Цифровой регулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09) (И 1 26 ЫТИЙ ИСАНИЕ ЗОБРЕТЕНИИидетельств23/19, 19етельство24,80 (протот ип) . в элем тье-,еГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Авторское св о СССР 9 394763, кл. б 05 2 71,2. Авторское свид СССР по заявке В 2966744/кл. б 05 В 11/26, 19(54)(57) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий усилитель, первый генератор импульсов, второй генератор импульсов, задающий регистр, разрядные выходы которого подключены к первым входам соответствующих первых элементов И, вторые входы которых соединены с вы- ходом формирователя импульсов, а выходы - с установочными входами первого реверсивного счетчика, знаковый выход которого соединен с первым управляющим входом первого генератора импульсов, и последовательно соединенные датчик обратной связи и аналого-цифровой преобразователь, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, а выход через первый элемент ИЛИ - к вычитающему входу первого реверсивного счетчика, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения области его применения, в него введены два преобразователя частоты, дешифратор, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, триггер, второй н третий элементы И, второй и третий реверсивные счетчики,выходы переноса которых через второй элемент ИЛИ соединены с входом триггера, управляющие входы - с выходом формирователя импульсов, вычитающие входы - соответственно с выходами третьего и четвертого элементов ИЛИ суммирующий вход второго реверсивного счетчика подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, к первому выходу первого генератора импульсов и через первый преобразователь частоты - к второму входу первого элемента ИЛИ, суммирующий вход третьего реверсивного счетчика - к первому входу третьего элемента ИЛИ, к второму выходу первого генератора импульсов и через второй преобразователь частоты - .к суммирующему ходу первого реверсивного счетчика, причем первый выход триггера соединен с вторым входом второго элемента И, с входом формирователя импульсов, с вторым управляющим входом первого генератора импульсов и через усилитель - с выходом регулятора, второй выход - с первым входом третьегоента И, второй вход которого подключен к второму входу второго элемента И и к выходу второго генератора импульсов, выходы второго и третьего элементов И соединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, а разрядные выходы второго и тре го реверсивных счетчиков через д шифратор - с третьим управляющим входом первого генератора импульсов.его в схемах регулирования, когда регулирующее воздействие является функцией скважности, а регулятор должен формировать сигнал переменной скважности в функции отклонения регулируемой величины от заданной. Это ограничивает область его применения.Цель изобретения - расширение области применения регулятора. 50 Изобретение относится к автоматическому управлению, и в частности к цифровым регуляторам, обеспечивающим пропорциональность между величиной отклонения регулируемого параметра и сигнала задания и скважностью выходных управляющих импульсов.Известен широтно-импульсный регулятор, содержащий блок связи по возмущению, последовательно включенные задающее устройство, узел сравнения, усилитель сигнала отклонения, пороговый элемент, усилитель мощности Й термодатчик. Регулятор реализует дискретный пропорциональный закон регулирования с однотактной широтно-импульсной модуляцией сигнала ошибки 11.Недостатком известного регулятора является сложность настройки и перенастройки схемы и отсутствие возможности реализации ее работы с применением малых вычислитеЛьных устройств на базе микропроцессоров,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является цифровой регулятор, содержащий усилитель, первый генератор импульсов, второй генератор импульсов, задающий регистр, разрядные выходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходом формирователя импульсов, а выходы - 35 с установочными входами реверсивного счетчика, знаковый выход которого соединен с первым управляющим входом первого генератора импульсов и последовательно соединенные датчик 40 обратной связи и аналого-цифровой преобразователь, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, а выход через элемент ИЛИ - к вычитающему входу 45 реверсивного счетчика 2 3.