Задающее устройство для цифрового следящего привода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 9) (11 1885 05 В 19/18 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТСфРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(54) (57) ЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО СЛЕДЯЩЕГО ПРИВОДА, содержащее анализатор кодов, последовательно соединенные генератор импульсов, первый, второй и третий делители частоты, выход последнего подключен к счетному входу реверсивного счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены переключатель, блок памяти и формирователь кода, первый выход которого через первый блок памяти соединен с вторым входом второго делителя частоты, второи выход - с третьим входом второго делителя частоты, а первый вход - с выходом первого делителя частоты, причем входы анализатора кодов подключены к соответствующим входам устройства, первый выход подключен через второй и третий блоки памяти соответственно к входам первого и третьего делителей частоты, второй выход - к второму входу формирователя кода и управляющим входам генератора импульсов делителей частоты и реверсивного счетчика импульсов, к информационному входу которого подключен третий выход анализатора кодов, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с первым информационным и,управляющим входами переключателя, второй информационный вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика импульсов, выход - к выходу устройства, а выход второго делителя частоты - к входу третьего делителя частоты.(5) 1Изобретение относится к автоматйке, в частности к цифровым следящим приводам, и может быть использовано в цифровом следящем приводе при его работе от ЭВМ или другого устройства, имеющего цифровой многоразрядный выход, предназначенный для управления приводом, а также при определении динамических характеристик привода, исследовании или его настройке.Целью изобретения является повышение точности устройства,На фиг. 1 приведена функциональная схема задающего устройства для цифрового следящего привода; на фиг, 2 - функциональная схема анализатора кодов; на фиг. 3- функциональная схема формирователя кода.Устройство содержит генератор 1 импульсов, делители 2, 3 и 4 частоты, реверсивный счетчик 5 импульсов, блоки 6, 7 и 8 памяти,. 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 разрешения по шине 21 (команда необходима для блокировки ложных рассогласований, вызванных, например, сбоями), по ее переднему фронту, с помощью формирователя 24 узкого импульса вырабатывается узкий импульс, который подается на выход 12 и одновременно на второй вход статического регистра 23 для записи кода разности, постоянно вычисляемой сумматором 22. Записывается одно из возможных значений кодов разности, совпадающих по моменту с узким импульсом, соответствующим началу отсчета времени 1 = О. Узкий импульс с выхода 12 поступает на генератор 1 для выставки начальной фазы тактирующих импульсов, на делитель 2 час-. тоты для начальной установки коэффициента деления, задаваемого вторым блоком 7 памяти, на делитель 3 частоты для выставки исходного состояния, на делитель 4 частоты для выставки коэффициента деления, задаваемого третьим блоком 8 памяти; на счетчик 5 для записи начальных условий счета, т. е. кода обратной связи привода на момент 1 = О, на формирователь 9 кода для выставки нулевого значения аргумента.На момент 1 = 0 на выходе 13 анализатора 10 кодов имеется код обратной связи привода и знак счета, выработанный сумматором 22, на выходе 14 - внешний код управления приводом; на выходе 15 - сигнал управления переключателем 17, формируемый ограничителем 25. 2После ограничения действия узкого импульса (с приходом первого тактирующего импульса на первые входы делителя 3 частоты и формирователя 9 кола) начинается динамический процесс - формирование изменяющейся во времени скорости привода и угла (кода угла) на выходе 16 счетчика 5, выполняющего операцию интегрирования сигнала скорости.Так как привод - объект инерционный,имеющий свои частотные и амплитудные свойства, которые отражаются в ограничениях по скорости, ускорению, динамическим перегрузкам, то задающее устройство должно быть согласованным о наложенными на привод ограничениями. Для реали зации принят закон изменения кода угла навыходе устройства (оптимальный по быстродействию с учетом ограничений), который представлен формулойа = анач+ Ьи(т дг аи), (1)1 Х20где а.- - начальный угол, совйадающий созначением кода угла обратной связи привода на момент ( = 0;Ла - рассогласование - разность кодов угла внешнего управления при водом и обратной связи привода 25 на момент 1 = 0;Т - период гармонической составляющей закона, реализуемого устройством.Для подтверждения оптимальности этогозакона кратко приведем анализ выраже ния (1).Первая производная от закона (скорость)а = т (1 - созе" ). (2)Из (2) максимальйая скорость а, =2 . (3)Вторая производная от закона (ускорение)Из (5) следует период закона (1) 45 Т=Ла, (6) 0(.4Из выражений (1) - (6) вытекает, что все зависимости есть функции одной переменной - рассогласования Ла, а ускорение по выражению (4) имеет синусоидальную зависимость, Синусоидальность формы ускорения и зависимость закона от одного параметра является целью изобретения. Оптимальность быстродействия закономерности подтверждается тем, что к моменту 1= Т, т. е. в конце периода, значения скорости и ускорения нулевые и, следовательно, не требуется дополнительное время на переходный процесс, необходимый для гашения ско(12) имеем Т = (7) В процессе эксплуатации устройства рассогласование Ла, которое может задаваться ЗС на вход устройства, ограничено как со стороны наибольшей величины (условиями ограничения скорости и ускорения), так и со стороны наименьшей (ограничением допустимого коэффициента динамичности К).