Цифро-аналоговый регулятор для интегрирующего электропривода

(5)М. Кл. ( 05 В 11/40 с присоединением заявки Рй 3 Ьеудврстненей комитет СССР ао делам изобретений н атнрытнй(53) УДК 621,3. . 07 8. 4-526 (088.8) Дата опубликования описания 01.09.82(54) БИФРО-АНАЛОГОВЫЙ РЕГУЛЯТОР 11 ЛЯ ИНТЕГРИРУЮЩЕГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 1Изобретение. относится к автоматике и может быть применено в интегрирующем электроприводе.Известен аналоговый регулятор, содержащий сумматор, предварительный усилитель, детектор .и модулятор 1 .5 Недостаток известного устройства обу словлен критичностью к моменту трения в опорах двигателя и к зоне нечувствительности тахогенератора, что ограничивает диапазон работы снизу, например, при скоростях электродвигателя 0,01- 1 об/м и ухудшает точность интегрирования.ИНаиболее близким к предлагаемому является регулятор, содержащий инте;ратор, цифро-аналоговый преобразователь и блок измерения угла. В этоМ устройстве сигнал, пропорциональный углу вращения о . выходного вала, подвергается периодизации, состоящей в том, что сигнал угла при достижении определенной величины скачком уменьшается до нуля, после чего вновь возрастает пропорционально углу вращения вала 21.Однако с точки зрения интегрирующего электропривода наличие такого периодического действия порождает недостаточ ную точность и ограничение по верхнему пределу диапазона интегрирования. Бель изобретения - повышение точности и расширение диапазона интегрирования.Поставленная цель достигается тем, что в цифро-аналоговый регулятор введены два алгебраических вычитателя, сум-матор, регистр, многоканальный комму татор и блок совпадения входы которого соединены с соответствующими выходами интегратора и первой группой входов первого алгебраического вычитатепя, выходы которого подключены к первой группе входов сумматора и шврро-аналоговому преобразователю, а вторая группа входовк выходам второго алгебраического вычитателя, первая группа входов которого соединена с выходами блока измерения9 549угла и второй группой входов сумматора, соединенного через многоканальный комму. татор .с регистром, выходы которого подключены к второй группе входов второго алгебраического вычитателя, причем выход блока совпадении соединен с управляющим входом многоканального коммутатора.На фиг. 1 изображена. схема цифро- аналогового регулятора для интегрирую щего электропривода; на фиг. 2 - диаграммы сигналов на входе и выходе интегратора, выходах блока измерения угла, регистра, второго алгебраического вычитателя и график скорости а изменения 5 угла вращения вала электродвигателя.Устройство содержит цифро-аналоговый преобразователь 1,.интегратор 2, блок 3измерения угла ицифровую часть 4 ре-гулятора, которая состоит из двух алгеб раических вычитателей 5 и 6, сумматора 7,.регистра 8, блока 9 совпадения имногоканального коммутатора 10.:Входы блока 9 совпадения поразрядно. соединены с выходами интегратора 2, а его выход подключен к управляющему входумногоканального коммутатора 10. Сумма-. тор 7 по числу слагаемых имеет две группы входов, каждая из которых содержит разрядные входы слагаемого, 30 Группа входов одного из слагаемых подключена поразрядно к выходам блока 3измерения угле, а группа входов второгослагаемого - к выходам первого вычи.тателя 5. Выходысумматора 7 через З 5многоканальный коммутатор 10 связаныс входами регистра 8. Каждый из алгебраических вычитателей 5 и 6 снабженгруппами входов уменьшаемого и вычитаемого. Выходы регистра 8 поразрядно 0соединены с входами вычитаемого, принадлежащими второму вычитателю 6,входы уменьшаемого которого подключенык выходам блока 3 измерения. угла, авыходы соединены поразрядно с выхода ми вычитаемого первого вычитателя 5.Входы уменьшаемого вычитателя 5 присоединены к выходам интегратора 2, аего выходы - к входам цифро-аналогового преобразователя, соединенного с электродвигателем 11, который через редуктор 12 связан с датчиком 13 угла, подключенным к входу блока 3 измеренияугла.Интегратор 2 представляет собои либо 55реверсивный счетчик, либо накапливающий умматор. Если датчик 13 угла выполнен и виде вращающегося трансформа 28, 4тора, то блок 3 измерения угла состоит из Фазочувствительноговыпрямителя и преобразователя аналог-код. Цифро-аналоговый преобразователь 1 содержит в основном три части: преобразователь код-аналог, силовую часть и корректирующие цепи, необходимые для обеспечения устойчивости электропривода.Устройство работает следующим образомНа вход интегратора 2 поступает сигнал 0 в виде цифрового кода, который в простейшем случае представляет собой число-импульсный код(фиг. 2). 11 оляр - ность импульсов соответствует знаку .сигнала 11 .На выходах счетчика формируется многоразрядный код Й. При заполнении всех разрядов счетчика происходит его сброс . в нуль в моменты времени 6, 1 1Кодпоступает на блок 9.совпадения и первый вычитатель 5, на выходе которого формируется код Н. Блок 3 измерения угла вырабатывает многоразрядный цифровой код М, значение которого пропорционально углу поворота выходного вала электропривода. Сумматор 7 осуществляет алгебраическое (с учетом знаков слагаемых) суммирование кодов "17 = 11 + Щ , а вычитатели 5 и 6 выполняют операции Н= М 2 - йиМ 8 соответственно. Все коды поступают как алгебраические величины, т,е. содержат информацию о знаке.