SU1458858A1 - Система цифровой линейной интерпол ции - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники, в частности к интерполирутацим устройствам , и может быть применено в системах автоматизированного проектировани . Цель изобретени  - расши

Description

1

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике, в част- . ности к интерполирун цим устройствам дл  преобразовани  кодового значени  соответствующего приросту функции в линейно измен н цийс  цифровой (унитарный ) код, и может быть применено в цифровых приборах с графическим отображением информации. .

Цель изобретени  - расширение области применени  цифровых линейных интерпол торов на устройства, имеющие инерционные элементы движущихс  частей и требующие экспоненциального закона разгона-торможени .

На фиг.1 показана блок-схема предлагаемой системы цифровой .линейной интерпол ции; на фиг.2 - схема блока экспоненциально измен к цейс  частоты на фиг.З схема блока управлени ,  вл ющегос  составной частью блока экспоненциально измен ющейс  частоты; на фиго 4 - временные диаграммы сигналов Пуск и Стоп и характер изменени  выходной частоты блока 3 в зависимости от этих сигналов.

Система цифровой линейной интерпол ции содержит блок 1 управлени , генератор 2 тактовых импульсов, блок 3 экспоненциально измен к цейс  частоты , первьй программируемый делитель 4 частоты, состо щий из счетчиков 5 и 6, работающих в режиме делителей частоты, а также счетчика 7, работакнцего в режиме прерывани  терминального счета, второй програм- мируемьш делитель 8 частоты, состо 

щий из счетчика 9, работакщего в режиме делител  частоты и счетчика 10, работакацего в режиме прерывани  терминального счета, датчик 11 торможени , представл ющий собой счетчик , работающий в режиме прерьтани  терминального счета, блок 12 совпадени  сигналов, элемент ИЛИ 13 и селектор 14 каналов (К555КП12).

Первый программируемый делитель 4 частоты может быть реализован на программируемом таймере КР580ВИ53,, второй программируемьм делитель 8 частоты и датчик 11 торможени  - на программируемом таймере КР580ВИ53. Клок 1 управлени  может быть реализован на МП-комплекте серии КР580, а также на однокристальной микроЭВМ К1-81бВЕ48о

Выходы селектора каналов 14  вл ютс  выходами системы линейного интерполировани  и служат дл  управлени  исполнительными механизмами перемещени  пишущих устройств вдоль осей X и У как в пр мом, так и в обратном направлени х (исполнительные механизмы не показаны).

Счетчики 5 и 6 первого программируемого делител  частоты 4 образуют делитель частоты, общий коэффициент делени  которого рассчитываетс  блоком 1 управлени  по формуле

К,

К -ЭИ-

п+1

(1)

где К - коэффициент, определ емый исход  из необходимой точности вычислени  формулы (1) ;

m - величина перемещени  по одной из координат;

п - величина перемещени  по

другой координате. Результат, вычислений формулы (1) Загружаетс  блоком 1 управлени  в счетчики 5 и 6, составл ющие в целом один делитель частоты. Последовательное соединение счетчиков позвол ет получить общий коэффициент делени  равный произведению коэффициентов делени  каждого из счетчиков. Это позвол ет получить высокую точность вычислени  формулы (1), поскольку величина частного от делени  т+1 быть целым числом, а

умножение результата на число К уменьшает погрешность округлени  частного :. от делени  до целого числа в число раз, .равное величине Ко На выходе счетчика 6 в процессе интерпол ции вырабатьшаетс  частота , пропорциональна  тангенсу угла наклона интерполируемой пр мой. Друга  частота унитарного кода вьфаба- тываетс  на выходе счетчика 9, коэффициент делени  которого

V к (2)

Дл  определени  момента окончани  цикла интерполировани  пр мой используютс  -счетчики 7 и ТОо Большее значение перемещени  загружаетс  блоком 1 управлени  в счетчик 10, а меньшее - в счетчик 7

Выход счетчика 7 подключаетс  к входу разрешени  работы счетчика 6, а также на первый вход блока 12 совпадени . Выход счетчика 10 подключаетс  через элемент ШШ 13 к входу разрешени  работы счетчика 9, а также к второму входу блока 12 совпадени , выход которого подключен к первому входу блока 1 управлени  и сигнализирует о моменте окончани  процесса линейного интерполировани .

