и датчика 18, осуществл ющую формирование соответствующего сигнала управлени .

Таким образом, управл ющее воздействие не зависит от нестабильности коэффициента передачи датчика 1 и преобразовател  8, наименее стабильных блоков в известных системах.

Работа формировател  31 осуществл етс  следуюп1им образом,

В исходном состо нии триггеры 36 и 37 обнулены. При поступлении положительного фронта на С-вход триггера 36 он устанавливаетс  в единицу, снима  сигнал установки нул  со входа триггера 37. При по влении очередного импульса на выходе генератора 30 перебрасываетс  триггер 37 и импульс через элементы 39, и инвертор 34 поступает на первый выход, одновременно устанавлива  триггер 36 в ноль. По заднему фронту импульса на выходе элемента 39 устанавливаетс  в исходное состо ние триггер 37, и запускаетс  формирователь 33, работающий аналогично. Датчик 1 может быть выполнен в виде синусно-косинусного ВТ. Инверторы-повторители 4 и 5 представл - ;ют собой управл емые аналоговые ин- верторы-повторители, осуществл ющие инверсию входного сигнала при кулером потенциале на входе управлени . Сумматоры 9,10 и счетчик 20 выполнены в виде реверсивных двоичных счетчиков . Блок 13 представл ет собой блок делени  кодов. Он может, быть выполнен, например, в виде последовательно соединенных преобразовател  код делимого - частота, управл е

ю 15 20 4707

мого кодом делител  частоты и накапливающего сумматора. Вьтолнение регул тора 15 определ етс  алгорит- g MOM управлени . Например, если управл ющий сигнал

см ,8 К,ц. + KjSincf,,

регул тор 15 вьтолн етс  в виде сумматора , на вход которого через блоки масщтабировани , задающие коэффициенты К, и Kj , поступает Cf с преобразовател  14 и sini/с шины 40,соединенной с шиной 42. Управл емый источник 23 может быть выполнен в виде по {:ледовательно соединенных источника опорного напр жени  и инвертора-повторител . Если коэффициент К необходимо сделать переменным, данный источник замен етс  задатчи- ком, например, величины v, так что алгоритм управлени  принимает вид

и.

K,tf + V sin(f.

DM 16

Инвертирующий выход второго разр да счетчика 24 соедин етс  при этом с управл ющим входом инвертора-повторител , вход щего в состав источника 23,

Если сумма температурной и временной нестабильности датчика 1 и преобразовател  8 полностью войдет в результат преобразовани  в известных системах управлени , то в

предложенном устройстве результат определ етс  как частное от делени  двух чисел, каждое из которых пропорционально коэффициентам передачи датчика 1 н преобразователи 8, так

что указанна  составл юща  погрешности исключена. Количественно увеличение точности преобразовани  может быть определено в каждом конкретном случае как сумма нестабилькостей

датчика 1 и преобразовател  8.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   I. Система управлени , содержаща  датчик положени , первый выход которого соединен с входом первого усилител , выход которого соединен с информационным входом первого инвертора-повторител , преобразователь напр жение - частота, выход которого соединен информационным входом первого .накапливакицего сумматора, первый регистр, арктангенсный преобразователь , последовательно соединенные

   регул тор, первый цифроаналоговый преобразователь, усилитель мощности и датчик момента, а также элемент задержки и счетчик периодов, о т - ли чающа с  тем, что, с целью расширени  области применени  и повышени  точности системы, введе™ ны второй усилитель, второй инвертор повторитель, аналоговый сумматор, ис точник опорного напр жени , второй накапливающий сумматор, второй регистр , блок делени , последовательно соединенные реверсивный счетчик, си- нусньй преобразователь и второй циф- роаналоговый преобразователь, счетчик , управл емый источник опорного напр жени , элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два инвертора, высокочастотный генератор , генератор импульсов и форми- рователь парных импульсов, причем второй выход датчика положени  соединен с входом второго усилител , выход которого соединен с информационным входом второго инвертора-повто- рител , выходы первого и второго инверторов-повторителей соединены соответственно с первым и вторым входами аналогового сумматора, третий вход которого соединен с выходом источни- ка опорного напр жени , выход аналогового сумматора соединен с входом преобразовател  напр жение - частота , выход которого соединен с информационным входом второго накапливаю- щего сумматора, выходы обоих накапливающих сумматоров со| динены соответственно с информационными входами первого и второго регистров, выходы которых соединены с соответст- вующими выходными шинами системы управлени  и входами блока делени , выход которого соединен с входом арктангенсного преобразовател , выход которого подключен к информаци- онному входу регул тора, выход генератора импульсов соединен с информационным входом реверсивного, счетчика , выход переполнени  которого соединен с входом элемента задержки и информационным входом счетчик,инверсный выход первого разр да которого соединен со знаковым входом реверсивного счетчика, а инверсный выхОд второго разр да, - с управл ющим входом управл емого источника опорного нап- р жени , выход которого соединен с входом опорного напр жени  второго цифроаналогового преобразовател , /

   выход которого сдединен с входом датчика положени , выход элемента задержки соединен с информационным входом счетчика периодов, выход второго разр да которого соединен с первым входом элемента ИСЮТПЧАК1ШЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к управл ющему входу второго инвертора- повторител  и входу первого инвертора , выход которого соединен со знаковым входом первого накапливающего сумматора, установочный вход которого соединен с установочным входом второго накапливающего сумматора и вторым выходом формировател  парных импульсов, первый выход которого соединен с тактовыми входа ш первого и второго регистров, причем выход третьего разр да счетчика периодов соединен с вторым входом элемента ИСКШОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, знаковым входом второго накапливаюш,его сумматора и входом второго инвертора, выход которого соединен с управл ющим входом первого инвертора-повторител  и потенциальным входом формировател  парных импульсов, тактовый вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора, а установочные входы счетчика периодов, счетчика и реверсивного счетчика соединены с установочным входом системы управлени ,
2. 2. Система поп.1, о тлич аю- щ а   с   тем, что формирователь парных импульсов выполнен в виде двух формирователей и двух инверторов , при этом вход первого формировател  соединен с потенциальным входом формировател  парных импульсов, тактовый вход которого соединен с тактовыми входами обоих формирователей выход первого из которых соединен с входом второго форм1аровател  и выходом первого инвертора, выход которого соединен с первым выходом формировател  парных импульсов, причем выход второго формировател  соединен с входом второго инвертора, выход которого соединен с вторым выходом формировател  парных импульсов.
3. 3. Система по п.2, отличающа с  тем, что,, формирователь выполнен в виде двух D-триггеров и двух элементов И-НЕ,, при этом информационный вход первого D-триггера соединен с шиной логической единицы, вход формировател  соединен с тактовым входом первого П-триггера,выход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с выходом формировател , установочным входом первого D-тригге- ра и первым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с установочным входом второго D-триггера, тактовый вход которого соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ и тактовым входом формировател , а инверсный выход первого D-триггера соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ,

   р

   I flu

   u

   rJ J

   q-

   Jrli

   I

   Bt /xodi

   Выход 2

   55

   П

   5Д

   I

   z.f

   I I I 1 i i 1

   Фие.3

   -