Программный регулятор

ОП ИСАНИИИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5)М. Кл. 6 05 В 19/38 с присоединением заявкиГЬоударстввилый комитет СССР(23) Приоритет до делам изобретеиий и открытий(54) ПРОГРАММНЫЙ РЕГУЛЯТОР Изобретение относится к автоматике, предназначено для автоматического управления перемещением и скоростью различных исполнительныхмеханизмов и может применяться, например,для автоматического регулирования разнообраэ 5ных технологических процессов.Известна программная следящая система, содержащая счетчик импульсов, цифроаналоговый.преобразователь, усилители и исполнительныймеханизм с датчиком положения 1),10Недостаток указанной программной системыуправления заключается в том, что при случайных сбоях счетчика под действием помех происходит разрушение информации, а это вызывает изменение положения исполнительного меха 5низма и может приводить к аварийным последствиям,Наиболее близкой по технической сущностик предлагаемой является система, содержащаяпервый элемент сравнения, первый вход которого соединен с выходом датчика положения,второй вход - с выходом цифроаналоговогопреобразователя и первым входом второгоэлемента сравнения, а выход через усилитель рассогласования - с первым входом порого.вого элемента, выход которого подключен ко второму входу второго элемента сравнения и через генератор импульсов - к первому входу первого переключателя, третий вход второго элемента сравнения соединен с задатчиком а выход через нуль-орган - со вторым входом первого переключателя, выходы которого через реверсивный счетчик импульсов подключены ко входам цифроаналогового преобразователя, а датчик положения механически соединен с исполнительным органом, вход которого соединен с выходом усилителя мощности 21.Недостаток данной системы состоит в наличии погрешности восстановления информации в счетчике, обусловленной перемещением исполнительного органа следяшей системы в процесса восстановления информации. Кроме того, в известной системе применяется лишь сравнительно грубый пороговый элемент, чувствительность которого обычно соответствует несколькими шагам квантования цифроаналогового преобразователя, так как в противном случае иэ-за ограниченной скорости отработки7444 684. 3следящей системы возможны ложные срабаты.вания порогового элемента и остановки программы, также приводящие к понижению точностиработы программной следящей системы.Цель изобретения - повышение точности5регулятора.Указанная цель достигается тем, что в регулятор введены ключ, последовательная ВС-цепь,второй переключатель, ограничитель и инвертор,вход которого соединен с первым входом вто. 10рого переключателя и выходом ключа, сумми.рующий: вход - со входом ключа, вход - с вы.ходом усилителя рассогласования, а выход -со входом усилителя мощности, через ограничитель - со вторым входом порогового элемен. 15та и через последовательную ВС-цепь - с вы.ходом второго переключателя, второй вход ко.торого соединен с шиной нулевого потенциалаа управляющие входы второго переключателяи ключа подсоединены к выходу пороговогоэлемента,На чертеже представлена функциональнаясхема программного регулятора.В регулятор входят исполнительный орган1, датчик 2 положения, усилитель 3 мощности, 25первый элемент 4 сравнения, усилитель 5 рас-.согласования, второй элемент 6 сравнения, нульорган 7, первый переключатель 8, реверсивныйсчетчик 9 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 10, генератор 11 импульсов, поро-, 50говый элемент 12, операционный усилитель13, масштабные резисторы 14 и 15, составляющие инвертор 16, ключ 17, резистор 18, конденсатор 19, составляющие последовательнуюВС.цепь 20, ограничитель 21, переключатель 22, з 5задатчик 23. В регуляторе функционируют напряжение сигнала Оз задания, напряжение програм.много сигнала Оп(выходное напряжение цифроаналогового преобразователя), напряжение сигнала йпэ с выхода порогового элемента, напря Ожение сигнала О с выхода датчика положения,напряжение сигнала Ор с выхода усилителя рас.согласования, напряжение сигнала Ц, с выходаограничителя, напряжение сигнала Ои с выходаинвертора. 45Принцип действия системы заключается вследующем,В режиме формирования программы поддействием разности напряжений сигнала заданияОз и программного сигнала Оп (ЬО=Оз - Оп)50нуль-орган 7 устанавливает логический элеФмент 8 в состояние, при котором генератор11 импульсов в зависимости от знака разностинапряжений дО подключается на вход сложения (+) или вычитания (-) реверсивногосчетчика 9 импульсов (здесь предполагается,что напряжение сигнала Опэ с выхода порогового элемента 12 равнонулю). При этом кодв реверсивном счетчике 9 импульсов, а, сле. довательно, и выходное напряжение Оцифроаналогового преобразователя 10 изменяется в сторону уменьшения величины рассогласования между сигналами Оз и Оп.