Недостатком данного регулятора является невозможность использования Укаэанная цель достигается тем,что в него введены два преобразователя частоты, дешифратор, второй,третий и четвертый элементы ИЛИ,триггер, второй и третий элементы И, второй и третий реверсивныесчетчики, выходы переноса которыхчерез второй элемент ИЛИ соединеныс входом триггера, управляющие входыс выходом формирователя импульсов, вычитающие входы - соответственнос выходами третьего и четвертогоэлементов ИЛИ,суммирующий вход второго реверсивного счетчика подключенк первому входу четвертого элемента ИЛИ, к первому выходу первогогенератора импульсов и через первыйпреобразователь частоты - к второмувходу первого элемента ИЛИ, суммирующий вход третьего реверсивногосчетчика - к первому входу третьегоэлемента ИЛИ, к второму выходу первого генератора импульсов и черезвторой преобразователь частоты - ксуммирующему входу первого реверсивного счетчика, причем первый выходтриггера соединен с вторым входомвторого элемента И, с входом формирователя импульсов, с вторым управляющим входом первого генератора импульсов и через усилитель - с выходом регулятора, второй выход - с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к второму входу второго элемента И и к выходу второго генератора импульсов,выходы второго и третьего элементов И соединены соответственно свторыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, а разрядныевыходы второго и третьего реверсивных счетчиков через дешифратор - стретьим управляющим входом первогогенератора импульсов,На чертеже приведена блок-схемацифрового регулятора,Цифровой регулятор содержитдатчик 1 обратной связи, аналогоцифровой преобразователь 2, первыйэлемент ИЛИ 3, задающий регистр 4,первые элементы И 5, первый реверсивный счетчик 6, первый и второйпреобразователи частоты 7 и 8, первый генератор 9 импульсов, усилитель10, формирователь 11 импульсов, второй реверсивный счетчик 12, дешифратор 13, третий реверсивный счетчик 14, второй элемент ИЛИ 15, триггер 16, второй и третий элементы И 17 и 18, третий и четвертый элементы ИЛИ 19 и 20, второй генератор 21 импульсов, входы 22 - 24 первого ге" нератора импульсов, выходы 25 и 26 первого генератора импульсов.Цифровой регулятор работает следующим образом.На вход 22 первого генератора 9 импульсов поступает сигнал "Знак 10 кода" первого реверсивного счетчика (РС) 6На вход. 23 первого генератора импульсов поступает сигнал запуска, определяющий тактовую часто= ту работы устройства, На вход 24 первого генератора импульсов посту. пает сигнал с выхода дешифратора, который появляется, когда код в одном из счетчиков совпадает с дешифрируемым кодом, Этим достигается ограничение линейного участка регулятора зонами насыщения.По переключению сигнала на первом выходе триггера 16, (например нз "О" в "1") срабатывает формирователь 11 импульсов (ФИ), с выхода которого сформированным по этому фронту импульсом устанавливаются требуемые коды во всех трех реверсивных счетчиках 6, 12 и 14 и эа- З 0 пускается аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2. Одновременно еди ничный импульс с первого выхода триггера 16 усиливается и поступает на выход регулятора, а также запус кает первый генератор импульсов 9 по входу 23 и разрешает прохождение импульса с генератора 21 импульсов через элемент И 17. Импульсы с АЦП 2 через элемент ИЛИ 3 поступают 40 на вычитающнй вход РС 6, в котором после окончания операции аналогоцифрового преобразования записан код отклонения и его знак, После окончания операции аналого-цифрового 45 преобразования первый генератор импульсов 9 формирует импульсы на выходе 25 или 26 (в зависимости от знака кода в РС 6). Импульсы с од ного из этих выходов поступают на 50 входы РС 12 и РС 14, при этом, если РС 12 работает как сумматор, то РС 14 - как вычитатель, и наоборот. Одновременно эти импульсы через преобразователи 7 нли 8 час тоты поступают на суммирующий вход РС 6, либо на вычитающнй вход. Импульсы на выходе 25 (либо 26) пре- г кращаются, когда сигнал на входе 22 первого генератора 9 импульсов изменяется на противоположный, Прн этом на соответствующие входы РС 12 и РС 14 поступило одинаковое число импульсов, пропорциональное коду и знаку кода отклонения от задания. Преобразователи 7 и 8 частоты введены для установки требуемого коэффициента усиления К в тракте код отклонения - скважность, При этом, если число импульсов на выходе преобразователя 7 (или 8) большечисла импульсов на его входе, тоК 1 1если меньше - К ) 1.