Цифровая система для позиционногорегулирования

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЗЬСТВУ нц 824147 Ф е 1(51 М , э 6 05 В 19/18 с присоединением заявки йо,Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий. Украинский государственный проектный ин г гуг "-":1 М(54) ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОЗИЦИОННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯИзобретение относится к авгомагическому управлению и регулированию элекгропривода и предназначено для точной отработки рабочим органом заданного перемещения.Известна цифровая система авто- магического регулирования, содержа- . щая последовагельносоединенные усгройсгво сравнения,. триггер знака, .реверсивный счетчик, преобразовагель код-аналог, суммирующий усилитель, привод и преобразователь аналогкод 11 .Недостатком системы является невысокая точность позиционирования вследствие отсутствия эффекгивного торможения привода при отработке заданных перемещений.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является по. зиционная система регулирования, содержащая сумматор, первый вход когорого соединен с блоком задания перемещения, а второй вход - с выходом реверсивного счетчика импульсов, и последовательно соединенные цифро" аналоговый преобразователь, блок регулирования и двигатель, вал которого механически связан с импульсным датчиком положения, выход которого через формирователь импульсов соединен с входом реверсивного счетчикаимпульсов.В этой системе для определенияположения механизма служит реверсивный счетчик с блоком формированияимпульсов, поступающихог датчикаперемещенйя. Блок формирования им О пульсов служит также для определениянаправления вращения. Полученноев сумматоре рассогласование междузаданным и факгическим положениемпреобразуется в цифроаналоговом преобразовагеле в аналоговую величинуи через нелинейный преобразовагельподаегся иа вход аналоговой сисгеьыуправления скоростью привода с подчиненным конгуром регулированиятока элекгродвигагеля 21 .2 О Однако устройство имеет невысокуюточность, вызванную зависимостью погрешносги позиционирования сисгемыот нестабильности ее элеменгов.Цель иэобрегения - повышение гоч .ности сисгеьк.Указанная цель достигается гем,что в нее введены последовательно,соединенные функциональный преобразователь, кодчасгога, блок ограниче- ЗО ния разносгной частоты и интегратор,выход которого соединен со входомцифроаналогового преобразователя,причем выход формирователя импульсовподключен к второму входу блока ограничения разностной частоты, а выход сумматора - к входу функционального преобразователя код-частота,При этом функциональный преобразователь код-частота содержит генератор эталонных частот, первый выход которого через первый и второй одноканальные ключи подключен к первому и второму входам реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения кодов и с информационным входом первого многоэ канального ключа, управляющий вход которого подключен к первому выходу первого блока сравнения кодов, а выход - к первому нходу линейного преобразователя код-частота, второй вход 20 которого содинен с выходом второго многоканального ключа, третий вход - с вторым выходом генератора эталонных частот, а выход - с выходом преобразователя и через третий и четвер тый одноканальные ключи - соответственно с первым и вторым входом третьего реверсивного счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу второго блока сравнения кодов, ,второй вход которого соединен с входом преобразователя, с вторым входом первого блока, сравнения кодов и с информационным входом второго многоканального ключа, первый выход - с управляющими входами второго и четвертого одноканальных ключей, а второй ныход - с управляющими входами первого и третьего одноканальных ключей, причем второй выход первого блока сраннения кодов подключен к 40 управляющему входу второго многоканального ключа.На фиг. 1 приведена блок-схема цифровой системы для позиционного регулиронания, на фиг.2 - то же, 45 функционального преобразователя код-частота.Система содержит блок 1 задания перемещения, сумматор 2, первый ренерсивный счетчик 3 импульсов, функциональный преобразователь 4 кодчастота, блок 5 ограниченияразностной частоты, Формирователь 6 импульсов, интегратор 7, цифроаналоговый преобразователь 8, блок 9 регулирования, двигатель 10, импульсный датчик 11 положения.функциональный преобразователь код-частота содержит генератор 12 эталонных частот, первый"четвертый ключи 13-16первый и второй много-канальные ключи 17 и 18, второй и третий реверсивные счетчики 19 и 20 импульсов, первый и второйблоки 21 и 22 сравнения кодов и линейный преобразователь 23 код-частота. 65Система работает следующим образом.