Цифроаналоговая следящая система

СОВеТСКИхсОциАлистическиРЕСПУБЛИК 1 Я , 111) 5 О 51)5 БР ЕНИ К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТ ия, электровый, второй ЮЩЕЕ ИЛИ нусно-коси- бразователь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ110 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ(56) Авторское свидетельство СССР М 1282328, кл. Н 03 Н 1/38, 1987.Авторское свидетельство СССР М 1580554, кл. 6 05 В 15/02, 1988.(54) ЦИФР 0 АНАЛОГОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА(57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для управления объектами по сигналам от вычислительных устройств. Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в цифроаналоговую следящую систему. Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для управления объектами по сигналам от вычислительных устройств,Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности. На фиг, 1 представлена блок-схема системы; на фиг. 2 - таблица значений функций; на фиг. 3 - эпюры, поясняющие работу системы.Система содержит датчик угла поворота в виде синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ) 1 с обмоткой 2 возбуждения, а также с синусной 3 и косинусной 4 обмотками, генератор 5 опорной частоты, компаратор 6, первый и второй фазочувствительные выпрямители (ФЧВ) 7 и 8, коммутатор 9, цифроаналоговый преобразосо,)ержащую датчик угла поворота (синуснокосннусный вращагощийся трансформатор) 1, ге 1 ератор 5 опорной частоты, цифроаналоговь 1 й преобразователь (ЦАП) 10, фаэочувствительные выпрямители (ЭЧВ) 7 и 8, коммутатор 9, три элемента ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ 14-16, компаратор 6, введен блок 11 интегрирован 1.я, Напряжения с выходов синусной 3 и косинусной 4 обмоток выпрямляются в ФЧВ 7 и 8 таким образом, что знаки их всегда противоположны, Эти напряжения посредством коммутатора 9 поочередно подаются на аналоговый вход ЦАП 10, который перемножает их соответственно с функциями созе и зпМ и формирует на выходе сигнал рассогласования. Последний интегрируется в блоке 11 и подается на вход электро- привода 12 для отработки ошибки, 3 ил. ватель 10, блок 11 интегрирован привод 12, блок 13 памяти, пер и третий элементы ИСКЛЮЧА 14 - 16, шину 17 управления, с нусный цифроаналоговый прео 18 Работает следящая системе следующим образом,Генератор 5 опорной частоты формирует напряжение синусоидальной форму 05=00 зп в 1, которое питает обмотку 2 возбуждения СКВТ 1 (фиг. 3), Напряжение 05 сравнивается с нулевым компаратором 6: если 05О, напряжение 06 на выходе компаратора 6 равно "1", если 05 : О, напряжение 06=0(см, фиг. 3), На выходных обмотках 3, 4 СКВТ 1 формируются напряжения, про 1697055порциональные синусу и коси, 1 у:, уиаа поворота Вяля:Оз=- ОоК " зи а 3 Г 1 г 1) 1;,О= ОоК соз а за .1:,где К - коэффициент трансформации Й(81 51.Для простгть олог 1 м, что 1 А Г.ТогдаОэ= з 1) а,"118)1:,О 4= СОЗ а с:1 .д 1) 10Для Ьормирования сиг 1 ала, 1 роцц 1ОНЯЛЬНОГО ВЕЛИЧИ 18 РЯ 1)СОГЛсСОВЯ 1 Н 51 Между управляощим сигналом и вяломэлектролривода 12, 1:ладшие р зрядь управляющего сигнала М от цифровой 8:числительной машины на чер. Же не показана)поступают.на блок 13 пям 5 ти, 1 оторсо;записаны фучкции зпй 1 Л созй. На выходахблока 13 памяти имеется функция з 1 пй,если н," старшем входеприсутствует 1 20функция созй , если на, старшем адресномвхОД 8 1, Поскольку нсэ старший ЯДр 8 сныйВКОд пост пя 8 т сиГнял с комгяратООя бчастотой щ 1, и на цифровые Входы ЦАП 10поступают поочередно функции з 1 пй. созй, 2.дсГНагряжеия Оз иа постула:От на 14 о 1)к 1 ационные входы ФЧВ 7 и 8, ФЧВ ра",аотбс, Е,входе ФЧВ Ррисутствует О", напряжениея 8 ГО выхОде равно 1 яг 1 р 51)ке 1 ио ня ел)входе. Если на управляощем входе О)ЧВприсутствуе 1 "1",Япряжение на его выход:.;равно по абсолютной Величине н:Гря.