Цифровая следящая система

Союз Советски вСоцналнстнческниРеспубттнк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11734613(2 ) Црноригет Ошублнков ам изобретений(088. 8) открытн ата опубликования описания 18.05.80 Авторызоб рете Бай,3. Бреслав, А. АА. В, Фельдман неп, В. А. Ко 71) Заявитель 54) ЦИфроВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА 2 матизации электро венных механизмо звестен следящий ое устройство вв водов произст И пр вод, содержащиода, сумматорпряжение, регуэлектропривод в о разователь кодмый ьо скоростиве за атчика ск прес лиру ос ат ч код иНедос точи к известно ода з кл ю 1 анияхя анаетс то при рассогласо меньших дискре лог-код, привод мым, что при в ности (коэффиц тности преобразоват становится неуправл ысоких значениях доб иента усиления) мож Изобретение относится к автоматике ычислительной технике и может быть ользовано при проектировании систем а д орости, формироля, усилителя мощности, двигателя,ика скорости, а также механизм, датголоження, преобразователь аналогпривести к колебаниям привода и потом к снижению точности отработки заданно величшты к тому же реализация широкоднапазонного преобразователя аналог.05.80. Ьоллетень в 18 код на частотах сигнала датчика положе 1 тия, составляющих единицы килогерц,едставляет известные трудности,Наиболее близкой по технической сущности является система, содержащая вычислительное устройство вход которогосоединен с выходом устройства управлс-.ния, второй вход - с первым выходомпреобразователя аналог-код, а выход через преобразователь код-аналог - с первым входом сумматора, выход которогочерез электропривод подключен ко входуобьекта управления 2),Недостаток данной системы - низкая Цель изобретения - повышение точности системы.Эта цель достигается тем, что в из - вестную цифровую следящую систему вве цены блок формирования разности фаз, формирователь импульсов, квантователь и фазоврашатель, первый вход которого соединен с выходом объекта управления, второй вход - со вторым выходом пров3 734 образователя аналог-код, а выход через формирователь импульсов - с первыми входами блока формирования разности фаз и квантователя, второй Вход которого подключен к третьему выходу преобразователя аналог-код, а выход - ко входу преобразователя аналог-код и второму входу блока формирования разности фаз, выход которого соединен со вторым входом сумматора.На фиг. 1 приведена функциональная схема цифровой следящей системы; на фиг, 2 - диаграммы, поясняющие работу ее отдельных элементов.Цифровая следящая система (фиг. 1) содержит устройство 1 управления, вычислительное устройство 2, преобразователь код-аналог 3, сумматор 4, привод (регулируемый по скорости) 5, объект 6 управлен 1 ея, фаэовращатель 7, формирователь 8 импульсов, квантователь 9, преобразователь аналог код 10, и блок 11 формирования разности фаэ. Из устройства управления 1 поступа 10ет код заданного положения объекта управления 6. Пройдя Вычислительное усчройство 2 код преобразуется в аналоговый сигнал в преобразователе коданалог 3 и далее, пройдя сумматор 4,поступает на вход привода 5 в виде сиг 15напа рассогласования, Под воздействиемвходного сигнала привод 5 отбрасываетзадание, приводя в движение объект 6управления, фазовращатель 7 получает20питание от преобразователя аналог-код10 и является датчиком положения объекта 6 управления, в соответствии с перемещениями объекта 6 управления выдает сигнал (с периодом Т), изменяющийсяпо фазе относительно опорных сигналов,вырабатываемых в преобразователе аналог-код 10. Формирователь 8 импульсовв момент перехода выходного сигналафазоврашателя 7 через нулевое значениеформирует один раз эа период Т передний фронт импульса, фиксируя фазу выходного сигнала фазовращателя 7. Выходной сигнал формирователя 8 импульсов через квантователь 9, так же синхронизированный сигналом с преобразователя аналог-код 10, поступает в преобразователь аналог-код 10, считываякод фактического положения объекта 6управления. Преобразователь аналог-код10 обеспечивает непрерывное преобразованче фазы выходного сигнала фазовращателя 7 в код с учетом числа полныхциклов изменения фазы от 0 до 2 П,причем при изменении фазы в одном направлении, значение выходного кода преобразователь аналог-код 10 увеличивается, а при смене направления - уменьшается.