SU924663A1 - Цифрова след ща система - Google Patents

Description

(5) ЦИФРОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА

}

Изобретение относитс  к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано дл  построени  электромеханических исполнительных систем производственных механизмов , в частности манипуп ционных роботов .

Известны цифровые след щие системы , в которых сигнал управлени  силовым преобразователем формируетс  с помощью специализированного вычислительного устройства ССВУ), построенного на цифровых и аналоговых микросхемах СП.

Основными недостатками указанных систем  вл ютс  их сложность и высока  стоимость из-за большого числа микросхем, вход щих в эти,системы.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности  вл етс  цифрова  след ща  система, сод.ержаща  последовательно соединенные широтноимпульсный преобразователь, двигатель, редуктор, исполнительный механизм, датчик обратной св зи по положению, первый аналого-цифровой преобразовател1, блок регистров пам ти, вычислитель разное ти кодов, второй аналого-цифровой преобразователь и датчик обратнойсв зи по току, вход которого соединен с вторым выходом двигател , а выход - с входом второго аналого-цифрового преобразовател , v

Claims (2)

1. СВУ этой системы, вк™ чакйчее а себ , в частности блок регистров пам ти и вычислител  кодов, построено полностью на цифровых интегральных микросхемам (ЦИС) и представл ет собой арифметико-логическое устройство, вычисл ющее в каждом цикле работы, состо щем из 16 подынтервалов, цифровой сигнал, поступающий на-вход схемы управлени , где он преобразуетс  в широтно-импульсный сигнал, управл ющий преобразователем, с помощью которого регулируетс  напр жение, поступающее на электродвигатель след щей системы. Управл ющий код поступаer or ЦВМ, a код отработки - от преобразовател  фаза - код, соединенного с преобразователем угол - фаза, который св зан с валом редуктора. СВУ включает в свой состав сумматор комбинационного типа, шесть регистро и блок управлени , содержащий генератор импульсов, три линии задержки дл  выработки трех тактирующих импульсов в каждом из 16 подынтервалов , делитель частоты и р д других логических схем, формирующих импульсные и потенциальные сигналы И. Алгоритм раб.оты СВУ представл ет собой вычисление ошибки, хранение ошибки предыдущего цикла, умножение каждой из этих величин на определенный коэффициент и руммирование резул татов. Умножение величины на коэффициент реализуетс  путем многократного суммировани  этой величины в одном и том же цикле о Основными недостатками известной системы  вл ютс  сложность и высока  стоимость из-за большого количества ;ЦИС, вход щих в СВУ, а также слож- , ность перенастройки параметров алгоритма управлени , которые вызваны неиспользованием вычислительной функции двигател  системы, привод щего в движение исполнительный ме анизм, как интегрирующего элемента, а также неиспользованием всех возможностей широтно-импульсного способа регулиро вани  напр жени , питающего электродвигатель ., Цель изобретени  - упрощение системы путем уменьшени  числа ((ИС, т« уменьшение стоимости и увеличение на дежности системы без ухудшени  динамических свойств, а также обеспечение возможности и простоты перенастройки параметров алгоритма управлени  в широких пределах. Поставленна  цель достигаетс  тем что система дополнительно содержит ждущий мультивибратор, распределител тактовых импульсов, формирователь ширины импульса, блок управлени  реверсом напр жени , блок мультивибрато-. ров высокой частоты и первый и второй коммутатор, при этом первый и второй входы первого коммутатора соединены с соответствующими входами системы, третий вход - с выходом первого аналого-цифрового преобразовател , четвертый вход - с выходом блока регистров пам ти, п тый вход - с выходом второго аналого-цифрового преобразсвател , первый и второй выходы с соответствующими входами вычислител  разности кодов, первый выход которого соединен с первым входом формировател  ширины импульса, второй вход которого соединен с