канин) на его входе, но Г 1 р 1)тивоголо)кно познаку, .35В ФЧВ 7 и 8 ооисхогю рясзо увствительное выпрямленье напря)кений Оз и О чкоторь 8 затем пооч 8)еднО лодэотса Г 18 СРЕДСТВОМ КОММУТЗТОРЯ 3 На с 1 Я 1 ОГОВЬ,с 1вход ЦАП 10, Прич 1)м при малых тлах )а- с"сОГласовзния между : и ООбес 18 чиваегсяусловие. при котором на вь 1 ходах ФЧВ 7 и 3напряжения О 7 и ,:в имеот лсот 11 ВОГ 1 оло)кные знаки. Для этОГО в перим квадрантефиГ, 2) сигнэлы О 15 и О 16 н" В 1 ходах ЭГ"ментов ЛСКЛСЧАЗОЩЕЕ ИЛИ 15 и 16 изменяются синфазс.о, Ф нкции синуса икосинуса в диапазоне от 0 до 90 име.отположительные знаки, но поскольку синусная 3 и косинусная 4 оомстки 1.".КЗТ 1 вклю- -"чены в противофазе, напряжения 1 7 и ОвпрстивополОжнь л,) знакуО 7грь 1.дательно, ОВ ПОЛОЖИТЕЛЬНО), ВО Второс 1 1 Всдрс 1.1"те сигналы О 15 и О)в на Выходах элементовИСКЛ 1 ОЧАОЩЕЕ ИПИ 15 и 15 эмеяогся з 5в протизофаэе, функции синуса и к)синусаВ диапазоне 90-180 имек)т разные знаки,поэтому 1 апряжения От и8 им 8 от раз 11:8знаки (О 7 - положителы 1 о, Ов - отп,1 Я" 8-:ьно). В третьем квадранте напря)кение О 7 им 88 т Отриця 18 льное знач 8 ние, Ов положительное. В четвертом квадранте напряжение О 7 лолокигельноа, а Ов - отрицательое см, фиг. 2 и 3),В п 8 вом квадранте наряжения О 7 и Ов на ВыходсФЧВ 7 и 8 одинаков.;1 О 7= зП а, в=- соз а а разряды Ол= 0 и Осс О. Считаем, чтО Гри лоло;кительном 1 япряжении на входе электроливод Вращается В положительном 1 алраВлении Вправо на фиГ, 3), а ри Отрицательном - яо)О 5 ОТ,В8 моменты воемени, коГДЯ Об=0, на выход коммутатора 9 подается функция соз а, Б это же время на выходе блока 13 памяти лрисугствует функция з 1 ПМ. ЦАП 10 перемножает с 1 гнялы, присутствуощие на 8 ГО цифрОвь 1 Х и яналоГОвых Входах, поэтому на выходе ЦАП 10 наг якение з 1 пчсоз а,При появлении 1" на Выходе компаратора 6, Ко,;утатор 9 подклк)чает к своему Выходу функцио з л а, а на выходе блока 13 памяТи появляется функция созй, Следовательно, сигнал на выходе ЦАП 10 равен - соззп а . Так как сигнал на выходе комгаратора 6 нелрерьвне изменяется с частотой напряжения возбуждения, то после уср 8 ДНения В бЛОКЕ 11 с 1 Т"ГррОВЯИВ няпряже 11. На Выхо 8 1 оследн 8101О;= - ,- ,соз а 8 - зп асозй) .-- , зп й-а),Проанализируем полученное выражена Если Иа. т,е. заданная точка находится левее в соответствии с фиг, 3) фактической, О 1О, и привод 12 движется в Отрицательном направлении влево) Если Ма, т,е. заданная точка находится правее заданной, И,1 О, и привод 12 движется в положительном направлении вправо), Привод 12 движется до тех пор, пока О 11=1.= - зпф, - а) стя ет равным нулю, это про 2изойдет при Ы= а При поступлении команДы герехода Во второй кзадрант на п - 1=М разряде кода И появляется "1" Оп=1), Это приводит к тому, то сигнал на выходе элемента 16 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ изменяется на 180 еслна первом Входе элемента И".,г,.ОЧАОЩЕЕ ИЛИ и;сутствует "0", СИГНаЛ На ЕГО ВЫХОДЕ РсаееН СДГНЯЛУ На ЕГО 1 тором входе, 8:ли же на первом входе при;.:утствует "1", сигнал на вцходе противоположен сигналу ня втором входе), Это приводит к смене знака напряжения О 7, Оно становится лоложител ьн ым, как и няп ряжение Ов, и, следовательно, напряжение О 11 заведома голожителыо, и электропривод12 движется в сторону второго квадранта. Когда угол а достигает второго квадранта, знак напряжения Ов изменяется за счет изменения знака функции соз а при переходе через угол 900, Напряжения О 7 и Ов вновь 5 имеют противоположные знаки.Напряжение О 11= -- (3 па 3 ич +12+ соз асозй), однако, учитывая, что соз а= = зи (а+ 90), а зи а = -соз (а+ 90), О 1=- 10 = -- соз а зп(а+ 90) - зпасов (а+ 90)= -- зп(а-й) = - зп(И - а).1 0 12 2Электропривод останавливается при уг ле ч=а+ 90 во втором квадранте, При поступлении команды перехода в третий квадрант 180а270 значения разрядов соответствуют Оп=0, Ол=1. При этом Фаза сигнала О 1 в не изменяется, а фаза сигнала 20 015 изменяется на 180, Это приводит к изменению полярности сигнала Ов. Он становится положительным как и напряжение О 7, а значит, и напряжение 011 оказывается положительным, Следовательно, электро привод вращается в сторону третьего квадранта. При переходе через