Дл  обеспечени  динамического разгона-торможени  исполнительных механизмов в системе цифровой-линейной, интерпол гщи имеетс  блок 3 экспоненциально измен ющейс  частоты Блок 3 включен между генератором 2 тактовых импульсов и программируе№1ми делител ми частоты. Экспоненциальна  зависимость изменени  частоты fp диктуетс  тем обсто тельством, что

588584

большинство электродвигателей дл  надежной отработки перемещений требуют обеспечени  экспоненциального закона разгона-торможени  с

Функциональна  схема блока экспоненциально измен клдейс  частоты представлена на фиг.2.

Основными элементами схемы  вл ют- 10 с  одновибратор 17 (К155АГЗ), включенный по схеме генератора частоты, коммутатор 18 аналоговых сигналов (K561KII2), реверсивный счетчик 16 (К561Е11) и блок 13 управлени . 15 Частота генерации одновибратора 17 определ етс  величиной емкости С и сопротивлением R, подключенным к источнику питани  через ком 5утатор 18 аналоговых сигналов. Счетчик 16 20 задает адрес канала коммутатора, подключаемого к выходу/ коммутатора э Таким образом, резистор подключенный к источнику питани  через ком гута- тор определ ет код на выходе счетчи- 25 ка 16, а следовательно, и частоту генерации одновибратора 17о Величины резисторов R ,.o,R,,, рассчитываютс  таким образом, чтобы при их последовательном подключении к одно- 30 вибратору послелчий вырабатывал частоты , измен емые по экспоненциальному закону. При этом величина резистора R, рассчитываетс  на минимальную частоту fn.;n, а R,, - на мак- 35 симальную f,. Блок 15 управлени  по сигналам Пуск и Тормоз пропускает частоту f, пропорциональную времени разгона-торможени  (вре40

45

0

5

мени изменени  частоты от f,,- до тох обратно до частоты ) и управл ет направлением счета реверсивного счетчика. В исходном состо нии на выходе блока. 15 управлени  частота f., отсутствует, счетчик 16 сброшен в нулевое состо ние, а еле- довательно, к источнику питани  +5В через коммутатор 18 подключен резистор R . Вначале сигнал Пуск отсутствует , а следовательно, генераци  частоты одновибратором 17 запрещена.

При поступлении сигнала Пуск генераци  частоты одновибратором t7 разрешаетс  и на выходе одновибратора по вл етс  частота fg fni- Сигнал Пуск поступает одновременно и на блок 15 управлени , который задает пр мое направление счета реверсивного счетчика и начинает пропускать

частоту f на счетный вход реверсивного счетчика 16 (fp). Счетчик 16

начинает считать импульсы f и на

о о i его выходе, по вл ютс  коды / , ,

,.., 2, которые измен ют соответственно адресацию коммутатора 18о При этом к резисторам R, К,,.,.К,„, последовательно подключаетс  источни питани  +5В через коммутатор 18 и начинает измен тьс  частота генерации одновибратора 17 f exf Р достижении счетчиком 16 максимального значени  счетных импульсов на вькоде Р. счетчика вырабатываетс  сигнал который поступает в блок 15 управлени  где запрещаетс  дальнейшее прохождение частоты fpo На этом измена- частоты fexp прекращаетс . Часто

ние

та генерации устанавливаетс  на мак симальном ее значении в соответствии с величиной сопротивлени  R, j и емкости Со Этот установившийс  режим работы продолжаетс  до тех nopj пока не поступит сигнал Тормоз который, воздейству  на блок 15 управлени , заставл ет его измен ть направление счета реверсивного счетчика 16 на обратный, .При этом в блоке 15 управлени  разрешаетс  прохождение частоты f, кото ра ,поступа  на-счетньй вход реверсивного счетчика 16, начинает измен ть выходные коды последнего от 2 до Соответственно с этим из- мен етс  адресаци  коммутатора 18 и к источнику питани  последовательно подключаютс  резисторы R, R

sRj . При этом измен етс  и частота, генерации одновибратора 17

fgx от f )ах Д° т, и При достижен реверсивным счетчиком нулевого зна

чени , последний вырабатьгоает сигнал Р. поступак дий в блок 15 упDblX „

равлени , где запрещаетс  дальнейше прохождение частоты f и счетчик 19 остаетс  в положении О, Заканчиваетс  цикл работы блока экспоненциально измен ющейс  частоты сн тие сигнала Пуск и вс  схема переходи в исходное состо ние о

Блок экспоненциально измен ющейс частоты работает под управлением блока 1 управлени , который вьфаба- тывает сигналы Пуск и Тормоз

Сигнал Пуск переводит блок 3 в режим разгона частоты от некоторой минимальной величины до максималь™ ного значени  по экспоненциальному законуо Минимальное значение часто

10

58858

ты определ етс  характером используемых исполнительных механизмов, а именно частотой трогани  электродви- р гателей.

