Устройство для моделирования привода

", ата Яасал ГОаа д:1,1 аг 4 и 305 ЙР 1."н 8 Й(45) Дата опубликования онисания 10.06.77(088,8) С. С. Сагарда и В. Г, Чугин 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИВОДАИзобретение относится к аналоговой вычислительной технике, в частнэсти, к устройствам для моделирования систем авто матическэгэ регулирэвания и управления эбьектами, содержащими в качестве испэлнительнэго органа привод программного управления.Известны устрэиства для моделирования приводов программного управления, применяемые в системах автэматическэго управления, а также при мэделирэвании указанных систем на аналогэвых вычислительных машинах (АВМ).Первое из известных устройств построено на основе полнэй математической модели 5 имитируемого привэда прэграммногэ управления с последующим преобразованием математической модели к системе машинных уравнений, удэбных для набора на АВМ. Такой имитатор сэдержит большое число вычислительных блоков. Применение бэльшэгэ количества нелинейных блоков и блоков произведения не позволяет получить требуемую точнэсть решения задачи. Причемрешение може 1 быть получено в узком динамическэм диапазэне работы имитируемого привода вследствие ограниченной пэпэсы пропускания штатной аппаратуры современных АВМ. Так как модель привода занимает существенную часть штатных блоков АВМ, то увеличивается общий обьем решаемой задачи, чтэ усложняет откладку задачи, снижает надежность и увеличивает сроки и стоимэсть работ.Второе устрэйствэ, состоящее из типовых вычислительных и специализированных блэкэв построено пэ более прэгрессивному методу гибридногэ моделирования, Этэ позволяет часть уравнений привода и х-огктеристики отдельных его узлов вэспрэизвэдить на внешних специализирэванных блоках, не входящих в состав АВМ, и тем самым разгрузить АВМ. В этом случае тэчнэсть решения задачи в целом и допустимый динамический диапазон получаемых решений также эстается недостаточным и не может пэлностью удовлетворить существующим техническим требованиям.Ближайшее к данному изэбретешпэ техническое рещение, сэдержашее блок нели 551666нейности и интеграторы, выходы которыхподключены к входам блоков моделирования перемещений исполнительных органов привода,выполнено в виде автономного устройства,обладает достаточно высокой точностью, 5широким динамическим диапазоном и высокойнадежностью работы.Это техническое решение хотя и имеетряд преимуществ по сравнению с описанными выше в части точности, надежности и 10динамического диапазона, однако, позволяетвоспроизводить только статические и динамические характеристики щаговых двигателей,работающих по строго определенному пропорционально-шаговому алгоритму и не 15способно имитировать какие-либо другиеалгоритмы работы привода,Модель привода программного упраьления должна обеспечить Воспроизведение различных алгоритмов дВижения исполнительного органа реального пр 1 вода 17 рэграммнэго управлениячто не может быть достигнуто при использовании прототипа. Цель изобретения - увеличение точностивоспроизведения статических характеристикимитируемого привода и расширение классарешаемых задач,Для достижения этой цели устройствосодержит анализатор знака, генератор тактовых импульсов, биполярный ключ реверсив 1ный счетчик, программный блок, реверсивный кольцевой коммутатор и сумматорпричем выход блока нелинейности подключенк входу анализатэра знака и первому вхо- Э 5ду биполярного ключа, второй вход которого соединен с выходом генератэра тактовыхимпульсов, выход биполярнэгэ ключа подсоединен к первому входу реверсивногосчетчика, выхэд которого через программный 40блок соединен с первым входом реверсивного кольцевого коммутатора, выходы которого подключены к входам интеграторов,выход анализатора знака подключен к вторымвходам реверсивного счетчика и реверсивного кольцевого коммутатора, выходы