Дискретный пропорционально-интегральный регулятор скорости вращения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 05 Р 13/62, С 05 В 11/ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ роб ьство СССР3/62, 1983,тво СССР3/62, 1981,ЦИОНАЛЬНО-И ОРОСТИ ВРА тся к систеулированияи может быть ения высоко- брет. ения - улятор содерфаэовый ты И 3, 11 и тельности имазователь 5,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМПРИ ГКНТ СССР РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(54) ДИСКРЕТНЫЙ ПРОПОРТЕГРАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР СК(57) Изобретение относ мам автоматического.ре скорости электропривод использовано для постр точных систем. Цель из повышение точности. Ре жит задающий генератор дискриминатор 2, элеме 12, Формирователь 4 дл пульсов, силовой преоб электродвигатель 6, датчик 7 скоростивращения, формирователь 8 фазовогорассогласования, инверторы 9 и 10,масштабирующие элементы 13 и 14,интегратор 15, одновибратор 16. Цельдостигается за счет формирования формирователем 8 Фазового рассогласования необходимого значения Фазовогорассогласования заданной длительности, выделения ошибки в рассогласовании заданного значения фазы и текущего значения с учетом знака и подачиполученного рассогласования черезмасштабирующие элементы 13,и 14,интегратор 15 и одновибратор 16 наэлемент И, на котором происходитформирование импульсов такой длительности, что при подаче этих импульсовчерез формирователь. длительности импульсов и силовой преобразователь наэлектродвигатель последний, компенсируя возникшую ошибку рассогласования,устанавливает значение Фазы, равноезаданному значению, 3 ил,25 Изобретение относится к системам автоматического регулирования скорости электропривода и может быть применено при построении оптикомеханичес-5 ко развертывающих и сканирующих систем, где требуются высокая точность поддержания скорости и фазы вращения электродвигателя и качественные динамические характеристики системы ре р гулирования.Целью изобретения является.повышение точности регулятора;На Фиг,1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - 15 эпюры, иллюстрирующие принцип выделения ошибки по фазе (на эпюрах а и е изображены выходные импульсы задающего генератора; на эпюрах б и ж - выходные импульсы датчика ско рости вращения; на эпюрах в, и - выходные импульсы соответственно фазового дискриминатора и второго инвертора; на эпюрах г и к - выходные импульсы соответственно формирователя фазового рассогласования и первого инвертора; на эпюрах д и л - выходные импульсы соответственно первого и второго блоков совпадения); на фиг.3 - эпюры, иллюстрирующие ра боту устройства (на эпюре а изображены выходные импульсы задающего генератора; на эпюре б - выходные импульсы датчика скорости вращения; на эпюре в - выходные сигналы фазового дискриминатора; на эпюре г - выходные сигналы одновибратора; на зпюре д - сигналы на выходе элемента И; на эпюре е - сигналы, поступающие на вход электродвигателя, 40 для случая, когда коэффициент расширения в формирователе длительности импульсов равен единице).Регулятор содержит задающий генератор 1, фазовый дискриминатор 2, 45 элемент И 3, Формирователь 4 длительности импульсов, силовой преобразователь 5, электродвигатель 6, датчик 7 скорости вращения, формирователь 8 фазового рассогласования, инверторы 9.и 10, элементы И 11 и 12,масштабирующие элементы 13 и 14,интегратор 15, одновибратор 16,Устройство работает .следующим образом. 55С задающего генератора 1 на первый вход фазового дискриминатора 2 подается импульсная последовательность эталойной частоты, а на второй вход - сигнал измеряемой частоты с датчика 7 скорости вращения. В установившемся режиме с выхода фазового дискриминатора 2 снимается широтно-импульсныйсигнал, коэффициент заполнения которого пропорционален фазовому рассогласованию входных частот. Сигнал эталонной частоты передним франтом запускает Формирователь 8 фазовогорассогласования, формирующий импульс,длительность которого равна задан ному значению фазового рассогласования. С помощью первого и второго инверторов 9 и О на выходах элементов И 11 и 12 происходит выделение разности длительностей текущего значения фазы и заданного значения, причем на выходе элемента И 11 формируется разностный сигнал, когда текущее значение Фазы меньше заданного, а на выходе элемента И 12 формируется разностный сигнал, когда текущее значение фазы больше заданного. Таким образом определяется знак фазового рассогласования, Получецная ошибка рассогласования через масштабирующий элемент 13 или 14 поступает на один из входов интегратора 15. Интегратор 15 начинает процесс интегрирования, т.