Цифровая следящая система

Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт, свид-ву - (22) Заявлено 16.0577 (21) 248594 3/18-24 с присоединением заявки Ио -51)М. Кл.2 6 05 В 13/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 280380(54) ЦИФРОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА Изобретение относится к областиавтоматического управления с исполь.зованием цифровых вычислительных устройств. Цифровая следящая системапредназначена для дистанционного слежения эа углом поворота объекта вокруг его оси,Известны цифровые следящие системы, содержащие преобразователи угловповорота задающей и принимающей осей(валов) в код (преобразователи уголкод), дискретное сравнивающее устройство, преобразователь кода угларассогласования в аналоговые сигналы, усилитель и привод-двигатель снагрузкой 1).Недостаток таких следящих системповышенное время отработки заданногоугла рассогласования при различныхскоростях задающей оси, т,е. низкоебыстродействие,Известна цифровая следящая система комбинированного регулирования,содержащая последовательно соединенные преобразонательно-усилительноеустройство, исполнительный двигатель,преобразователь угол-код принимающей оси и дискретное сравнивающееустройство, второй вход которогоЗО подключен к преобразователю уголкод задающей оси, а прямые и инверсные выходы к соответствующим входам преобразователя кода, а такжецифровой дифференциатор 2). Однако в этой цифровой следящей системе время отработки заданного рассогласования задающей и принимающей осей не достигает минимально возможного значения, если скорость вращения за относительно малое время достигает максимального, (ограниченного) значения, т.е. быстродействие не достигает наиболее высокого значения. Действительно, в начальный момент времени, после задания угла рассогласования задающей и принимающей осей, значение угла произвольно в пределах 0 до 360 . Скорость вращения ограничена максимальным значением и . Рассогласование устраняется разгоном, реверсированием йли торможением привоцом приннмающей оси н зависимости от значения угла рассогласования, н направлении, по которому угол обработкиминимален и не превышает 180 , Если скорость вращения задающей оси п, скорость вращения принимакхаей осип, то максимальное время отработкиугла рассогласования в режиме разгона1 бофм и,м сИз неравенства следует, что максимальное время отработки неограниченно ноз растает при приближении скорости задающей оси п к максимальной скорость принимакщей оси пд. При заданной скорости вращения п время отработки может быть уменьшено за.счет увеличения максимальной скороти. вращения принимающей оси п. Это требует установки двигателя и передаточного механизма, допускающих повышенную скорость вращения. Вес, габариты и стоимость системы возрастают, Для нереверсинной следящей системы при Ьтработке рассогласования н режиме торможения максимальное время отработки1 ЬООм гПри уменьшении скорости задания п время отработки неограниченно возрастает, что может оказаться препятствием для использования более простой нереверсивной системы. В этом случае время отработки не может быть уменьшено за счет подбора двигателя с боль шей скоростью вращения.Цель изобретения . - повышение быстродействия, а именно - уменьшение времени отработки заданного угла рассогласования без увеличения максимальной скорости вращения принимающей оси.Для достижения этой цели н цифровую следящую систему введено логическое переключающее устройство, сигнальные входы которого подключены квыходам преобразователя кода, управляющие входы соединены с выходами цифрового дифференциатора, а вход подключен ко входу преобразовательно-усилительного устройства.Кроме этого, в такой цифровой следящей системе с двумя ступенями скорости вращения преобразователь ,кода может содержать три элементаИ-НЕф, входы первого элемента И-НЕ подключены к инверсным входам разрядов преобразователя кода, кроме старшего разряца, выход первого эле.мента И-НЕ подключен к нходам второго Й третьего элементов, вторые входы которых подклю чены к инверсному входу старшего разряда преобразователя кода, третий нход третьего элемента И-НЕ соединен с инверсным входом разряда, предшествующего старшему, пре образователя кода, ныМоды второго и третьего элементов И-НЕ,подключены к выходампреобразователя кода.На фиг. 1 представлена схема цифро воф.следящей системы; на фиг, 2 -На фиг, 2 представлена схема преобразователя кода в управляющие сигналы и логического переключающегоустройства для двух ступеней скорости вращения нереверсивной системы.Схема вырабатывает сигналы, зависимость которых от угла рассогласонанияпоказана на диаграммах (фиг. 3 ). Преобразователь 4 состоит из трех злементон И-НЕ 11, 12 и 13, а логическоепереключающее устройство 8 - из двухэлементов И-НЕ 14, 15 и элемента И16. Входы элемента И-НЕ 11 подключены к инверсным выходам всех разрядовдискретного сравнивающего устройства3, кроме старшего разряда. Выход элемента 11 подключен к входам элемен-тов И-НЕ 1"2 и 13, вторые входы кото О рых подключены к инверсному выходустаршего разряда дискретнЬго сравнивающего устройства 3, третий вход элемента 13 соединен с инверсным выходомпредстаршего разряда дискретного сран кивающего устройства. Элементы 11 и 12 5 10 15 2 О 25 ЗО 35 схема преобразователя кода угла рассогласования в управляющие сигналыи логического переключающего устройства; на фиг. 3 - диаграммы, отражающие зависимости сигнала рассогласования от угла рассогласования,Цифровая следящая система содержит преобразователи угол-код угловповорота задающей и принимающей осейи Ч , соответственно, в коды1 и 2, дискретное сравнивающее устройство 3, преобразователь 4 кода,цифровой дифференциатор 5, преобразовательно-усилительное устройство6, исполнительный двигатель 7 и логическое переключающее устройство 8Система работает следующим образом.