блоковмоделир ования перемещений исполнительныхорганов привода подключены к Входам сумматора,Повышение точности воспроизведения ста тических и динамических характеристик реального привода программного управления достигается совокупностью признаков, получаемых за счет объединения аналоговыхи дискретных блоков, а также установления 55новых функциональных связей между ними,позволяющих получить новый положительныйэффект, т. е. за счет введения в схему устройства для моделирования привода блокапрограммного управления, генератора такто вых импульсов, кольцевогэ реверсивного коммутатора и кольцевого счетчика.Расширение класса решаемых задач достигается за счет применения блоков дискретного типа, имеющих широкий динамический диапазэн и широкие пределы настройки на заданный алгоритм функционирования.Применение специализир ованных функциональных блоков и установление новь 1 х связей между ними позволяет значительно сократить общее количество вычислительных блоков, необходимых для воспроизведения характеристик привода программногэ управления по сравнению с известными устройствами того же назначения,На чертеже поел; тд,-т 1 т 11 а б 11 О 1,-срема" С 7 Р О 1; " Ч:Потец 1 п атмт т1 тт эйствсоде 1 ттт;, т тоттот4, реверсивт 1 ы 11 тсчет 1.:к 51 э Огра;,тм 11 ыйтРДЭ 1 т О тт ВЕОС 11 В",",:тт т, Э НЕ,О;т 7;Рт Ратот7 бЛОКИ ттэдЕЛИООВат:,ття Г,-т ,.:,Г,. Й тт,1 тт 1НИТЕЛЬНЬ 1 Х ООГННЭВ 1 П:И 1 ОДВ, СО:7 Эяцт 11 Е ИЗ послед ова 7 ельнэ сэяии;.е.; ь:ч;:7 е 1,", атэп Ов 8 и фэрмирую 1 цих бт 1 экэв " .т т;1 хесумматора 10, Выход сумматораНВлястся Вы ходом устройства.БЛ тт 1 Н ЕЛИНЕЙН тттт 11 Пгт ЕД Наз НаЧ ЕН Д чя Восгтроизведени 1 стати: с.:их характеэистик имитируемого привода, сэдеожаших зону НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ .:1 Р ОП ОО 1 т 11 О 1 а;твтЫЙ УЧаСток и зону насыщения, Выход Олэка нелинейности 1 подключен к Входу анализатора знака 2 и к первому входу биполярного ключа Э, Втоээй Вход кэтэрэ 1 э соединен с входом генератора тактовых импульсов 4.Генератор тактовых импульсов 4 чредназ- НаЧЕН ДЛЯ СИНХРОНИЗат;ИИ И ВРЕМЕННОГЭ УП- равления работой устройства в целом и через биполярный ключ 3 соединен с реверсивным счетчиком 5, который служит для вь 1 рабэтки управляющих импульсов с частотой, пропорциональной дискретности включения исполнительных органов. Выход реверсивного счетчика 5 соединен с программным блоком 6, кэторый в соответствии с заданным алго- рдтМОМ ОСущЕСГВЛИ, унра.;ЕДЕ работой кольцевого реверсивного коммутатора 7, второй вход котэрэгэ связан с ВВ 1 хэдэм анализатора 2 и с реверсивным счет 1 и 1 ом 5, Реверсивный кольцевой коммутатор 7 пэедназначен для пээчередпогэ В 1 лю 1 ен 1 и 1 блоков МОДЕЛИР ОВаНИЯ 17 ЕРЕМЕЦтатЛ ИСЛОЛНИ 7 ЕЛЬ- ных органов привода, состоящих из последовательно Вкл 1 эченных интеграторов с 5форМИру 1 эщик б 11 это Я, ЯЫХЭдв 1 фэрМИ- рующих блоков 9 подключены к входам сумматоров 10. Лнализатор знака 2 предназначен для выработки сигналов управле551666 управления,60 ния, определяющих в зависимости от полярности входного сигнала прямую или обратную последовательность работы реверсивного счетчика 5 и реверсивного кольцевого коммутатора 7, Для моделирования работы приводов программного управления с различными алгоритмами функционирования и различными временными характеристиками в реверсивном счетчике 5 и программном блоке 6 предусмотрена возможность 10 регулировки и задания основных временных параметров имитируемого привода.