Максимальное значение частоты определ етс  граничной частотой программируемых делителей 4 и 8 частоты (максимально возможной частотой, которую можно подавать на счетчики). Сигнал Тормоз переводит блок 3 в режим торможени  частоты. При этом выходна  частота блока 3 начинает уменьщатьс  от достигнутой (или мак- 15 симальной) величины до некоторого минимального значени  по экспоненциальному закону.

Экспоненциально измен кица с -частота блока 3 делитс  счетчиками 5,6, и 9 в соответствии с формулами -(О н (2) и поступает с выхода счетчиков 6 и 9 через селектор 14 каналов, уп°- равл емьй от блока 1 управлени  на исполнительные механизмы (не показаны ) по лини м +Х, -X, +У, -У также

20

25

в виде экспоненциальной зависимости частоты от времени

Счетчик 11 предназначен дл  оп- ределени  момента начала торможени  и  вл етс , фактически, датчиком торможени  о Вход счетчика 11 подключен к выходу счетчика 9 и подсчитьшает количество импульсов максимальной частоты унитарного кода, соответствующих величине -перемещени  на максимальной скорости.Счетчик 11 считывает в режиме вычитани о Число, записываемое в счетчик 118 определ етс 

К„ m-Lp, ;

К,

р/п,

/2, (3)

5

где ю

0

Lp(m

К величина большего из заданных перемещени  по одной из координат; величина разгона или торможени ;

число, загружаемое в датчик торможени  (счетчик 11). Во врем  линейного интерполировани  счётчик 11 считает число импульсов , поступающих с выхода счетчика -9 и при достижении нул  выра- батьшает сигнал, поступающий с вых-о- да счетчика на блок 1 управлени , сигнализиру  о том, что необходимо

7

включить торможение исполнительных механизмово

Система линейного интерполировани  работает следукжщм образом.

В исходном состо нии блок 1 упралени  на третьем выходе вьфабатывае сигнал, запрещающий работу счетчика 5 и через элемент ШШ работу счетчика 9, При этом деление частоты, поступающей с выхода блока 3, не проводитс  и на выходах селектора каналов 14 частота отсутствует.

Блок 1 управлени  по программе или через внешние устройства (не показаны ) получает задание на линейно интерполирование пр мой в виде значений ±Х и +У. Далее блок управлени

-сравнивает величины /X / и /У/ и по информационным выходам загружает большее значение, равное т, в счетчик 10, а меньшее, равное п, - в счетчик 7;

-загружает коэффициент делени  К„2 в соответствии с вьфажением (2) в счетчик 9 дл  получени  максимальной частоты унитарного кода;

вычисл ет коэффициент делени  KQ, в соответствии с выражением (1) и загружает число К в счетчик 5, а

т+1

число ---- в счетчик 6 дл  получени  второй частоты унитарного кода;

-вычисл ет значение датчика торможени  в соответствии с вьгражением (3) и загружает результат в счетчик 11;

-подключает выходы счетчиков 6

и 9 в соответствии со знаками X и У к соответствующим выходам селектора каналов 14;

-вьфабатывает сигнал разрешени  работы счетчика 5 и через элемент ИЛИ 13 сигнал разрешени  работы счетчика 9, которые начинают делить частоту , поступающую с генератора 2 через блок 3 экспоненциально измен ющейс  частоты;

-вырабатывает импульсный сигнал Пуск, который переводит блок 3 в режим разгона и на выход блока 3 поступает частота, увеличивающа с  по экспоненциальному закону до некоторого максимального значени  Эта частота , проход  через делители (счетчики 5,6 и 9) и селектор 14-каналов поступает на выходные линии cиcтe Я)I интерполировани  и далее на исполнительные механизмы (не показаны)

10

15

20

5

0

5

0

5

0

5

также в виде экспоненциально измен ющейс  (увеличивающейс ) частоты, т.е, производит разгон исполнительных устройств, начина  с частоты трога- ни  двигателей до номинальной частоты работы.

