Цифровой регулятор

(59 6 05 В 11 2 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ лючены к входам мирователей имрость - частота псоответствующихпульсов. ГОСУДЮэСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Батоврин А.А. и др. Цифровые системы управления электроприводами,Л., "Энергия", 1977, с. 18.2. Авторское свидетельство СССР М 768866, кл. 0 21 Г 7/06, 1978 (прототип).(54)(57) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты, преобразователь код - частота, делитель частоты, блок сравнения, преобразователь код - напряжение, блок управления и двигатель, вал которого механически связан с преобразователем скорость - частота, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыщения надежности регулятора, в него введены счетчики импульсов, элементы И, Р 5-триггеры, формирователи импульсов и элемент 2 И-ИЛИ, выход.ЯО 1013907 А которого соединен с .вторым входом блока сравнения, а первые входы - соответственно с выходами первого и второго формирователей импульсов и Р-входами первого.и второго счетчи ков,С-входы которых подключены к выходу преобразователя код - частота, а выходы старших разрядов через первый и второй элемента И - к 5-вхо. дам первого и второго В 5-триггеров, Р-входы которых соединены собнуляющим входом регулятора, прямые выхо. - . ды - соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов.И и сигнальными выходами регулятора, а инверсные выходы - с вторыми входами четвертого и третьего элЕмен тов И, выходами подключенных соответственно к В-входу и 5-входу третьего Р 5-триггера, прямой и ин-,.-. версный выходы которого соединены С вторыми входами элемента 2 И-ИЛИ, причем выходы преобразователя СкоодкИзобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах регулирования различных технологических параметровИзвестна цифровая система регулирования скорости злектроприводасодержащая задатчик скорости, пре-,.образователь частота - напряжение,блок сравнения, блок управленияи двигатель, вал которого механически связан с измерителем скорости Г 13.НедостаФком известной системы является низкая надежность.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является цифровой регулятор, содержащий последовательносоедииенные генераторопорной частоты, преобразователь кодчастота, делитель частоты, блоксравнения, преобразователь кодвнапряжение, блок управления и двигатель, вал которого механическисвязан с преобразователем скоростьчастота Г 2 3Основным недостатком известногорегулятора является невысокая наДежность.Целью изобретения является повышение надежности регулятора.Указанная цель достигается тем,что в него введены счетчики импуль сов, элементы И,В 5-триггеры, формирователи импульсов и элемент 2 И-ИЛИ,выход которого соединен с вторымвходом блока сравнения, а первыевходы - соответственно с выходамиервого и второго Формирователейимпульсов и В-входами первого ивторого счетчиков, С-входы которыходключены к выходу преобразователякод - частота, а выходы старшихразрядов через первый и второй элементы И - к 5-входам первого и второго В 5-трйггеров, В-входы которыхсоединены с обнуляющим входом регу-.лятора, прямые выходы - соответственно с первыми входами третьегои четВертого элементов И и сигнальными выходами регулятора, а инверсные выходы - с вторыми входами четвертого и третьего элементов И, выходами подключенных соответственнок. В-входу и 5-входу третьего В 5-триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с вторыми входамиэлемента 2 И-ИЛИ, причем выходы преобразователя скорость - частота подключены к входам соответствующих Фор мирователей импульсов.На Фиг. 1 приведена блок-схема цифрового регулятора; на Фиг. 2 временные диаграммы работы регулятора.Цифровой регулятор содержит генератор опорной частоты 1, преобразователь код - частота 2, делитель частоты 3, блок сравнения 4, преоьразователь код - напряжение 5, блокуправления б, двигатель 7, преобразователь скорость - частота 8, первый 9 и второй 10 формирователи импульсов, элемент 2 И-ИЛИ 11, первый12 и второй 13 счетчики импульсовпервый 14 и второй 15 элементы И,первый 16 и второй 17 В 5-триггеры 10 третий 18 и четвертый 19 элементы Итретий В 5-триггер 20, сигнальные выходы 21 и 22 и обнуляющий вход 23.Регулятор работает следующимобразом.Сигнал задания вырабатывается вФорме виходной частоты (буферного)делителя 3, включенного на выходепреобразователя 2, частота которогопропорциональна частоте генератора 1и коду уставки, вводимой в.преобра зователь. Сигнал обратной связи вырабатывается датчиками преобразователя 8, связанного с.исполнительным двигателем 7, обеспечивающимиимпульсные. прямоугольные сигналы на 25 первом и втором выходах преобразователя 8.Формирователи импульсов9 и 10 формируют импульсы, соответствующие переднему и заднему фронтам сигналов на каждом выходе пре образователя 8. Короткие импульсыпоступают через элемент 2 И-ИЛИ 11на второй вход блока сравнения 4,на первый вход которого поступаютимпульсы частоты задания Г 3 . Блоксравнения 4, выполненный на основе реверсивного счетчика, производит интегральное сравнение частот и,вырабатывает код ошибки.1Точность регулирования выходного" 40 параметра в установившемся режимеопределяется только стабильностьючастоты генератора 1.