Цифровое устройство управления

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБ ЛИК 09) (И) зю С 0 ИЯ ОБРЕТЕЛЬСТВУ СА ВИДЕ с первым вход подключенного первого элеме к первому вхо и первому вхо соединенного соответствующ а выходом - с ом регист установоч рым рог лемента с перввходоматор ео юч ние, подрегистр а к входу нически и связа ч а ю повыш тли с целью ва,вн И и трет входом а выходо го элеме го вв ий ин вых м - к нта И входом с втор блока и с тре и третьего элуправляющим ментов И,входом реги щодом -т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОИ%ТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ(56) 1. Авторское свидетельство СССУ 549788, кл. С 05 В 19/18, 1974.2, Авторское свидетельство СССРУ 938254, кл. С 05 В 11/26,. 1980(54)(57) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее задающий блок,подключенный первым выходом к первому входу сумматора, соединенного вторым входом с выходом датчика положения, выходами старших разрядов и первым знаковым выходом - с соответствующими информационными входами регистра, а выходами младших разрядов ивторым знаковым выходом - с входамипервых инверторов и с первыми входамипервого элемента ИЛИ, подключенноговторым входом к выходу первого знакового выхода и через второй инверторк первому входу второго элемента ИЛИ,соединенного вторыми входами с выходами вторых инверторов, а выкодом 28221 А м первого элемента И,вторым входом к выходута ИЛИ, а выходом -у второго элемента Иу третьего элемента И,торым входом с выходомго второго инвертора,первым установочныма, подключенного втоным входом к выходу вто- И, связанного вторым ым знаковым выходом сумразователь код-напряженный входом к выходу ыходом через усилитель - теля, вал которого механ с датчиком положения, щ.е е с я тем, что, ения точности устройстедены четвертый элемент вертор, подключенный ду первого элемента И, первому входу четвертосоединенного вторым пчи выходами. задающего тьими входами второго112822 Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в системах программного,управления телескопами, станками,антеннами слежения за космическимиобъектами.Известна цифровая система автома-тического регулирования, состоящаяиэ программного задающего устройства,цифрового вычислительного устройства, 1 Овыходного регистра хранения, управляющегокода, соединенного с преобразователем код - напряжение, усили.теля, двигателя и датчика обратной ,связи, подключенного к второму входу 15цифрового вычислительного устройства,.В данной системе в цифровом вычислительном устройстве вычисляется кодразности заданного и измеренного положений системы. управляющий код формируется но вычисленному коду разности и хранится в регистре, откудапоступает на преобразователь код -напряжение 1 3.25Однако из-за ограниченной точностипреобразователя код - напряжение управляющий код имеет разрядность меньшую,чем максимальное число разрядовкода разности. "Свертывание" кодаразности до требуемой разрядностиуправляющего кода осуществляется ввычислительном устройстве программным путем. Сложность формированияуправляющего кода является недостатком таких систем. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению по технической сущности является цифровая система автоматического управления, которая содержит задающие устройства, первый выход которого,подключен к первому входу сумматора, первая группа выходов сумматора соединена с соответствующими входами регистра, вторая45 группа выходов суювтора соединена с первым элементом ИЛИ и через инверторы с вторым элементом ИЛИ, выход элементов ИЛИ через первый и второй входы первого элемента И соединены с первыми входами второго и третьего элементов И, выходами подключенными соответственно к первому и второму устанбвочным входам регистра, управляющий вход которого соединен с .третьим входом первого элемента И, знаковый разряд суювтора под ключен к второму входу второго эле" мента И и соответствующему входу первого элемента ИЛИ, а через инвертор - к соответствующему входу второго элемента ИЛИ и к второму входу третьего элемента И, последовательно с регистром соединены преобразователь код - напряжение, усилитель и двигатель, вал которого механически связан с датчиком обратной связи, выход которого подключен к второму входу сумматора.В системе запись кода максимального рассогласования в регистр происходит в два этапа. Первый сигнал, формируемый на третьем выходе эадающего устройства, переписывает состояние младших разрядов сумматора в регистр хранения управляющего код Вслед за этим второй сигнал с второго выхода задающего устройства поступает на третий вход первого элементаИ, и если в (и+1) старших разрядов сумматора зафиксирована комбинациянулейи единиц, то сигнал поступает на первые, входы второго и третьегоэлементов Ии, в зависимости от знака сумматора, проходит через однуиз них, устанавливая в регистре код максимального рассоглаСования.В процессе функционирования данной системы возможна ситуация, когда код разности содержит комбинацию нулей и единиц в старших разрядах, амладшие разряды имеют нулевые значения. Тогда по первому сигналу с третьего выкода задающего устройствав регистр записывается нулевой код,а по второму сигналу, с второго выхода задающего устройства - код, соответствующий максимальному рассогласованию, Так как с выхода регистракод поступает на вход преобразователя код - напряжение, то выходное напряжение преобразователя сначала изменится скачком от предыдущего значения до нуля (по первому сигналу),. а затем скачком воарастет до максимального значения (по второму сигналу)2 1,Однако сформированный импульс на.