Далее вьфабатываетс  обычный унитарный код, поступагаций на выход системы интерполировани  до тех пор, пока счетчик 11 не выдаст сигнал о начале торможени  в блок управлени  Блок управлени , получа  этот сигнал, вырабатывает импульсный сигнал Тормоз , который переводит блок 3 в режим торможени  При этом частота на выходе блока 3 начинает уменьшатьс  по экспоненциальному закону до минимального значени . Эта частота, проход  через дилители (счетчики 5,6 и 9) и селектор 14 каналов, поступает на выходные линии системы интерполировани  и далее на исполнительные механизмы также в виде экспоненциально измен кщейс  (уменьшающейс ) частоты , т,е, производит торможение исполнительных устройств, начина  с номинальной частоты работы и конча  некоторой минимальной величиной - частотой трогани . Процесс вьфаботки унитарного кода, соответствующего ма,пым оборотам исполнительных устройств ,, продо нжаетс  до тех пор, пока не обнул тс  счетчики 7 и 10, работающие на вычитание„ Сигнал с выхода счетчика 7 поступает на вход запрещени  работы счетчика 6. Последний перестает делить поступающую на его вход частоту, и процесс вьфаботки одной из частот унитарного кода прекращаетс . Сигнал с выхода счет чика 10 поступает через элемент ШШ 13 на вход запрещени  работы счетчика 9, которьт перестает делить поступающую на его вход частоту, и процесс вьфаботки второй частоты унитарного кода прекращаетс . Выходные сигналы счетчиков 7 и 10 поступают, кроме того, на блок 12 совпадени - и при наличии обоих сигналов на выходе блока 12 по вл етс  сигнал Ко- .нец интерпол ции, пост т1ающий в блок 1 управлени  о Получа  этот сигнал , блок управлени  вырабатьгоает сигнал запрещени  работы счетчика 5 и через элемент ИЛИ 13 работы счетчика 9. На этом процесс интерполировани  заканчиваетс , и система интерполировани  состо ние.

переходит в исходное

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Система цифровой линейной интерпол ции , содержаща  генератор тактовых импульсов, два программируемых делител  частоты, отличающа с  тем, что, с целью расширени  области применени  цифровых линейных интерпол торов на -устройства имеющие инерционные элементы движущихс  частей и требующие экспоненциального закона разгона- торможени , в нее дополнительно введены блок управлени  блок совпадени , селектор каналов, элемент ИЛИ, блок экспоненциально измен ющейс  частоты и датчик торможени , первый программируемый делитель частоты выполнен на трех счетчиках импульсов, второй программируемый делит ель частоты выполнен на двух счетчиках импульсов, датчик торможени  вьшолнен на счетчике , первый вход блока экспоненциально измен ющейс  частоты подключен к выходу генератора импульсов.

   раммируемого делител  частоты, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика первого программируемого делител  частоты, выход которого подключен к. первому входу селектора каналов и счетному входу третьего счетчика первого программируемого делител  частоты, выход ко-

   торого подключен к входу разрешени  счета второго счетчика первого программируемого делител  частоты и первому входу блока совпадени , выход которого подключен к первому входу

   блока управлени , второй вход которого соединен с выходом счетчика датчика , торможени , вход которого, счет- ньш вход второго счетчика, второго программируемого делител  частоты и

   второй вход селектора каналов соединены с выходом первого счетчика второго программируемого делител  частоты , вход разрешени  счета которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а

   счетньй вход и счетный вход первого счетчика первого программируемого делител  частоты соединены с выходом блока экспоненциально измен ющейс  частоты, причем четвертый и п тьй

   второй и третий входы блока экспонен- ЗО выходы блока управлени  подключены

   циально измен ющейс  частоты-подключены соответственно к первому и второму выходу блока управлени , третий выход которого подключен к первому

   к управл ю1цим входам селектора каналов , а информационные выходы блока

   управлени  подключены к информационным входам счетчиков первого, второго входу элемента ШШ и входу разрешени  программируемых делителей частоты и 1счета первого счетчика первого прог- датчика торможени .

   к управл ю1цим входам селектора каналов , а информационные выходы блока

   -i-бВ

   Фи$.2

   S S.

   hВыход , о/1ока 5

   Вь&(С0

   i-P/m

   Выход , сч-ка 11

   Л/77

   Lp/m

   Фиа.