Цифровой регулятор соотношения скоростей

239666 Саюв Советскик Социалистическкк РеспубликКомитет по делам вабретеиий и аткрыти при Совете Министров СССРАвторзобрстения Тро Заявител нраинский заочный политехнический инсти ШЕНИЯ СКОРОСТЕЙ тноситс устроиство ьной техник ровые регул держащие г ектродвигате схемы выра ющей закон я и логическ Предложенное ласти вычислителИзвестны циф ния скоростей, со сов, счетчики, эл тели, усилители, нгльной составля схему управлени и.яторы соотношеенератор импульли, преобразоваботки пропорциоа регулирования,ие схемы,ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР С Предложенное устройство отличается от из вестных тем, что в нем выходные шины реверсивного счетчика схемы управления и защиты подключены к первому и второму триггерам, выходы которых подключены ко входам первой и второй ключевых схем соответственно и 15 ко входу триггера управления. Выходы первого и второго триггерных счетчиков подключены ко второму и третьему входам схемы управления и защиты соответственно, второй вход первой схемы синхронизации через последо вательно соединенные управляемый делитель частоты, соответствующие ключевую схему, аналого-цифровой преооразователь и схему выработки пропорциональной составляющей закона регулирования подключен ко входу 25 усилителя мощности. Второй вход второй схемы синхронизации через другие последовательно соединенные ключевую схему, аналогоцифровой преобразователь и схему выработки пропорциональной составляющей закона регу лирования также подключен ко входу усилителя мощности.Это позволяет упростить стабилизацию изменяемого соотношения скоростей ведущего и регулируемого двигателей.На чертеже представлен цифровой регулятор соотношения скоростей.Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, схемы 2 и 3 синхронизации, обеспечивающие ввод импульсов задания и импуль. сов обратной связи в промежутках времени между импульсами тактовой частоты, триггерные счетчики 4 и 5 в цепи задания и в цепи обратной связи, схему управления и защитыб, обеспечивающую передачу импульсов управления триггеру управления и его защиту от реверса, триггер 7 управления, усилитель мощности 8, регулируемый электродвигатель 9, первый аналого-цифровой преобразователь 10 в цепи обратной связи, преобразующий угол поворота вала регулируемого электродвигателя 9 в число-импульсный код, первую ключевую схему 11 цепи обратной связи, управляемый делитель 12 частоты с переменным коэффициентом деления. электродвигатель 13, второй аналсго-цпфровой преобразователь 14 цепи задания, преобразующий угол поворота вала ведущего электродвигателя 13 в число-импульсный код, вторую ключевую схему 15 в цепи задания, вторую схему 16, вырабаты3вающую пропорциональную составляющую закона регулирования в цепи задания, первую схему 17, вырабатывающую пропорциональную составляющую закона регулирования в цепи обратной связи, магнитный усилитель 18, реверсивный счетчик 19, первый 20 и второй 21 триггеры.Устройство работает в режиме контрольной проверки и наладки, при этом электродвигатели 9 и 13 не вращаются и импульсы по цепи задания: преобразователь 14, схема 15 и схема 2 и по цепи обратной связи:,преобразователь 10, схема 11, делитель 12 и схема 3 не поступают.Устройство работает в режиме нормальной работы, при этом электродвигатели 9 и 13 вращаются, а их скорости находятся в заданном соотношении, а также в режиме большого рассогласования, при котором скорость электродвигателя 9 не соответствует заданной, и и работу включается схема защиты,В первом режиме импульсы тактовой часто. ты генератора 1 синхронно заполняют триггерные счетчики 4 и 5, В связи с тем, что в старшем разряде одного из счетчиков в исходном состоянии записывается единица, то выходные импульсы триггерных счетчиков будут сдвинуты во времени на половину периода их следования.Через схему управления и защиты б эти импульсы воздействуют на триггер 7 управле. ния, каждый раз изменяя его состояние, при этом скважность его выходного напряжения будет равна двум, и среднее значение его выходного импульсного напряжения - нулю, и регулирующее воздействие на электродвигатель 9 будет отсутствовать.В режиме нормальной работы устройство работает следующим образом.Задающим устройством регулятора является аналого-цифровой преобразователь 14, механически связанный с валом ведущего электродвигателя 13 и преобразующий его скорости вращения в пропорциональную ей частоту следования импульсов,Импульсы задания через ключевую схему 15 гоступают на вход схемы 2, с выхода которой они вводятся на второй вход триггерного счетика 4 цепи задания, изменяя его относительную емкость, вследствие чего изменяется скваженность выходного импульсного напряжения триггера 7 управления. Отклонение скважности выходного импульсного напряжения от значения, равного двум, приводит к появлению среднего значения выходного напряжения триггера 7, отличного от нуля. Усилитель мощности 8, усиливая среднее значение выходного напряжения триггера 7, осушесгвляет управление током возбуждения регулируемого электродвигателя 9, а соотастсчьенно и скоростью вращения последнего. Главная обратная связь в цифровом регуляторе осуш.