Работа устройства для моделирования привода протекает следующим образом, Входной сигнал, пропорциональный сигналу 1 рассогласования системы управления объектом, поступает на вход блока нелинейности 1, где преобразуется в соответствии с заданной статической характеристикой имитируемого привода, и с выхода блока нели нейности 1 поступает одновременно в два канала: канал управления положением выходного вала привода (блоки 3-7) и канал управления направлением движения выходного вала привода (блок 2). ПРэхэдЯ по 26 первому каналу, сигнал с выхода блока нелинейности 1 поступает на вход биполярного ключа 3, который в зависимости от амплитуды сигнала, действующего на его входе, вырабатывает разрешающий сигнал, 30 поступающий на вход реверсивного счетчика 5, который подсчитывает число импульсов, поступающих с выхода генератора тактовых импульсов 4, С выхода реверсивного счетчика 5 сигнал управления через определенные З 5 промежутки времени поступает на вход программного блока 6, в котором предварительно заложена программа функционирования распределительного устройства реального привода, С выхода блока программного 40 управления 6 сигнал управления поступает на реверсивный кольцевой коммутатор 7, который в требуемой последовательности коммутирует выходные цепи (блоки 8 и 9), имитирующие перемещение исполнительных 45 органов и их динамику, Каждая выходная цепь состоит из интегратора 8, имитирующего перемещение привода, и формирующего блока 9, имитирующего динамику привода.Число выходных цепей (блоки 8 и 9) практи.0 чески не ограничено и определяется числом исполнительных органов имитируемого привода. С выходов формирующих блоков 9 сигнал поступает на соответствующие входы сумматора 10, на выходе которого вырабатывается сигнал, пропорциональный суммарному перемещению исполнительных органов имитируемого привода, Одновременно сигнал с выхода блока нелинейности 1 поступаетна вход анализатора знака 2, который взависимости от полярности сигнала, действующего на его входе, вырабатывает управляющий сигнал для реверса реверсивногосчетчика 5 и реверсивного кольцевого коммутатора 7, изменяя тем самым направление движения исполнительных органов имитируемого привода,Ожидаемый технико-экономический эффект от внедрения изобретения состоит вследующем:- повышение точности воспроизведениястатических и динамических характеристикреального привода программного управления,- расширение класса решаемых задач(области исследования сложных систем автоматического регулирования, содержащих в качестве исполнительного органа привод программного управления)",- сокращение обьема оборудования, необходимого для набора математической модели привода программного управления на АВМ, за счет применения автэномногэ прибора (устройства);- сокращение стэимости и сроков исследования сложных систем автоматического формула изобретения Устройство для моделирования привода, содержащее блок нелинейности и интеграторы, выходы которых подключены ко входам блоков моделирования перемещений исполнительных органов привода, о т л и ч а ющ е е с я тем, что,с целью увеличения точности и расширения класса решаемых задач, оно содержит анализатор знака, генератор тактовых импульсов, биполярный ключ, реверсивный счетчик, программный блок, реверсивный кольцевой коммутатэр и сумматор, причем выход блока нелинейности подключен ко входу анализатора знака и первому входу биполярного ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход биполярного ключа подсоединен к первому входу реверсивного счетчика, выход которого через программный блок соединен с первым входом реверсивного кольцевого коммутатора, выходы которого подключены ко входам интеграторов, выход анализатора знака подключен ко вторым входам реверсивного счетчика и реверсивного кольцевого коммутатора, выходы блоков моделирования перемещений исполнительных органов привода подключены кэ вхэдам сумматора.551666 оставите Громов 126/27 Тираж 902 Подписное ИИПИ Государственного комитета Совета по делам изобретений и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская набк нистр ов ССС 4 илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная дактор Е. Гончар Техред О, Луговая Корректор А. Власенк