Для оценки возможности реализации уст ройства можно указать, что М = 2", М =- = 2". Первый и последующий импульсы, поданные на первый вход формирователя 9 кола аргумента, поступают на делитель 27 час тоты с коэффициентом деления К. К-й импульс, выделенный делителем 27 частоты, поступает на вход счетчика 28 с объемом М. и на вход делителя 3 частоты через формирователь 31 узкого импульса по шине 30.45 Узкий импульс в делителе 3 используетсядля выставки коэффициента деления, задаваемого первым блоком 6 памяти. Счетчик 28 суммирует каждые К-е импульсы, поступившие на его вход и выдает на свой выход, т. е. на ш и ну 29, код, соответствующи й 50 номеру поступившего К-го импульса. Код нашине 29 изменяется от 0 до М и является аргументом для формирования гармонической составляющей закона (1). Линейно изменяющийся код на шине 29 поступает на вход первого блока 6 памяти, который 55 преобразует линейно изменяющийся кодна его входе в нелинейный код на выходе, с тем, чтобы получить зависимость (2) на выходе делителя 3 частоты. т. е. она может быть получена от генератора 1 импульсов постоянной частоты Р, пропущенной через делитель 2 частоты, имеющий передаточную функцию А(Лп),3рости и ускорения. Период Т может быть выбран требуемым. Могут быть также определены требования к механике и кинематике цепи привода.Для определения функции по дискретному цифровому коду примем:Лп - рассогласование, выраженное вцифровом виде через разность кодов внешнего управления и обратной связи привода;М - количество дискретных значений угла 2 л при разбиении гармонической составляющей закона;гп - аргумент гармонической составляющей закона (О ( гп ( М);Х - количество дискретных значенийугла 2 л, при разбиении угла повоКрота вала привода;К= -- вспомогательное отношение. Если г - тактирующая частота, используемая в формирователе 9 кода аргумента и получаемая на выходе делителя 27 частоты, то период Т равен Приравнивая выражения (6) и (7) и при условии, что ам = аогр - максимальное ускорение, не превышающее ограниченного заданного значения ускорения, получим- . - Ла,М 2 угс огроткуда тактирующая частота Ь равна2 л Лп Частота 1 ф на входе 26 формирователя 9 кода аргумента,(а также на входе делителя 3 частоты) с учетом коэффициента деления К делителя 27 равна=йМйжрФ М г -/2 п ЛпЕсли ввести обозначенияН Яхр рР)(Лп) х = А(Лп), (.О) то частоту 1+ на входе 26 формирователя 9 кода аргумента и входе делителя 3 частоты можно определить по выражению Выразив период Т через частоту ф, т. е. Т= -- -, производя замену независимойР А(Лп)переменнойна аргумент гп(1 =-ТД) и е учетом формул перевода и выражения (2) можно выразить скорость через частоту (частоту изменения кода на выходе 16) гг(т) = -- (1 - сггя т),ЬК 2 У мили, если ввести обозначения п(т) = с(Лп) В(т)Окончательно частота г генератора 1, по следовательно прошедшая формирование спомощью звеньев, имеющих передаточные функции (10), (11), ( 2), соответствует частоте, отражающей скорость изменения угла привода для принятого закона (1) оптимального быстродействия,Итак п(т) = Р А(Лп) В(т) С(Лп). (13) Передаточная функция А(Лп) реализуется с помощью делителя 2 частоты и второго блока памяти 7; В(гп) - с помощью дели теля 3 частоты и первого блока памяти 6;С(Лп) - с помощью делителя 4 частоты и третьего блока памяти 8.91885 фиг 3 Составитель А, Лащев Редактор И. Рыбченко Техред И. Верес Корректор С. Черни Заказ 7157/45 Тираж 862 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная 4113В целом частота Р на выходе генератора 1, проходя последовательно делители 2, 3 и 4 частоты, становится частотой п(гп), которая поступает на вход реверсивного счетчика 5 и преобразуется в код угла поворота на шине 16. Процесс изменения кода заканчивается, когда заполняется счетчик 28 формирователя 9 кода аргумента, Теоретически к моменту заполнения счетчика 5 код обратной связи на шине 19 и код внешнего управления должны быть равны и сигнал рассогласования должен быть равен нулю. Но следует учесть возможные отклонения от нормального процесса, например, за счет ошибок собственно привода. В этом случае код разности не равен нулю. Для учета возможных отклонений от расчетного процесса команда на переключение кодов, поступающая на переключатель 17 по шине 16 вырабатывается раньше, чем может возникнуть нулевая разность кодо Уровень срабатывания сигнала, выдаваемого по шине 15, устанавливается практическидостаточно малым, чтобы не вы.зывать увеличения коэффициента динамической перегрузки против заданного.5 Предлагаемое задающее устройство вырабатывает подставную траекторию для привода, отображающую предельные возможности привода и согласованную с пара метрами привода. Работа привода с подставной траекторией осуществляется, когда рассогласование между внешним сигналом управления и обратной связью привода превышает допуск по ошибке привода, определенный расчетом, практикой и другими условиями. Работа по подставной траектории обеспечивает плавное вписывание привода в измененную координату в случае ступенчатого изменения кода .внешнего управления.