е. на его выходе формируется нарастающее по величине напряжение. Одновибратор, запус-. каемый передним фронтом сигнала эталонной частоты задающего генератора 1, генерирует импульсы, определяемые величиной выходного сигнала интегратора 15. На входы элемента И 3 поступают две синхронные последовательности импульсов: импульсы фазового дискриминатора 2 и импульсы с одновибратора 16, Элемент И 3 формирует сигнал, ширина импульсов которого определяется как разность между длительностями импульсов этих сигналов. Полученный сигнал расширяется в необходимое количество разформирователем 4 длительности импульсов. Коэффициент рассогласования определяется заданной.точностью регулятора, Расширенный широтно-импульсный сигнал поступает на силовой преобразователь 5, где происходит усиление этого сигнала до мощности, необходимой для управления электродвига-, телем 6, Электродвигатель 6 вращает-ся со скоростью, определяемой средним напряжением силового преобразователя 5. Процесс компенсации ошиб35 ки рассогласования продолжается до тех пор, пока на входы интегратора 15 поступают импульсы, характеризующие наличие ошибки той или иной5 полярности. Таким образом, в установившемся режиме с выхода формировате. ля 4 длительности импульсов снимает-, ся сигнал, пропорциональный фазовому рассогласованию двух частот, посту О пающих на входы фазового дискримина. тора 2, а в переходных режимах при изменении как возмущающего, так и управляющего воздействий к этому сиг" калу,автоматически добавляется сиг нал, пропорциональный отклонению частоты, т.е. в системе.регулирования осуществляется пропорционально- интегральный закон регулирования.Пусть под действием дестабилизи рующих факторов (фиг.З)увеличилось фазовое рассогласование между импульсами задающего генератора. и датчика 7 скорости вращения, и приняло значение Ч . При этом на 25 выходе элемента И 3 происходит уменьшение длительности импульса на ту же величину и в результате на двигатель 6 поступает напряжение пропорциональное вновь возникшему фазовому рассо- ЭО гласованию, Скорость вращения двигателя при этом принимает прежнее заданное значение, но значение фазового рассогласования остается равным ЮрДалее начинается процесс отработки ошибки по фазе. На входы элементов И 11 и 12 подаются прямые и инверсные сигналы с фазового дискриминатора 2 и формирователя 8 фазового 4 О рассогласования. Поскольку в нашем примере произошло увеличение фазового. рассогласования (т.е. текущее значение фазы стало больше заданного)., то только на выходе элемента И 12формируется разностный сигнал ошибки. Этот сигнал через второй масштабирующий элемент 14 подается на вход . интегратора 15, и начинается процесс отработки возникшей ошибки по фазе. БО Причем, импульсы, попадая на вход интегратора 15, так воздействуют на интегратор 15, что напряжение на его выходе начинает уменьшаться, что в свою очередь приводит и к уменьшению длительности выходных импульсов одно-вибратора 16. По мере уменьшения длительности импульсов на выходе одновибратора 16 происходит одновременное увеличение длительности импульсов на выходе фазового дискриминатора 2, но при этом значение разностного сигнала на выходе элемента И 3 все это время остается постоянным. Постоянным остается и напряжение на входе электродвигателя 6Процесс интегрирования продолжается до тех пор,.пока на вход интегратора 15 поступают импульсы с элемента 12, т.е. существует ошибка в фазовом рассогласовании.Формула изобретенияДискретный пропорционально-интегральный регулятор скорости вращения, содержащий задающий генератор, выход которого соединен с тактовым входом одновибратора и с первым входом фазового дискриминатора, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, а второй вход - с выходом датчика скорости вращения, подключенного входом к выходу электродвигателя, вход которого соединен с выходом силового преобразователя, подключенного входом к выходу формирователя длительности импульсов, вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу одновибратора, вход управления длительностью импульсов которого соединен с выходом интегратора, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго масштабирующих элементов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулятора, в него введены формирователь фазового рассогласования, первый и второй инверторы, второй и третий элементы И, причем выход задающего генератора соединен с входом формирователя фазового рассогласования, выход которого соединен с входом первого инвертора и с первым входом второго элемента И, подключенного выходом к входу первого масштабирующего элемента, а вторым входом - к выходу фазового дискриминатора и к входу второго инвертора, выход первого инвертора соединен с первым входом третьего элемента И, подключенного выходом к входу второго масштабирующего элемента, а вторым входом - к выходу второго инвертора.1522176 Корректор С.Черни Ред акт рФено Заказ 69 б 1/4 Тираж 788 о писное ВНИИПИ ГКНТ ССС та оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гага сударственного комит 113035, Иоскв