Таким образом формируется напряжение программного сигнала Оп, скорость изменения которого определяется частотой следования им. пульсов генератора 11. Скорость отработки программного регулятора существенно больше скорости изменения напряжения программного сигнала Оп, поэтому в любой момент времени напряжение сигнала Од с выхода датчика 2. положения практически равно напряжению программного сигнала Оп. В результате, в про. цессе отработки программного регулятора программного сигнала Оп напряжение сигнала Ор с выхода усилителя 5 рассогласования удерживается на уровне Одвиж, определяемом хар теристикой исполнительного органа 1 (зависимостью скорости его перемещения от управляющего напряжения) и коэффициентами усиления инвертора 16 и усилителя 3 мощности, Так как при отсутствии напряжения сигнала Опэ ключ 17 подключает суммирующий вход, суммирующую точку инвертора к его инвертирующему входу (инвертируюшему входу операционного усилителя 13), то с выхода инвертора сни.мается напряжение сигнала Ои = -- " Ори --р (В 14, В 1, - сопротивления масштабных"резисторов 14 и 15). При В,4=В, напряжение Ои Ор Если диапазон линейности ограничителя 21 выбирается так, что при нормальной работе системы напряжение сигнала Ои с выхода инвертора не превышает уровня ограничения, то напряжения на входах порогового элемента 12 взаимно компенсируются. Поэтому пороговый элемент 12 находится в выключенном состоянии, при котором напряжение сигнала с его выхода ОпэО, ключ 17 замкнут и переключатель 22 подключает конденсатор 19 последовательной ВС-цепи 20 к шине нулевого потенциала, а на конденсаторе 19 устанавли- . вается напряжение, равное - Одвиж В этом состоянии пороговый элемент 12 не оказывает влияния на формирование программного сигнала Оп и конденсатор 19 заряжен до напряжения Одвиж. Формирование программы заканчивается, когда напряжение программного сигнала Оп достигает заданного значения Оз, что приводит к переходу нуль-органа 7 в нулевое положение,в результате чего генератор 11 отключается от реверсивного счетчика 9 импульсов. В установившемся режиме достигается равенство напряжения сигналов каналов Оэ=Оп=Од, т.е.исполнительный орган 1 занимает положение в соответствии с напряжением сигнала задания О,. В этом режиме на выходе,Формула изобретения 5 744468усилителя 5 рассогласования действует остаточ. напряжении отпускания порогового элементаное напряжение сигнала Орост определяемое 12 процесс восстановления информации в реверсмещением нуля усилителя 3 мощности, напря- сйвном счетчике 9 импульсов, продолжаетсяжением трогания двигателя (на чертеже не пока- до тех пор, пока напряжение на выходе усизан) и смещением, "нуля" инвертора 16. Кон-лителя 5 рассогласования не достигает уровняденсатор 19 заряжается до напряжения, равного задаваемого операционным усилителем 13, т.е.Орост. Поскольку напряжение Орост лежит в уровня Одвижт предшествовавшего сбою. При диапазоне линейности ограничителя 21, сигна-этом напряжение программного сигнала Оне лы на входах порогового элемента 12 взаимнотолько устанавливается близким к значениюУкомпенсируются (Ои = Ор) и пороговый эле предшествовавшему сбою, но благодаря надмент 12, как и в режиме формирования про- лежащему движению исполнительного органа 1 граммы, нв оказывает влияния на состояние в процессе восстановления "информации достисистемы, гает истинного значения, т.е. того уровня, коПри сбое счетчика система работает следую- торый достигается при отсутствии сбоя,щим образом. 1 Аналогичным образом происходит восстановПредположим, что сбой произошел в режи- ление информации в реверсивном счетчике 9ме формирования программы, когда конденса- импульсов,и в том случае, если сбой происхо. тор 19 заряжен до напряжения, При сбое ре- дит в установившемся режиме, когда ОЗ=О= версивного счетчика 9 импульсов на выходе =Од.