угол а = 180 напряжение О 7 изменяет знак (переход Функции синуса через угол 180). и напряжения О 7 и Ов вновь становятся разнополяр1ными, а напряжение О 11= - (3 па созМ -2соз а зпй)=- - зи(ч -а) = - зп(й -а),1 1 0 2 2Следовательно, электропривод останавли вается при угле ч=а+180, При поступлении команды перехода в четвертый квадрант 270а360 фаза сигнала О 1 в изменяется на 1800, и напряжение О 7 становится положительным, как и напряжение Ов. Следова тельно, напряжение 011 также оказывается положительным, и электропривод 12 вращается в положительном направлении в сторону четвертого квадранта. При достижении четвертого квадранта напряжения О 7 и Ов 45 вновь становятся разнополярными, а на- пряжение 011 - (3 и а 3 Пй+ соз а созй) = - соз(И 501 12 211-а) - - зп(й-а+90 ) = - зп(М-а),о2 2Следовательно, электропривод останавливается при угле ч=а+270. Если происходит команда на переход в квадрант с 55 меньшим номером, например из третьего во второй. или из второго в первый, то в первый момент времени напряжения 07 и Ов, а следовательно, и напряжение О 11 отрицательны, но только до тех пор. пока вал электропривода 12 не достигнет заданного квадранта,Еслиприходит команда на переход из первого квадранта в третий или из второго в четвертый и наоборот, знак напряжения О 11 неопределен. Если величина рассогла. сования меньше 180, напряжение О 11 имеет одну полярность, а если величина рассогласования больше 1800, напряжение О 11 именг противоположную полярность, т,е. электропривод вращается в требуемом положение по наиболее короткому пути,Применение более простых элементов, уменьшение их общего числа, использование не требующих предварительного программирования микросхем г 1 амяти повышае 1 надежность системы и удешевляет производство,Формула изобретения Цифроаналоговая следящая система, содержащая генератор опорной частоты, электропривод, датчик угла поворота, ротор которого механически соединен с валом электропривода, синусно-косинусный цифроаналоговый преобразователь, младшие разряды цифрового входа которого являются младшими разрядами управляющего входа системы, коммутатор, два фазочувствительных выпрямителя, соединенных информационными входами с соответствуМ- щими выходами датчика угла поворота, компаратор, первый вход которого соединен с выходом генератора опорного напряжения и входом датчика угла поворота, а второй вход подключен к общей шине, три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом первые входы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются старшими разрядами управляющего входа системы, вторые входы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ связаны с выходом компаратора, аналоговый вход синусно-косинусного цифроаналогового преобразователя соединен с выходом коммутатора, первый и второй информационные входы которого подсоединены к выходам соответствующих фазочувствительных выпрямителей, выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с управляющим входом второго фазочувствительного выпрямителя, первый вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ связан с первым входом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, отл и ч а юща я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, в нее введен блок интегрирования, выход которого соединен с входом электропривода, вторые входы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИсвязаны со старшим разрядом цифрового входа синусно-косинусного цифроаналогового преобразователя, выходом подключенного к входу блока интегрирования, выход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ ЕоедимЕн С управляющими входом комутатора, управляющий вход первого фазочувствительного ныпрлмителд соединен с выходом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮ ЩЕЕ ИЛИ связан с вторым входом третьегоэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.Ф.Гирня Заказ 4305 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5 издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1 Производст