ствляется через аналого-цифровой преобразователь 10, ключевую схему 11, управляемый делитель 12 и схему 3. Аналого-цнфровон преобразователь 10, ключе 4вая схема 11 и схема 3 синхронизации импульсов обратной связи работают аналоги но цепизадания.Импульсы обратной связи, поступающи нч5 вход счетчика 5 цепи обратной связи, меняяего относительную емкость, изменяют скважность выходных импульсов напряжения триггера 7 в направлении, противоположном ееизменению по цепи задания, стремясь восста 10 новить скважность выходного импульсного наи, жения триггера управления, равную двум.Расмотренный выше режим работы регулятора является нормальным, при котором схемауправления и защиты создает условия посто 15 явной проводимости ключевых схем.Когда скорость вращения регулируемогоэлектродвигателя 9 не соответствует заданно.му соотношению скоростей так, что по цепиглавной обратной связи на второй вход счетчи 20 ка поступает число импульсов в единицу времени на один импульс больше по сравнениюс цепью импульсов задания, в каждую единицу времени относительная емкость триггерногосчетчика цепи обратной связи будет изменять 25 ся на один импульс и продолжать изменениескважности импульсного напряжения триггера. В результате этого увеличивается среднеезначение выходного напряжения триггера 7,т, е, изменяется скорость электродвигателя 9З 0 до такого значения, при котором она принимает точно заданное значение, и скважностьвыходного импульсного напряжения триггера 7принимает новое установившееся значение.Таким образом, элементом сравнения (циф.35 ровым нуль-органом) регулятора являютсятриггерные счетчики 4 и 5 цепи задания и цепи обратной связи соответствечно, схемыуправления и защиты б и триггер 7,Управляемый делитель 12 позволяет зада 40 вать необходимое соотношение скоростей вращения электродвигателей 13 и 9 путем деления частоты следования импульсов обратнойсвязи (коэффициент деления определяется технологическимии условиями) .45 Рассмотренная часть схемы цифрового регулятора вырабатывает интегральную составляющую регулирующего воздействия на электродвигатель 9.Для выработки пропорциональной состав 50 ляющей регулирующего воздействия служатсхемы 1 б и 17, представляющие собой ждущиемультивиораторы с усилителями. Среднее значение их выходных напряжений пропорционально числу импульсов, поступивших на их55 входы, а следовательно, и скоростям вращения электродвигателей 13 и 9. Выходные напряжения схем 16 и 17 поступают на усилитель мощности 8, где суммируются с интегральной составляющей закона регулирования,60 В работе регулятора возможен режим большого рассогласования, при котором скоро тьрегулируемого электродзигателя 9 нс соответствует заданному соотношенгио скоростей. Приэхом наступает режим относительного псреполнсния одного из счетчиков 4 и 5 в результатебольшого илп длительного отклонения скорости регулируемого электродвигателя 9 от заданного значения.Это явление приводит к изменению фазы выходного импульсного напряжения триггера 7 на 180 и, в конечном итоге, к неправильному движению системы (увеличению разбаланса), Для предотвращения этого явления служит схема управления и защиты, которая при относительном переполнении одного из с гетчико запрещает подачу импульсов по каналу, в котором произошло переполнение, спо-ощью соответствующей ключевой схемы до еосстановл чия нормального режима работы регу лятора. Грзмет изобретенияЦифровой рег улятор соотношения скоростей, содержа;ций генератор импульсов, соединенный с первыми входами первой и второй схем синхронизации, с первыми входами первого и второго триггерн,х счетгиков и с первым входом схемы упра ления и защиты, содержащей реверсивный регистр и триггеры, усилитель мощности, соединенный по входу с выходом триггера управления и по выходу через регулируемый электродвигатель - со входом первого аналого-цифрового преобразователя, управляемый делитель частоты, ведущий электротродвигатель, соединенный со вторым аналого-цифровым преобразователем, магнитный усилитель, соединенный с указанными электродвигателями, ключевые схемы, схемы вы работки пропорциональной составляющей закона регулирования, отличаощийся тем, что, с целью упрощения стаб лизацпи изменяемото соотношения скоростей ведущего и регулируе-ого двигателей, в нем выходные шины ревер сивного счетчика схемы управления и защитыподключены к первому и второму триггерам, выходы которых подключены ко входам первой и второй ключевых схем ссютветственно и ко входу триггера управления, выходы перво го и второго триггерных счетчиков подключеныко второму и третьему входам схемы управления и защиты соответственно, второй вход первой схемы синхронизации через последова 1 ельно соединенные управляемый делитель ча с 1 оты, соответствующие ключевую схему, аналого-цифровой преобразователь и схему выработки пропорциональной составляющей закона регулирования подключен ко входу усилителя мощности, второй вход второй схемы синхро.25 низации через другие последовательно соедин нные ключевую схему, аналого-цифровой преобразователь и схему выработки пропорциональной составляющей закона регулирования также подключен ко входу усилителя 30 мощнос ги.. В. Семанов сдакт одписнов СССР ипография, пр. Сапунова,Заказ 1661/15 ЦНИИПИ Комитета пСоставитель Е. В, Максимов Техред А. А, Камышникова Корректор В. Н. Орлов Тираж 480лам нзооргпси п о)крыта прп Совете Мин Москва, Центр, пр. Серова, д 4