С целью повышения надежностисистемы в целом в ней применено резервирование узла, находящегося в наиболее тяжелых эксплуатационныхусловиях; первичного преобразователя регулируемого параметра, своэможностью автоматического переключения в цепи обратной связи с 50 рабочего канала на резервный.Контроль исправности того илииного выхода преобразователя 8 основан на контроле скважности (коэфФициента заполнения 1 ) следова 355 ния сигналов прямоугольной Формы накаждом из упомянутых выходов. Принормальной настройке датчиков преобразователя на скважность, равнуюдвум (М 3 = 0,5), отклонения значе ний скважности как в сторону мини-.мальных, так и в сторону максимальных значений служит характерным приз.накбм нарушения нормальной работыпреобразователя (например, самопроизвольное изменение рабочего зазора1013907 3под действием вибраций между индуктивным или емкостным чувствительным элементом и вращаюц 1 имся кванто, вателем модулятором ). В предлагаемой системе в качестве нормальногоисправного )состояния принят режимработы преобразователя, когда коэффициент заполнения сигнала на егоыходе лежит в пределах 0,251 с 3 С 0.,75,то соответствует изменению скважности в пределах 44/ЗТак, какпринципе, режим работы преобразователя на границах укаэанного диапазона еще, как правило, не приводит котказу в системе регулирования, самфакт переключения рабочего канала нарезервный можно рассматривать какпредупреждающую меру в силу наметившейся тенденции к полному. выходу канала из строя. Последнее принципиально позволяет осуществить переключение каналов своевременно без нарушения режима регулирования,Укаэанные Функции реализуютсяследующим. образом.Счетчики импульсов 12 и 13 работают в режиме циклического обнуления, которое .производится в моментыпоступления на их обнуляюцие входы,коротких импульсов с выходов формирователей импульсов 9 и .10, Междуобнулениями на их счетные входы с выхода преобразователя 2 поступают импульсы частоты У 3 КБ, где В- коэффициент деления делителя частоты 3.В установившемся режиме для цифро,вой системы регулирования описанного типа .5 = Го и при емкости счетчиков 12 и 13, численно равной Мо=2 М дисло импульсов, которое может йоступить на его счетный входза.период следования импульсова значит и за один цикл между двумяочередными обнулениями при скважйости сигнала датчика, равной двум, окзывается равным значению 0,5 й, Приизменении коэффициента заполнениясигнала датчиков от 0,25 до 0,75заполнение счетчиков в каждом цикле.обнуления колеблется в пределах от0,25 до 0,75 МПричем, как видноиз временных диаграмм фиг. 2, вслучае как минимального, так и максимального значений Е сигнала обратной связи, число, записываемое всоответствующий счетчик между двумяимпульсами частоты:Гз принимаетпоочередно значения й,; и М; -йо - й . Элементы Й 14 и 15 такподключейй к информационным выходамсчетчиков 12 и 13, что Формируют выходной сигнал пру поступлении всчетчик некоторого граничногочислаимпульсов .Мгах. Например, при Б = 8 Ри Мо = 16 целесообразно выбрать й р12, связать входы. элементов И 14и 15 с двумя старшими разрядамикаждого из четырехразрядных двОичных счетчиков 12 и 13. Как видно издиаграммы фиг. 2, сигнал на,выходауказанных элементов И формируется0 при достижении коэффициентом заполнения сигнала обратной связи какмаксимального (0,75), так и минимального (0,25) значений и можетбыть использован как предупредитель15 ный сигнал неисправности соответствующего датчика импульсов преобразователя 8. казанный сигнал устанавливает в единичном состояниитриггер 16 17), сигнал с прямого20 выхода последнего через элементы И1819)устанавливает в соответствующее состояние й 5-триггер 20 и обесйечивает команду для светового сигнала с выхода 21 122). В случае пе-реключения В 5-триггера 20 переклю-чается сигнал блокировки на управляющих входах элемента 2 И-ИЛИ 11,и,тем самым, обеспечивается переключение каналов цепи обратной связи. Переключение разрешается лишьпри наличии резервного канала висправном состоянии, которое характе-ризуется состоянием триггера 17:16),В случае неисправности резервногоканала сигнал нуля с инверсного вы-:.хода К 5-триггера этого канала например, триггер 17) блокирует,элемент И рабочего канала (в данномслучае элемент И 19). Очевидно, чтокаждый из каналов может быть как ра 40 бочим, так и резервным. Последнееопределяется исходным состояниемтриггера 20.аПервоначальная установка тригге 455 ров 16 и 17 производится и пульсомсброса на входе 23 и при необходимости может периодически повторяться с низкой частотой,Таким образом, предлагаемый цифровой регулятор обеспечивает резервирование элементов системы, находящихся в наиболее тяжелых эксплуа-тационных условиях - первичных преобразователей, связанных непосредственно с исполнительным.двигателем. Это повышает надежность регулятора и обеспечивает получение оп-.ределенного технико-зкономическогоэффекта в случае его применения;1013907 дых. прора 9 Вых, цорм, 10 Ных. триа Ейых. рорм. юз олю.у йкх. 8-1 бых.8 их,рорм. 3 пись о счел Ных, И О,УХА Фиг. ГСоставитель С.дунаТехред В.Далекорей Редакто оРИ,щу Корр уг 3015/55 Тираж 872 ВНИИПИ Государствен по делам иэобрете 113035, Иосква, Ж, к огоийРауш УУых.ЯВых. 8-1бьсл.8-8 Вых, В Ньц. 8-.8 Вых. оорм. 9 Яаписьдвепа Ч бац, Ий Вых. трис, 16