В исходном состоянии на выходеблока 1 задания перемещения код заданного положения 5 з равен нулю.Первый реверсивный счетчик 3 импульсов и интегратор 7 наход тся в нулевом состоянии, сигнал задания скорости О на выходе цифроаналоговогопреобразователя 8 ранен нулю и двигатель 10 электропринода находится всостоянии покоя.Введенный в блок 1 задания Перемещения код заданного положения подается на первый вход сумматора 2, Навыходе сумматора 2 возникает код рассогласованияа 5 , Кода 5 подается нанход функционального преобразователя4, на выходе которого при этом возникают импульсы, следующие с частотойГ, величина которой пропорциональнакоду ошибки. Импульсы частоты 1 поступают на первый вход блока 5 ограничения разностной частоты. На еговыходе .возникают импульсы, частотаследования которых не превышает некоторого максимального значения Ь 1 иопределяемого заданным темпом разгона электропривода. Вырабатываемые .блоком 5 импульсы суммируются в циф-.ровом интеграторе 7, выходная величина которого М преобразуется в цифроаналоговом преобразователе 8 и напряжение задания скорости О, котороеподается на вход блока регулирования,управляющего скоростью двигателя 10.При этом двигатель 10 начинает разгоняться, импульсный. датчик 11 перемещения начинает выдавать импульсы,частота следования которых пропорциональна скорости вращения п двигателя.Эти импульсы через формирователь бимпульсов подаются на второй входблока 5 и являются сигналом обратнойсвязи н цифровом контуре регулирования скорости.Импульсы с выхода формирователяб импульсов подаются также на входпервого реверсивного счетчика 3 импульсов, производящего их алгебраи-ческое суммирование При этом код 5 срна выходе счетчика 3 представляетсобой фактическое положание механизма и является сигналом обратной связи в цифровом контуре регулированияположения,Разгон электропривода продолжается до тех пор, пока частота импульсов, поступающих с формирователя бне станет равной Гэ, а движениена установившейся максимальной скорости будет иметь место в том случае,если к моменту окончания разгонавеличина рассогласования по положению а 5 превышает некоторое значениеа 5 м, соответствующее максимальномузначению задающей частоты 1 А,.В процессе отработки заданного перемещения величина рассогласованияпоположению ь 5, а следовательно, и величина. задающей частоты ГЬ уменьшаются. При достижении соотношения Г ( 1 знак разностной частоты становится отрицательным и интегратор 73 Рработает в режиме вычитания импульсов, Код Мна выходе интегратора, а следовательно, и сигнал задания скорости Она выходе цифроаналогового преобразователя уменьшается и электропривод замедляется. При достижении величиной 5, значения равного 5 рассогласование становится равным нулю и электропривод останавливается в заданном положении.Реализацию оптимальной тахограммы торможения электропривода обеспечивает функциональный преобразователь код-частота, работающий следующим образом.В исходном состоянии реверсивные счетчики 19 и 20 находятся в нулевом положении, а сигнал рассогласования Ь 5 равен нулю. Гри этом на первом и втором выходе второго блока 22 сравнения кодов имеются нулевые сигналы, которые подаются на управляющие входы одноканальных ключей 13 и 14 и запрещают прохожцение импульсов эталонной частоты Ф с первого выхода генератора 12 на входы счетчика 19 На первом выходе первого блока 21 сравнения кодов имеется .единичный сигнал, открывающий многоканальный ключ 17, а на втором выходе имеется нулевой сигнал, закрывающий многоканальный ключ 18. Так как код, записанный в реверсивном счетчике 19 Ми код Ь 5, поступающие через указанные многоканальные ключи на вход линейного преобразователя 23 код-частота, равны нулю, то на выходе последнего сигнал также равен нулю.При появлении отличного от нуля . сигнала Ь 5 на втором выходе блока 22 возникает единичный. сигнал, открывающий одноканальный ключ 13, и на первый вход счетчика 19 поступают импульсы первой эталонной частоты Г. С этого момента код М на выходе счетчика 19 начинает увеличиваться. Этот код через многоканальный ключ 17 подается на вход преобразователя 23, в результате чего на выходе последнего возникают импульсы, следующие с частотой 2, ЯЬ (4)3 В дальнейшем, начиная с моментавремени с, соотношение (4) сохраня 20 ется при любом изменении кода Ь 5 относительно значения, зафиксированного в момент времени 1. При увеличении кода Ь 5 работа блока аналогична,При уменьшении кода д 5 единичный25 сигнал появляется на первом выходеблока 22 и импульсы частот Г ипоступают через одноканальные ключи14 и 16 на вторые входы соответст-венно счетчиков 19 и 20, уменьшая30 их содержимое, пока не достигаетсяравенство Ь 5 = М,В процессе торможения,при уменьшении кода рассогласования Л 5, задающая частота снижается в соответствиис выражением (4). При этом