Цифровая следящая система

(7) Заяиител Особоеконстр КБС) фРОВАЯ СЛЕДЯщ в с0ще К пртехниче еалагаемой, наиболкой спешности явля система, содержоединенные преобние, исполнителья ее близкой пояется, цифровая ащая последоваразователь код- ый электропривод ельноапряже Предлагаемое изобретение относится к области дискретных электронных сис- тем управления,и цифровых регуляторов, оно может быть использовано в частности, при построении регулятора частоты вращения электродвигателя.Известны цифровые следящие системы, ;содержащие задающее устройство, устройство сравнения, вычислительное устрой,ство, исполнительный механизм, выход которого соединен с регулирующими органами объекта регулирования, положение которого контролируется датчиком, выход которого соединен со вторым входом уст 5 ойства сравнения Щ .В качестве сравнивающих устройств систем такого рода нашли широкое применение цифровые сумматоры-накопители 2. 2датчик обратной связи, преобразовательнапряжение-код и цифровой сумматор-накопитель, второй вход которого соединенс вйходом задающего устройства ЩНедостатком данной системы являетсяее низкое быстродействие.:Целью настоящего изобретения является повьппение быстродействия системы,Поставленная цель достигается тем, чрезнстеме установлены генератор стробиих импульсов и буферное запоминаюе устройство, первый вход которогосоединен с выходом цифрового сумматора-.накопителя, второй вход с выходом преобразователя напряжение-код, а выходсо входом преобразователя код-.напрвкеиие. выход генератора стробирующихимпульсов соединен с третьим входом цифровогосумматора-накопителя,Блок-схема системы представлена иафйг. 1; на фиг. 2 приведен графикзависимости результата интегрированияот времени и изменения величины периодасигнала датчикаобратнойсвялцнафиг.З, график зависимости результата интегрирования от величины относительного рассогласования между регулируемымпараметром и входным сигналом; на фиг.4 график зависимости результата интегрирования от действующего зйачениярегулируемого параметра при постояннойвеличине рассогласования между регулируемым параметром и входным сигналом.Приняты следующие обозначения: задаю Ощее устройство - 1; цифровой сумматорнакопитель - 2; буферное запоминающееустройство -:3; преобразователь коднапряжение в 4; электропривод - 5; датчик обратной связи - 6; преобразовательнапряжение-код - 7; генератор стробирующих импульсов - 8; Х- сигнал задания;- сигнал обратной связи; Р - частотавращения электропривода; 0 - управлчющее воздействие, результат интегрирования в цифровом сумматоре-накопителе 2;, Т - периоды сигнала датчика обратной связи 6 при частотах вращенияэлектропривода 5 Г и Р ," А, В - зависимости нарастания интеграла при Хв25и Х, а, Ь с -результат интегрирования соответственно при установившейся частоте Г , переходном процессеи при установившейся частоте Г, 1 момент времени, в который произошласмена величины входного сигнала.Система работает следующим образом.Генератор стробирующих импульсов 8вырабатывает импульсы с частотойПри подаче каждого стробирующего импульса на вход, цифрового сумматора-накопителя 2- разрядное число Х свыхода задающего устройства 1 суммируется с содержимым цифрового сумматора-накопителя 2. Таким образом принепрерывной работе генераторе стробирую.щих импульсов в цифровом сумматоре-накопителе 2 образуетсясумма числовыхзначений входного сигнала:с45о вхЩ(тактов);К - начальное число в цифровом сумматоре-некопителе 2;1 - номер стробе,Эта сумма является дискретной реализацией интеграла входного сигнала. Припостоянном значении Х сумма будет55равна Х Ю+КьхПри вращении электропривода 5 датчикобратной связи 6 вырябетывеет сигнал,который с помощью преобразователя напряжение-код 7 преобразуется в импульсы, частота которых 1 пропорциональна частоте вращения(=А Р где Р - частота вращения электропривода 5Л - постоянный коэффициент, определяемый техническими даннымидатчика обратной связи 6 и пребразователя напряжение-код 7.(При использовании в качестве датчика обратной связи 6 датчика с выходным сигналом в виде унитарного сигнала преобразователь напряжение-код 7 может быть исключен из системы).Величина периода следования этих импульсовфу 34ГДЗЭти импульсы несут информацию о положении электропривода и поступают на входы цифрового сумматора-накопителя 2 и буферного запоминающего устройства Э,прйчем каждый импульс считывает в память буферного запоминающего устройства 3 с выхода цифрового сумматора-накопителя 2 результаты интегрирования и стирает результат интегрирования в цифровом сумматоре-накопителе 2, устанавливая его содержимое в начальное состояние (число К).