В вычислительном устройстве 2 опре 5 Оделяется расс Огласование, т,е. разность(алгебраическая) между кодами заданного (поступает из устройства 1 управления) и фактического (поступает изпреобразователя аналое-код 10) положений объекта 6 управления,Если в известных системах дискретыкодов устройства управления и преобразователя аналог-код равны, то в предлагаемой системе величина дискреты кода На фиг, 2 представлены выходной код 12 устройства управления 1,выходной код 13 преобразователя аналог-код 10 в функции путиэ(в момент+ его значение принято равным нулю, а дискрета кода преобразователя аналог-код Выбрана равной деся 1 и условно) Выходной код 14 Вычисле 1 тсльного устройстВа 2 пути (В момент То его значение становится равным "+25"), выход 15 преобразователя код-аналог 3 в функции Я, причем условно принято, что преобразователь код-аналог 3 преобразует один к одному код в условные единицы аналогового сигнала поэтому в момент 1, на выходе преобразователя код-аналог 3 возникает сигнал величиной +25 единиц, выход 16 фазовращателя 7, обратная связь через фазовращатель 7 начинает работу при положительном направлении перехода через нулевое значение сигнала фаэовращателя 7, т,е. в момент 1 выход 17 формирователя импульсов 8, формирующего перепад напряжения при переходе сигнала фазовращателя 7 через нулевое значение, т.е. в момент 1 сигнал 18 на выходе квантователя 9, моменты 19 формировйпи переднего фронта сигнала квантователя 9 (18) при непрерывном изменении фазы сигнала фазовра 1 цателя 7 внутри периода Т-, аналоговый выходной сигнал 20 блока формирования разности фаз 11 в функции пути 5, принято, что к моменту оего значение нулевое, и также условно принято, что 613 фмаксимальной разности фаз 10 междусигналами 17 и 18 соответствует сигнал,равнь 1 й 10 единицам, а минимальной -0 единиц, сигнал 21 рассогласования навходе привода 5, равный алгебраической сумме сигналов 15 и 20,Система работает следующим образоь5преобразователя код-аналог 10 может,по крайней мере, на порядок превосходитьвеличину дискреты кода задащя.В коде рассогласования, получаемомв вычислительном устройстве 2 (назовем его промежуточным кодом рассогласования), не учтено фактическое положение объекта управления 6, изменяющеесяв пределах дискреты преобразователя аналог-код 10. Его учет производится спомощью квантователя 9, блока формирователя 11 и сумматора 4. Квантователь9 прежде всего необходим для исключениянеоднозначности в считывании кода впреобразователе аналог-код 10 из-завлияния помех, при значении фазы сигналафезовращателя 7, близкой к значению, вызывающему смену кода в преобразователеаналог-код 10. Поэтому импульсы навыходе квантователя 9 всегда появляются во вполне определенные моменты времени внутри периода Т, и между. импульсами на выходах формирователя 8 импульсов 8 и квантователя 9 всегда имеет место разность фаз, величина которойменяется в пределах дискреты преобразователя азлог-код 10 (мексимальнаявеличина разности фаз соответствует ве -личине дискреты преобразователя аналогкод 10, минимальная величина разностифаз стремится к нулю и определяетсяшумами соответствующих аналоговых элементов системы, помехами извне и т.п,). Из этой разности фаз в формирователе 11 формируется аналоговый сигнал рассогласования, пропорциональный фактическому положению обьекте 6 управления внутри дискреты преобразователя аналог-код 10.