Различие состоит лишь в том, что эдесь усилителя 5 рассогласования и инвертора 16в процессе восстановления информации опера. возникают напряжения, превышающие уровень ционный усилитель 13 поддерживает на входеограничения ограничителя 21. Это приводит исполнительного органа 1 остаточное напряжек срабатыванию порогового элемента 12, что ние Орост, удерживающее исполнительный ор. вызывает размыкание ключа 17 и переклю- ган 1 в заторможенном состоянии. Соответчение переключателя 22. В результате через 2 ственно под действием напряжения сигнала резистор 18 и. конденсатор 19 последователь- Опэ с выхода порогового элемента 12 выной ВС-цепи 20 на выходе операционного уси. ходное напряжение цифроаналогового преоблителя 13 инвертора 16 устанавливается напря- раэователя 10 изменяется до тех пор, пока жение, равное напряжению, до которого был напряжение сигнала с выхода усилителя 5 заряжен конденсатор 19, Благодаря наличию ЗО рассогласования достигает величины Орост резистора 18 эа весьма малое время срабаты после чего, пороговый элемент 12 отпускает вания порогового элемента 12 напряжение на и система переходит в нормальный режим конденсаторе 19 практически не с успевает работы.измениться. Поэтому на выходе операционного Таким образом, благодаря введенным в усилителя 13 после сбоя реверсивного счет- З систему элементам и связям достигается полное35.чика 9 импульсов устанавливается то же самое восстановление информации как в установив- напряжение Одвиж., что и при нормальном шемся режиме, так и в процессе формироварежиме формирования программы, Это напря-, ния программы. При этом в процессе восстажение поддерживается в течение всеговреме-новпения исполнительный орган в зависимости ни восстановления информации в реверсивном 4 О от режима работы системы сохраняет неподвижсчетчике 9 (разряд конденсатора 19 за время ное состояние или продолжает движение в нуж. восстановления информации пренебрегается), ном направлении и с надлежащей скоростью, поэтому несмотря на сбой реверсивного счет. благодаря чему сбои счетчика не оказывают чика 9 импульсов исполнительный орган 1 влияния на обьект управления. продолжает движение в нужном направлении 4Использование изобретения позволяет сни 45и с надлежащей скоростью. В то же время зить на порядок погрешность восстановления под действием, напряжения сигнала Опэсвы- информации. В результате обеспечивается более хода порогового элемента 12, которое нре-качественное управление обьектов, устраняется валирует над напряжениями сигналов Оэ и возможность аварийных ситуаций и снижаются Оп, нуль. орган 7 через первый переключательтребования и помехоэашищенности системы 8 настраивает реверсивный счетчик 9 импуль. управления, что позволяет упростить ее копсовна сложение или вычитание импульсов гене струкцию иуменьшить стоимость.ратора 11 так, чтобы напряжение на выходецифроаналогового преобразователя 10 изменялось в направлении, при котором проис.ходит отключение порогового элемента 12;Для ускорения процесса восстановления поро- Программный регулятор, содержащий первый товый элемент 12 переключает генератор 11 ,элемент сравнения, первый вход которого соедиимпульсов на высокую частоту. При нулевом неи с выходом датчика положения, второй вход744468 Составитель Г. Нефедедактор В, Романенко Техред М, Петко Корректор Е. П ое Тираж 956 ЦНИИПИ Государственного к ло делам изобретений и о 3035, Москва, Ж - 35, Раушскаяаказ 3788/ По митета СССРкрытийнаб., д. 4/5 л, Проек илиад ППП "Патентт, г. У с выходом цифроаналогового преобразователяТйервьтмвходом второго элемента сравнения"-а выход через усилитель рассогласования - с " "первым входом порогового элемента, выходкоторого подключен ко второму входу второ.- го элемента сравнения и через генератор импуль"сов - к первому входу первого переключателя, третий вход второго элемента сравнениясоединен с задатчиком, а выход через нульорган - со вторым входом первого переклю- чателя; выходы которого через реверсивныйсЧетчик импульсов подключены ко входамцифроаналогового преобразователя, а датчик" ным органом, вход которого соединен с выходом усилителя мощности, о т л и ч а ю.щ и й с я тем, что, с целью повышения точ.ности регулятора, он содержит ключ, последо.нательную ВС-цепь, второй переключатель, ограничйтель и инвертор, вход которого соединенс первым входом второго переключателя и вы.ходом ключа, суммирующий вход - со входом,ключа, вход - с выходом усилителя рассогласования, а выход - со входом усилителя мощ.ности, через ограничитель - со вторым входомпорогового элемента и через последовательнуюВС.цепь - с выходом второго переключателя,второй вход которого соединен с шиной нуле.вого потенциала, а управляющие входы второго переключателя и ключа подсоединены квыходу порогового элемента. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Ио 207485,кл, Я 05 В 19/38, 01.04.66,2, Авторское свидетельство СССР Яф 453672,кл. 6 05 В 19/38, 27.11.72 (прототип).