Таким образом получается, что с буферного запоминающего устройства 3 на электропривод 5 поступает управляющее воздействие О, равное результату интегрирования в предыдущем цикле, при этом время интегрирования равно Т, т,е. длительности сигнала с датчика обратной связи 6. Количество тактов интегрирования при этом будет равно где Т - длительность сигнала с датчикаобратной связи 6;1- частота генератора стробирующихимйульсов 8.Результат интегрирования при постоянцом Х е в цифровом сумматоре-накопителе 2 будет равенХвт -кЬк 1 Число К подобрано так, что, еслидлительность периода сигнала с датчикаобратной. связи соответствует Х в , т.е,частота вращения электроприводе соответ-,ствует входному сигналу, то результатФормула изобретенияЦифровая следящая система, содержа, щая последовательно соединенные преобра 1зователь код-найряжение, исполнительныйэлектропривод, датчик обратной связи,преобразователь .,напряжение-код и цифровой сумматор-накопитель, второй входкоторого соединен с выходом задающегоустройства, о т л и ч а ю щ в я с ятем, что, с целью повышения быстродействия, в ней установлены генератор стробирующих импульсов и буферное запоминаю.щее устройство, первый вход которогосоединен с выходом цифрового сумматоранакопителя, второй вход - с выходом преобразователя напряжение-код, в выход -со входом преобразователя код-напряжение,выход генератора стробирующих импульсовсоединен с третьим входом цифрового сумматора-накопителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Круг Е. Еи др. Цифровые .регуля-торы.М., "Знергия", 1986, с. 7-46.2, "Карпов Р. Г Техника частотно-импульсного моделирования, М., "Машиностроение," 1969, с. 62, 94-97,Ъ. Айзерман М. А. Теория автоматического регулирования. М., "Наука,1966, с. 46-53 (прототип). 5 7 3.77 интегрирования равен нулю. Исходнымусловием для подбора числа К являетсято, что произведение Х в Т при соответствии значения регулируемого пара-,,метра входному сигналу для всех Х вк,.является постоянной величиной, определяемойтехническими характеристиками в первую . "очередь датчика обратной связи 6. Одновременно вследствие того, что Хь,. Т ( =К,число К зависит не только от параметров 10датчика обратной связи 9, но и от частоты генератора стробирующих импульсов 8,При переменном значении Хврезультат интегрирования будет равенл4где Х-среднее значение Хв на временном интервале Т.Таким образом, в данном случае сигнал Х интегрируют с помощью цифрово 20го сумматора-накопителя 2, а затем через буферное запоминающее устройство3 подают на вход электропривода 5, прйчем время интегрирования определяетсяпериодом следования импульсов с выхода 25преобразователя напряжение-код 7,Как видно из фиг, 2,в установившемсярежиме работы, когда числовое значениевходного сигнала Х 40 к соответствуеттребуемому значению регулируемого пара-З 0,метра (в данном случае частоте вращенияэлектропривода 5 Гл) результат интегрирования близок к нулю и отличается от негона величину установившейся ошибки 4 ,являющейся управляощим воздействием, З 5В момент времени 1 пуоисходит смейачислового значения входного сигнала Х,:на ХД , Вследствие этого числоваявеличина входного сигнала Х не соответствует в этот момент времени час 40тоте вращения электропривода Гл и результат интегрирования (управляющеевоздействие) после момента времени,меняется. Изменение управляющего воздействия О вызывает изменение частоты 45вращения электродвигателя в сторону приведения в соответствие величины периодасигнала датчика обратной связи 6 с,входным сигналом ив момент, когда частота вращения Гй станет соответствовать5Хв, результат интегрирования будетравен С.Из графика на фиг. 3 видно, что впределах 10% эоны относительного рассогласования величина управляющего воздействия Озависит практически линейноот величийы относительного рвссогласова 24 бния входного сигнала и регулируемого параметра объекта управлениядР/хвгде дЕ =/х -г/При работе системы интегрирование,р входного сигната усредняет его мгнов ен чые чисповы е значения, при этом время усре днени я равно периоду сигнала датчика обратной связи, т, е. эави сит от действующего значения регулируемого параметра, в результате чего осуществляется функция адаптивного фильтра входного сигнала, Это интегрирование не ухудшает частотных. характеристик обратной связи, так как полный цикн интегрирования осуществляется внутри временного интервала дискретизации сигнала обратной связи.Из графика на фиг. 4 видно, что за-висимость О = Р) носит гиперболический характер вида в " и что система обиладает адаптивными свойствами, поскольку величина управляющего воздействия формируется пропорционально относительной, а не абсолютной величине ошибки регулирования, что позволяет повысить точность цифровой следящей системы, особен но в областях обработки малых сигналов.