В сумматоре 4 этот сигнал суммируется с аналоговым сигналом промежуточного рассогласования (его получают из кода промежуточного рассогласовангя с помощью преобразователя код-аналог 3), в результате на входе привода 5 получают полную величину рассогласования, которая уменьшается до нуля (ограничивается шумами соответствующих аналоговых элементов системы) по мере отработки электроприводом 5 заданного положения. Под действием рассогласования электропривод 5 приводит в движение объект 6 управления, под действием сигнала фаза сигнала 16 (фиг. 2) начинает двигаться (на диаграмме 16 от Ф,( к), что приводит к уменьшению разности фаз Ч, (связь между смешением по времени между фронтами сигбпалов 17 и 18 Ь 1 и фазой определяется зависимостью 1 =21 а.т,(Тсигнал 20 изменяется при этом от 0 до 10 единиц, что ведет к уменьшеию сигнала рассогласования 21 (с 25 до 15 единиц). К моменту с Чстановится равной нулю, и тогда момент формирования фронта сигнала квантователя 9 скачкообразно меняется, Это приводит к тому, что вопервых: код преобразователя аналог-код 10 увеличивается на 1 дискрету (код+10"), а во-вторых: разность фаз Чувеличивается с нулевой до максилальной 9 ,с, . Первое приводит к уменьшению вычислительного устройства 2 с+25 до +15" (диаграмма 14), соответственно выходной сигнал преобразователя код-аналог 3 скачком меняетсяс +25 до +15 единиц (диаграмма 15).20 Второе приводит к изменению выходногосигнала блока формировапя разности фаз 11 скачком с -10 до 0 единиц (диаграмма 20). Сигнал же рассогласоваия останется раным 15 единицам, В последующем, по мере изменения разности фазог., до нуля, выходной сигнал формиъ ис 5,рователя сигнала рассогласовая 11 будет изменяться ог 0 до - 10 единиц,что приводит к дальнейшему плавномууменьшению сггнала рассогласовапя с+15 до +5 едииц и т.д. Отработка задания устройства управлеця 1 закончится к моменту, когда алгебраическаясумма преобразователя код - аналог и35 формирователя сигнала рассогласоваия11 (диаграммы 15 и 20) станет равной нулю, что соответствует нулевомусигналу рассогласования на входе электропривода 5 (диаграмма 21). Аннов40 гичные процессы происходят при задании движения в обратнол направлении.Использование изобретения позволяет,обрабатывать основной объем информациицифровой форме без весеия при этом45 в контур пути следящей сстеллы квантования по уровню, свойственного цифровому представчению информации, Тем самым создается потенциальная возможность измененич сигнала рассогласования на входе электропривода 5 в болеешироком диапазоне, особенно в сторонууменьшения сигнала, что важно для достижения высокой точности псхзищионирования и реботы следящей системы в режиме электрического зажима (когдаэлектропривод после окончания отработкизадания остается во включенном состоянии, сохра 1 яя достигнутое положениеи непрерывно восстанавливая его в слч7346 формула изобретения Цифровая следящая система, содержащая вычислительное устройство, первый вход которого соединен с выходом устройства управления, второй вход - с первым выходом преобразователя аналогкод, а выход через преобразователь коданалог - с первым входом сумматора, выход которого через привод подключен ко входу объекта управления, о т л и - ч а ю ш а я с я тем, что, с цепью повышения точности системы, она содержит блок формирования разности Фаз,7чае каких-либо внешних возмущений, в постоянной ротовности к обработке следующего задания, заменяя тем самым механический зажим, имеющий определенные недостатки; возможность смешения достигнутой точки при зажиме механизма, низкое быстродействие и т.п.). 13 8формирователь импульсов, квантовательи фазовращатель, первый вход которогосоединен с выходом объекта управления,второй вход - со вторым выходом преобразователя аналог-код, а выход черезформирователь импульсов - с первымивходами блока формирования разностифаз и квантователя, второй выход которого подключен к третьему выходу преобразователя аналог-код, а выход - ковходу преобразователя аналог-код и второму входу блока формирования разностифаз, выход которого соединен со вторымвходом сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бай Р. О. и др. Управление следящими электроприводами с применениемцифровых устройств. М., "Энергия,1969, с, 26, рис. 8 а.2, Лвторское свидетельство СССР