Сигналы преобразователей 1 и 2поступают на дискретное сравнивакщееустройство 3, вырабатывающее код угларассогласования, который передается на преобразователь 4 кода. Преобразователь 4 кода вырабатывает управляющие сигналы, соответствующиевозможным дискретно значениям скорости вращения задающей оси. Сигналы преобразователя 4 поступают напереключаемые входы 9 логическогопереключающего устройства 8, на управляющие входы 10 которого поступают сигналы с выходов цифрового дифференциатора 5. В зависимости от скорости вращения задающей оси логическое переключающее устройство 8 передает один из сигналов преобразователя 4 кода, соответствующий теку,щей скорости нращения задающей оси.Сигнал с выхода переключающего устройстна 8 передается на вход преобразовательно-усилительного устройства б,выходное напряжение которого регулирует скорость вращения двигателя 7,Двигатель отрабатывает угол рассогласования, 7 3508Формула изобретения вырабатывают инверсный управляющий сигнал для первой ступени скорости вращения, а элементы 11 и 13 - для второй ступени. Если прямой кодугла рассогласования во всех разрядах принимает значение 0, т.е. инверсное значение 1, то на входах элемента 11 - сигналы 1, а на выходе-0, на выходах элементов 12 и 13 сигналы - 1. Это соответствует нулевому рассогласованию. Если ке код угла рассогласования хотя бы в одном разряде принимает значение 1 кроме старшего разряда), та на выходе элемента 11 - сигнал 1. В этом случае элемент 12 инвертирует сигнал старшего разряда кода. Так как старший разряд кода изменяет свое значение при углерассогласования 180то при угле рассогласования э пределах от 0 до 180 на выходе элемента 12 - сигнал 0 а при угле рассогЮласования в пределах 180-360 - сигнал 1. Так как при угле рассогласования в пределах 90 а инверсное значение предстаршего разряда кода, равно "0, то элемент 13 вырабатывает сигнал 0 при угле рассогласования в пределах от 0 до 90 , а при угле в пределах от 90 до 360 - сигй енал 1. Элементы 14, 15 и 16 инвертируют и логически переключают сигналы элементов 12 и 13. Управление логическим переключением производится сигналами на входах элементов 14 и 15, подключенных к выходам цифравога дифференциатара 5. На первой ступени скорости задающей аси на входе элемента 14 сигнал 1, а на входе элемента 15 - 0. На выходе элемента 16 вырабатывается инвертированный сигнал элемента 12,зависимость которого от угла рассогласования показана на диаграмме 17 фиг.З.На второй ступени скорости задающей.оси на входе элемента 14 сигнал 0, а на входе элемента 15 сигнал 1. На выходе элемента 16 вырабатывается инэертиюованный сигнал элемента 13,зависимосТь которого от угла юассогласования имеет вид, показанный на диаграмме 18 фиг, 3.Зависимость управляющего сигнала от угла рассогласования циФровой следящей системы, схема которой показана на фиг. 1, изменяется ступенчато, соответственно скорости вращения задающей оси, Это позволяетдля каждой ступени скорости вращения подобрать такую зависима"ть, которая обеспечивает минимальное время отработки заданного угла рассогласования, Требующиеся зависимости реализуются сортэетствующим зыпалнением преобра- Я зователя кода цифрового дифференциатора и логического переключающего устройства.В рассматриваемай системе повышение быстродействия - уменьшение време Я ни отработки заданнага рассогласованиядостигается без увеличения максимальной скорости вращения, за счетусовершенствования управляющей частисистемы. так как мощность двигателяопределяется произведением нагрузачного момента на скорость то не требуется увеличивать мощность двигателя. Таким образам, при заданном времени отработки рассогласования применение рассматриваемой системы позволяет использовать двигатель, атакже усилитель и передаточный механизм на меньшую мощность, чем визвестной системе,Вместо реверсивной известной системы может быть использована заявпенная нереэерсивная система, удовпетэаряющая требованиям к быстрадей:твию, в кстараи существенна прощеусилитель п управление двигателем,так как в нереверсивнай системерассматриваемого тийа время отработки уменьшается также и в режиме торможения. 1. Цифровая следящая система, содержащая-, последовательна соединенныепреабразавательна-усилительное устройства, исполнительный двигатель,преобразователь угол-кад и дискретное сравнивающее устройства, этарай вход которого подключен к преобразователю угол-кад а вьхады к соответствующим входам преобразователякада, и цифровой дифференциатар а тл и ч а ю щ а я с ятем, чта, с цельюповышения быстродействия системы, внее введена логическое переключающееустройства, сигнальные входы которогоподключены к выходам преобразователякода, управляю 1 цие входы соединены свыходами цифраэага дифференциатара,а выход подключен ка входу преобразовательна-усилительного устройства.2, Система па п,1, а т л и ч а ющ а я с я тем, чта преобразователькода содержит три элементаИ-НЕвходы первого элемента И-НЕ подключены к инверсным входам разрядовпреобразователя кода, кроме старшеговыход первого элемента И-НЕ подключен к входам второго и третьего элементов, вторые входы которых подключены к инверсному входу старшегоразряда преобразователя кода, третийвход третьего элемента И-НЕ соединенс инверсным входом разряда, предшествующего старшему, преобразователякода, выходы второго и третьего элементов И-НЕ подключены к выходампреобразователя кода.Источники инФормации,принятые ва внимание при экспертизе1. Следящие приводы.Пад ред, Чемоданова Б. К 1975,2. Авторское свидетельства СССРР 442458, кл. С 05 В 13/02, 15.05.72./12 Тираж 9ЦНИИПИ Государствпо делам иэобрете113035, Москва, Ж - 35 б Подписинного комитета СССРий и открытийРаушская наб., д. 4/