Импульсы на выходах 25 или 26 первого генератора 9 импульсов прекращаются и в том случае, если код в счетчике РС 12 или РС 14 совпадает с дешифрируемым кодом в дешифрато- . ре 13. Так реализуется режим ограничения.С генератора 21 импульсов через элемент И 17 (поскольку на первом выходе триггера 16 - "1") и элемент ИЛИ 1.9 импульсы поступают на вычитающий вход РС 12. Когда в результате выполнения операции вычитания счетчик опустеет, с его выхода переноса через элемент ИЛИ 15 сигнал переключит триггер 16, сигнал на выходе регулятора снимается, а на выходе ФИ 11 импульс не формируется (т,е. ФИ 11 срабатывает лишь на один из перепадов, либо из "О" в "1",. либо наоборот), При этом импульсы с генератора 21 импульсов через элементы И 18 и ИЛИ 20 поступают на вычитающий вход РС 14. Когда счетчик опустеет, с его выходапереноса через элемент ИЛИ 15триггер 16 переключится (первыйвыход перейдет из "О" в "1"), чтовызывает появление импульса на выходе, ФИ 11, При этом устанавливаются коды в РС 6, РС 12 и РС 14, запускается АЦП и т.д., т,е. работа схемы повторяется, как и в предыдущем такте.Таким образом, в регуляторе можно выделить следующие основные под-.циклы: установка исходных кодов в РС 6 (код задания по регулируемой.величине), в РС 12 (условно, код импульса) и в РС 14 (крд паузы), корректировка кодов в РС 12 и РС 14 по знаку и величине отклонения регулируемой величины от заданной (по10911 И О 5коду, записанному в РС 6 после завершения операции аналого-цифрового преобразования), формирование импульса и паузы в такте работы регулятора по скорректированным кодам в РС 12 и РС 14 с использованием генератора 21 импульсов.Следует учитывать, что во время корректировки кодов в РС 12 и РС 14 (когда появляются импульсы на выходе 25 или 26) может происходить наложение этих импульсов с импульсами генератора 21. Для этого импульсы с генератора формируют по возможности малой длительности, а корректировку производят с частотой, значительно превышающей частоту с генератора 21 импульсов.Основные постоянные для регулятора следующие 20К + КТ: РС 12 РС 14 -сом 1 (,11г где Т - период импульсов на исКполнительное устройствоФисходный код в РС 123КРС ц, - исходный код в РС 14;- частота генератора 21импульсов.Исходя иэ принятых в условностей 30 (РС 12 - реверсивный счетчик импульсов, РС 14 - реверсивный счетчик пауз) для линейной области регулятора можно составить уравненияФ . %РО 1 г Рс Ь35(321где Т - длительность импульса в 40имппериоде; К - коэффициент корректировкиот кода отклонения в РС 6к кодам счетчиков РС 12иРС 14;ВК - код разности в РС 6.Знаки "+" и "-" в формулах 2 и 3 определяются знаком кода разнос" ти в РС 6.Если преобразователи 7 и 8 частоты имеют разный коэффициент преобразования, то линейные участки выходной характеристики при разных знаках отклонения от номинала могут иметь разный наклон, что расширяет возможности регулятора.На участках насыщения выходной характеристики в зависимости от знака разности будем иметьТ=Т + Т. имп + д , либофимп пюЗЗЬСхейу регулятора можно организовать и несколько иначе, используя лишь один дополнительный реверсивный счетчик (скажем РС 12), но в этом случае дополнительно необходим низкочастотный генератор такта,что в целом не приводит к уменьшению аппаратурных затрат. Таким образом, предлагаемыйцифровой регулятор позволяет распространить область его использованияна системы, в которых скважность определяет величину регулирующего воздействия, а также в автоколебательных схемах регулирования, если в ни 4 в"имеется существенно инерционное звено и параметры автоколебаний неудается привести к допустимой амплитуде и частоте.1091117 3081/43 Тираж 842 Подписи ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/ак илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель А.ЛащевРедактор О.Сопко Техред В.Далекорей Корректор Ю.Макарен