скоростьэлектропривода изменяется линейново времени с постоянным заданным замедлением. Такой процесс торможенияпроисходит до тех пор, пока величина рассогласования д 5 не станет меньше кода М на выходе счетчика 19. Сэтого момента времени на втором выходе блока 21 появляется единичныйа на первом - нулевой сигнал, благодаря чему на вход линейного преобра 45 зователя 23 код-частота подаетсякод д 5, а задающая частота Г изменяется пропорционально коду д 5 в соответствии с выражением50 - ЬБ, (5)Ъ,кПереход с параболического на линейный участок характеристики функционального преобразователя код-частота обеспечивает высокое качествопереходного процесса системы, а,следовательно, и точность позиционирования. При достижении величиной5 значения, равного 5 З, величинарассогласования становится равнойРЯ нулю и электропривод останавливается,Такнм образом, предлагаемая цифровая система позиционного регулирования обеспечивает высокую точностьпозиционирования при оптимальной65 тахограмме торможения электропривоца. М 1(1) где Е . - вторая эталонная частота,К - регулируемый коэффициент,линейно возрастающий во времени.Импульсы частоты Г поступают через одноканальный ключ 15 на первый вход счетчика 20, выходной код которого М также начинает увеличиваться. В момент времени с, когда достигается равенство кодов М 2 и л 5, на втором выходе блока 22 появляется нулевой сигнал и подача импульсов .частоты У на первый вход счетчика 19 и частоты Г на первый вход счетчика 20 прекращает .я. При этом в счетчике 19 фиксируется числой, Г 4 С, (2) а в счетчике. 20 числой 2 Ь З 2(3)Совместное решение уравнений (1)- (3) даетВ случае применения системы, обладающей высоким быстродействием и повышенной точностью позиционирования, например в металлургическом приводе .нажимных винтов клетей, либо в системах безупречной подачи проката под порезку, значительно повышаются производительность оборудования в целом при высокой экономии металла, что дает значительный технико-экономический эффект.Формула изобретения1. Цифровая система для позиционного регулирования, содержащая сумматор, первый вход которого соединен с блоком задания перемещения, а вто.рой вход - с выходом первого реверсивного счетчика импульсов, и последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, блок регулирования и двигатель, вал которого механически связан с импульсным датчиком положения, выход которого через Формирователь импульсов соединен с входом первого реверсивного счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы, в нее введены последовательно соедйненные функциональный преобразователь код"частота, блок ограничения разностной частоты и интегратор, выход которого соединен.со входом цифроаналогового преобразователя, причем выход Формирователя импульеов подключен к второму входу блока Ограничения разности частоты, а выход сувматора - к входу Функционального преобразователя код-частота,2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что функциональный преобразователь код-частота со-. держит генератор эталонных частот,первый выход которого через первыйи второй одноканальные ключи подключены к первому и второму входам реверсивного счетчика, выход которогосоединен с первым входом первогоблока сравнения кодов и с информационным входом первого многоканального ключа, управляющий вход которого подключен к первому выходу первого блока сравнения кодов, а выход -к первому входу линейного преобразователя код-частота, второй вход которого соединен с выходом второгомногоканального ключа, третий вход -с вторым выходом генератора эталон 15 ных частот, а выхбд - с выходомпреобразователя и через третий ичетвертый одноканальные, ключи - соответственно с первым и вторым входом третьего реверсивного счетчика2 О импульсов, выход которого подключенк первому входу второго блока сравнения кодов, второй вход которогосоединен с входом преобразователя,с вторым входом первого блока сравнения кодов и с информационным входом второго многоканального ключа,первый выход - с управляющими входа"ми второго и четвертого одноканального Ключей, а второй выход - суправлякщими входами первого и третьего одноканальных ключей, причемвторой выход первого блока сравнениякодов подключен к управляющему входувторого многЬканального ключа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство, СССР9546855, кл. О 05 В 19/20, 1973.2. Гарнова В.К. и др. Унифицировачные системы автоуправления элект 40 роприводом в металлургии. М "Металлургия", 1977, с. 98 (прототип).824147 Составитель Г.Нефедовадактор Ъ.й 4 шкина . Техред ЕГаврилешко Корректор М.Шароши ака ПП ",Патент 1 ф, г. Ужгор Фили ул. Проектная 08/68 Тираж 940ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений и о 3035; Москва, Ж, Раушская Подписимитета СССРкрытийнаб., д. 4/5