Цифро-аналоговый преобразователь 1 преобразует входной. код . 1в напряжение питания электродвигателя 1 1, в ре -." зультате чего начинают поворачиваться , вал электродвигателя 1 1 и через редуктор 12 вал датчика 13 угла, формирующего сигнал обратной связи, который поступает на вход 3 измерения угла.В моменты времени 11, 1, 1 на выходах интегратора 2 все разряды имеют одинаковое значение, например нуль, в результате чего блок 9. совпадения выдает сигнал, равный логической единице,. который открывает многоканальный " коммутатор 10, и код й с выхода сумматора 7 переносится в регистр 8 и замещает находившийся в регистре код предыдущего переноса. Код Й 7 выражается суммой кодов й 7 = Й+ М , следовательно, в указанные моменты време- ни код 8 117 = 5 + "1 На рвалах времени 0 -, 1 - 1 и т.д, код Н 8 не изменяется (фиг. 2, ломаная линия). Код Ипоступает на входы уменьшаемого, а код Й - на вхо 1 ды вычитаемого вычитателя 6, ца дыко5 9 З 4 де которого формируется код Ц= М(изображен ступенчатой кривой). В моменты времени 1, 1 и т.д. кодб И - ( Й+ М) = - .35 Вычитатель 5 выполняет функции сравнивающе го устройства замкнутой системы регулирования, на входы уменьшаемого которого подается код задающего воздействияМ, а на входы вычитаемого - код сигна ла обратной связи М. На выходе вычи тателя формируется код сигнала ошибкиИ = 8 - 1 . В моменты времени 1 ,и т.д. коды ) и й выражаются: йг = 0 и М = -Й. Подставив эти значения и предыдущее равенство, 15 получим 8 = К, что означает запоминание величины сигнала ошибки на время обнуления кода Я. Это запоминание происходит. в регистре 8 йформируется путем подачи кода й на одну из двух групп 20 входов сумматора 7. Подача кода сигна:ла ошибки К на вход сумматора 7 обеспечивает непрерывность этого сигнала на входе цифро-аналогового преобразователя 1, а следовательно, и непрерывность вы ходного напряжения преобразователя 1 и момента двигателя несмотря на периодичность сигналов М и й . Непрерывность момента на валу двигателя приводит к непрерывному изменению угла поворота вала и кода я в соответствии с кривой 14 (фиг, 2), при этом на интервалах времени О - 1С -11 - 1 и т.д. угол поворота вала и код М отслеживают изменение, сигнала О, а накопленная постоянная составляющая кода Нуменьшается кодом 8 оч. В результате скорость Ь 3 изменения угла вращения вала электродвигателя изменяется во времени в соответствии с кривой 15 (фиг. 2),Необходимость формирования кодас последующим периодическим вычитанием его из кода Мс помощью вычитателя 6 вытекает из необходимости обеспечения помехоустойчивости регулятора. Критичными к помехам являются узлы памяти (интегратор 2 и регистр 8). Если бы не было операции вычитания ко-. дов- Йй, то код интегратора 2. должен был Ъы изменяться не периоди 50 чески, а непрерывно, так же как код й- по кривой 14. При этом время интегрирования было бы неограниченным и воздействие помехи привело бы .к потере накопленной в интеграторе 2 информации и неправильной работе привода. В 555 предлагаемой схеме интегратор 2 периодически обнуляется и воздействие помехи 28 6может отразиться на работе привода лишь кратковременно, между двумя очередными обнулениями.В регистре 8 информация обнуляется при обнулении интегратора 2, причеМ запись кода в регистр 8 происходит от помехоустойчивого блока 3 измерения угла.Нижний предел диапазона интегрирования принципиально не о раничен, т.е. минимальная скорость интерирования может быть какой угодно малой величиной. Практически для этого следует уменьшать цену младшего разряда кода ипутем увеличения его разрядности. Верхний предел ограничивается лишь частотными свойствами микросхем.Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает практически неограниченный снизу диапазон изменения входного интегрируемого сигнала и высокую точность интегрирования.фор м ула изобретениеЦифро-аналоговый регулятор для интегрирующего электропривода, содержа-щий интегратор, цифро-аналоговый преобразователь, блок измерения угла, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности и расширения диапазона интегрирования, в него введены дваалгебраических вычитателя, сумматор,регистр, многоканальный коммутатор иблок совпадения, входы которого соединены с соответствующими выходами интегратора и первой группой входов первого алгебраического вычитателя, выходы которого подключены к первой груп:пе входов сумматора и цифро-аналоговому преобразователю, а вторая группавходов - к выходам второго алгебраического.вычитателя, первая группа входовкоторого соединена с выходами блока измерения угла и второй группой входовсумматора, соединенного через многоканальный коммутатор с регистром, выходы которого подключены к второй группевходов второго алгебраического вычитателя, причем выход блока совпадения соединен с управляющим входом многоканалького коммут.атора,Источники:.информации,принятые во внимание при экспертизе1. Фабрикант Е,А., Воскобойников Р,Л,Интегрирующий привод. Л. "Энергияф1980, с. 29.2. Авторское свидетельство СССРСоставитель Л. КрасновТехред Т,Маточка Коррек Ога Редак ко но С 4/5 иал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 6431/47 Тираж 914 По ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113038, МоскваЖ, Раушскаи на