выходом ждущих мультивибратора и с входом распределител  тактовых сигналов, третий вход - с выходом второго коммутатора , а выход - с входом ждущего мультивибратора и первым входом ш иротно-импульсного преобразовател , вход блока управлени  реверсом напр жени  соединен с вторым выходом вычислител  разности кодов, а выход с вторым входом широтно-импульсного преобразовател , выходы блока мультивибраторов высокой частоты соединены с соответствующими входами второго коммутатора, выходы распределител  тактовых импульсов соединены с соответствующими управл ющими входами первого коммутатора, второго коммутатора , первого и второго аналогоцифровых преобразователей и блока регистров пам ти. На чертеже изображена блок-схема предлагаемой системы. Схема содержит первый коммутатор (цифровых сигналов) 1, вычислитель 2 разности кодов, формирователь 3 ширины импульса, блок управлени  реверсом напр жени , широтно-импульснЫй преобразователь 5, двигатель 6, редуктор 7, исполнительный механизм 8, ждущий мультивибратор 9, распределитель 10 тактовых сигналов , блок 11 мультивибраторов высокой частоты, второй коммутатор (имп-ульсных сигна лов) 12, блок 13 регистров пам ти, аналого-цифровь1е преобразователи 1 и 15, датчик обратной 16 св зи по току и датчик 17 обратной св зи по положению В системе реализован следующий алгоритм управлени : иСп S Ч;,() V К2( -оССп t Cvi-ll} - ,Л9 1 где U Cnl - сигнал управлени ,формируемый в п-м циклеj .jtn -сигналы задани  положени  и скорости соответственно, поступающие от ЦВМ в п-м цикле; X лЗисС л-О - сигнал обратной св зи по положению измеренный в и (п-1)-м циклах; Jy С - сигнал обратной св зи по току, измеренный в п-м цикле; J.2. -3, коэффициенты пропор циональности (параметры алгоритма управлени ) . Цикл работы системы состоит из -х тактоВо В первом такте каждого цикла напр жени , подаваемое на двигатель, пропорционально составл к цей Ki o jLiAl -ccCv l), во втором - ,СиЗ , в трет ем - () и в четвертом K ,a,J9-n3 . Система работает следующим образом В канале 1-го такта п-го цикла через коммутатор 1 цифровых сигналов, который управл етс  тактовыми сигналами tt, формируемыми распределителем 10 тактовых импульсов, к входам вычислител  2 разности кодов поступает i-  пара цифровых сигналов, причем сигнал, которому соответствует знак Плюс в алгоритме управлени  поступает на первый вход блока 2, а сиг нал, которому соответствует знак минус - на второй вход блока 2. В i-н такте может подаватьс  один сигнал, если по одному из каналов блока 1 подаетс  нуль. Код PL с выхода блока 2 поступает на цифровой вход формировател  3 ширины импульса, одновременно начинаетс  формирование импульса, уси ленного в широтно-импульсном преобразователе 5, а на вход .интегрирующего счетчика блока 3 начинают поступать импульсы заполн ющей частоты t, котора  соответствует параметру KL данного такта и котора  подаетс  через коммутатор 12 импульсных сигналов с выхода i-го мультивибратора блока 11 Ширина импульса напр жени  в i-м .такте определ етс  моментом равенства кода Р и кода интегрирующего счетчика в блоке 3 а пол рность определ ет с  блоком t, на вход которого поступает сигнал знака Qi. в i-м такте с выхода блока 2„ Длительность паузы в конце i-ro такта определ етс  временем срабатывани  ждущего мультивибратора 9, при включении которого начинаетс  следующий (i + 1) такт, в котором работа устройств системы анаf логична описанной. Блок 13 в данном случае представл ет собой регистр пам ти дл  хранени  а.(п-1),. Сигналы задани  cvjtol и поступают с регистров ЦВМ, а сигналы обратных св зей и IgUnl - с регистров аналого-цифровых преобразователей и 15 Работой блоков 13-15 управл ют тактовые сигналы t , снимаемые с выхода блока 10. Измерени  цифровых величин Ы.СЛ1 и производ тс  в течение последней паузы (n-l)-ro цикла, т.ео непосредственно перед началом п-го цикла Аналогичным образом может быть построена ЦСС, реализующа  более сложный алгоритм управлени , в управление которого вход т сигналы, характеризующие ускорение, т.