пряжения поступает на вход усилителя, с. выхода усилителя - на исполнительный двигатель, вызывая сначала торможение исполнительного двигателя, а затем разгон до максимальной скорости, вследствиечего возрастает величина рассогласования, сниЖается точность, плавностьи быстродействие системы,3 1 28221 4Цель изобретения - повышение точ" первый, второй, третий и четвертыйности устройства. элементы И 11 - 14, третий инверторПоставленная цель достигается тем, 15 и второй инвертор 16.что в цифровое устройство управления, Устройство работает следующим обсодержащее задающий блок, подключен- разом..ный первым выходом к первому входу Задающий блок 1 вырабатывает засумматора, соединенного вторым вхо- кон управления, который в виде кодадом с выходом датчика положения, вы- Х поступает на первый вход суммаходами старших разрядов и первым зна- тора 2. На второй вход сумматора сковым выходом с соответствующимиО выхода датчика 7 положения (обратнаяинформационными входами регистра, а связь) поступает цифровой код положевыходами младших разрядов и вторым ния И. На сумматоре формируется кодзнаковым выходом - с входами первых разностиинверторов и с первыми входами пер р= 5 п 1вого элемента ИЛИ, подключенного вто- величина которого характеризует расрым входом к выходу первого знаково- согласование, а знак - направлениего выхода и через второй инвертор вращения вала двигателя, 6 для отрак первому входу второго элемента ИЛИ; ботки рассогласования. Имеют местосоединенного вторыми входами с вы- два случая, Если код разности Вр леходами вторых инверторов, а выходом - жит в диапазоне чиселс первым входом первого элемента И,20ш-" с Н2 (М 43 -1подключенного вторым входом к выходурИЛИ,первого элемента ИЛ , а выходом - кгде ш - число младших разрядов сумматора, соответствующих первой группе выходов, включая знаковый, то нак первому входу третьего элемента И,25 выходах второй группы соответствуюсоединенного вторым входом с выходомщих старшим разрядам сумматора, асоответствующего второго инвертора,также на знаковом и выходе старшегоа выходом - с первым установочным разряда первой грушЬ будут либовходом -регистра, подключенного вто- только нули, либо только единицы,рым установочным входом к выходу вто- Если код разности лежит в диапазорого элемента И, связанного вторымне чиселвходом с первым знаковымвыходом сумотрицательные числаматора, преобразователь код - напряГ риф в 1 ю- ожение, подключенный входом к выходу.-2( Й 4 -2регистра, а выходом через усилитель -к входу двигателя, вал которого меха" З 5 положительные числа 2 Ъ ръ 2нически связан с датчиком положения где и - число старыих разрядов суммавведены четвертый элемент И и тре- тора,.то на выходах (и+1) старшихтий инвертор, подключенный входом к разрядов сумматора (включая знаковый)выходу первого элемента И, а выха- .будет комбинация нулей и единиц.дом - к первому входу четвертого элеВ первом случае код разности,мента И, соединенного вторым входом включая знак, лежит в младших разряс вторыми выходами задающего блока дах сумматора 2, эти разряды необхои с третьими входами второго и третье- димо переписать в регистр 3.го элементов И, а выходом - с управ- Во .втором случае необходимо переляющим входом регистра. писать в регистр 3 код максимального45Таким образом, у предлагаемой сис- рассогласования с учетом знака раэтемы появляется свойсгво анализа кода разности на наличие или отсутст- формирование управляющего кода ввие максимального рассогласования регистре 3 происходит следующим обэа один шаг.На чертеже дана блок-схема уст- После вычисления кода й задаюрройства. щнй блок 1 на втором выходе формируУстройство содержит задающий блок ет сигнал записи информации в региат 1, сумматор 2, регистр 3; преобраэо- ре 3, который поступает на входы элеватель 4 код - напряжение, усиди ментов И 12 и 13 и на вход элементатель 5, двигатель 6, датчик 7 поло- И 14. Если в (и+1) старших разрядахжения, первый элемент ИЛИ 8, первые сумматора 2 зафиксированы только лиинверторы 6, второй элемент ИЛИ 10, бо нули, либо только единицы (первыйатешт", г.Ужгород,ектиая, 1128221 случай); то сигнал записи информации проходит только через элемент И 14 и переписывает состояние младших разрядов сумматора 2 в регистр 3. Если же в (и+1) старших разрядах сумма тора 2 зафиксирована комбинация нулей и единиц, то сигнал с выхода элемента И 11 запрещает через инвертор 15 прохождение сигнала с выхода старших разрядов задающего блока 1 на 1 О регистр 3, поступает на входы элемен-, тов И 12 и 13 и, в зависимости от знака сумматора 2, пропускает через один из элементов И 12 и 13 сигнал. с второго выхода задающего блока 1 5 соответственно на первый или второй установочный вход регистра 3, записьвая в него или код максимального отрицательного рассогласования (10,0) либо код максимального2 О положительного рассогласования (0,1 1), Для записи кодов максимального рассогласования используются шины установки нулей и единиц регистра 3. 25Управляющий код с регистра 3 поступает на вход преобразователя 4%ВОПИ Заказ 9029/35 код - напряжение. Его выходное напряжение поступает на усилитель 5 и затем на двигатель 6, угол поворотакоторого измеряется датчиком 7 положения. Таким образом, независимо от величины кода рассогласования, запись информации в регистр осуществляется одним сигналом - с второго выхода задающего устройства, что исключает имеющуюся в известном устройстве возможность записи нулевого кода в регистр на время анализа старших разрядов кода разности. Применение предлагаемой системы позволит исключить скачки напряжения . на выходе усилителя при анализе старших разрядов кода разности, что повысит точность и плавность работы цифрового устройства управления, а также уменьшит запаздывание в формировании управляющего напряжения для двигателя, что повысит быстродействие системы управления.