е. a,Cnl-2c.Cn-:-i +.oct:n-l или сигналы других обратных св зей. Усложнение алгоритма управлени  приводит к непринципиальным изменени м блоков 1 и 10-13 Таким образом, предлагаема  система по сравнению с известной обладает следующими преимуществами: используетс  циклическое широтно-импульсное управление напр жением электродвигател , при котором формирование среднего напр жени  производитс  в течение цикла, состо щего из нескольких тактов работы широтно-импульсного , . преобразовател , т.е. в самом электродвигателе осуществл етс  суммирование напр жений, пропорциональных отдельным составл ющим алгоритма управлени ; ширина импульса напр жени , формируемого широтно-импульсным преобразователем , определ етс  не только величиной кода, поступившего на его цифровой вход в данном такте, но и номером этого такта внутри цикла , т.е. в каждом такте одновременно с формированием ширины импульса напр жени  производитс  умножение сигнала данного такта на свой коэффициент; увеличение добротности системы по скорости при малых сигналах рассогласовани  и более полное использование электродвигател  по напр жению (по мощности) достигаетс  нелинейным управлением широтно-импульсным преобразователем с переменной частотой следовани  импульсов (низкой при больших рассогласовани х и более высокой при малых), при котором ширина и пол рность-импульса напр жени  завис т. от величины и знака выходного кода в данном такте, а пауза посто нна и мала по сравнению с максимальной шириной импульса, длительность паузы ограничиваетс  временем преобразоваки  анало -цифра измерительной части системы и задаетс  схемой времен™ ной задержки в конце каждого,такта; .гибкость перенастройки параметров алгоритма управлени  определ етс  те .|то изменение коэффициента, на кото|рый умножаетс  выходной код в каждом такте, сводитс  к изменениючастоты импульсов, заполн кхцих интегрирующий счетчик в схеме управлени  шир.отноимпульсным преобразователем в данном такте. Формула изобретени  Цифрова  след ща  система, содержаща  последовательно соединенные ши ротно-импульсный преобразователь, двигатель, редуктор, исполнительный механизм, датчик обратной св зи по положению, первый аналого-цифровой преобразователь, а также блок регист ров пам ти, вычислитель разности кодов и датчик обратной св зи по току, вход которого соединен с вторым выходом двигател , а выход - с входом второго аналого-цифрового преобразовател , отличающа с  тем что, с целью упрощени  системы, она содержит ждущий мультивибратор, распределитель тактовых импульсов, формирователь ширины импульса, блок управлени  реверсом напр жени , блок мультивибраторов высокой частоты и первый и второй коммутаторы, при это первый и второй входы первого коммутатора соединены с соответствующими входами системы, третий вход - с выходом первЬго аналого-цифрового преобразовател , четвертый вход - с выходом блока регистров пам ти, п тый вход с выходом второго аналого-цифрового преобразовател , первый и второй выходы - с соответствующими входами вычислител  разности кодов., первый выход которого соединен с первым входом формировател  ширины импульса, второй вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора и с входом распределител  тактовых сиг;налов , третий вход - с выходом второго коммутатора, а выход - с входом ждущего мультивибратора, и первым входом широтно-импульсного преобразовател , вход блока управлени  реверсом напр жени  соединен с вторым выходом вычислител  разности -кодов, а выход - с вторым входом широтноимпульсного преобразовател , выходы блока мультивибраторов высокой частоты соединены с соответствующими входами второго коммутатора, выходы распределител  тактовых импульсов соединены с соответствующими управл ющими входами первого коммутатора, второго коммутатора, первого и второго аналого-цифровых преобразователей и блока регистров пам ти о Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1о Авторское свидетельство СССР № 531129, кл. G 05 В 11/01, 1973.
2. 2. Батоврин А. А. и дро Цифровые системы управлени  электроприводами. Л„, Энерги , 1977, с. (прототип ) ,