Устройство для цифрового позиционного управления

СОЮЗ СОВЕТСКИХксииюапнипекРЕСПУБЛИК 05 В 9 605 В 7 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Батоврин Н.А. и др. Цифровыесистемы управления электроприводами.Л., "Энергия", 1977, с, 241.2, Авторское свидетельство СССРВ 618719, кл. С 05 В 7/00, 19761 поототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГОПОЗИЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащееблок задания программы, датчик положения, подключенный выходами к первому входу регулятора положения, первый выход которого через преобразователь кода соединен с входом блокауправления следящим приводом, и первый управляемый делитель частоты, о т"л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности устройства, в него введены второй управляемый дели" тель частоты, реверсивный счетчик, ,блок задания ускорения и сумматор, подключенный. выходами к первым входам первого управляемого делителя частоты, вторые входы которого соединены с выходами второго управляемого делителя частоты, подключенного первы- ми входами ко вторым выходам регула- тора положения, вторыми входами - к выходам блока задания ускореиия, тре" тьими входами - к первому вкоду ус 1- ройства, входы сумматора соединены с выходами реверсивного счетчика, первый и второй выходы блока задания программы соединены со вторым итретьим входами регулятора положения соответственно, а вход блока задания программы. - со вторым входом устройства, третий вход которого подключен ко второму входу преобразователя кода, третьи входы которого соедине.,ны с выходами реверсивного счетчика.1084740 Изобретение относится к цифровымпозиционным устройствам управленияи может быть использовано в различных системах автоматического управления, применяемых в самых различных 5областях промышленности.Известна цифровая система управления, содержащая последовательносоединенные задающее устройство,сравнивающее устройство (сумматор), 10регистр управления, преобразователькод-напряжение, корректирующее устройство, усилительно-преобразовательное устройство, исполнительный двигатель, механически связанный через 15редуктор с кодовым датчиком, выходкоторого подключен к входу сравнивающего устройства и блока синхронизации 11,Недостатком данной системы управления является возможность перерегулирования,так как к исполнительномудвигателю прикладывается напряженйе,, зависящее от величины рассогласования.25Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство,для торможенияпозиционного привода, содержащеепоследовательно соединенные блокзадания программы, регулятор положе З 0ния (первый блок сравнения), управляемый делитель частоты, счетчик, блокуправления следящим приводом (второйблок сравнения, датчик скорости, уси"литель мощности, исполнительный двигатель), датчик пути, выходом подклю"ченный к входу регулятора положения 12 .Недостатками известногр устройстваявляются узкий класс решаемых задач40и сложность технической реализации.Это обусловлено тем, что момент начала торможения определяется моментом равенства оставшегося пути перемещения заранее определенному зна 45чению пути торможения,а поэтому такиеустройства могут быть использованытолько для управления объектами, ве"личина перемещения которых большеудвоенного пути разгона и которыеисключают возможность возникновенияперерегулирования, для точного воспроизведения заданной зависимостифазовых координат системы необходимозадать Ы точек переключения,предварительно рассчитав код координатыкаждой точки; для перехода к новойзависимости фазовых координат систе 2мы необходимо заново рассчитать коды координат каждой точки переключения.Цель изобретения - повышение точности устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство для цифрового лозиционного управления, содержащее блок задания программы, датчик положения, подключенный выходами к первому входу регулятора положения, первый выход которого через преобразователь кода соединен с входом блока управления ,следящим приводом, и первый управляемый делитель частоты, введены второйуправляемьв делитель частоты, реверсивньп счетчик, блок задания ускорения и сумматор, подключенный выходами к первым входам первого управляемого делителя частоты, вторые входы которого соединены с выходами второго управляемого делителя частоты, подключенного первыми входами к вторым выходам регулятора положения, вторыми входами - к выходам, блока задания ускорения, третьими входами - . к первому входу устройства, входы сумматора соединены с выходами реверсивного счетчика; первый и второй выходы блока задания программы соединены с вторым и третьим входами регулятора положения соответственно, а вход блока задания программы - со вторым входом устройства, третий вход которого подключен ко второму входу преобразователя кода, третьи входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство включает блок 1 задания программы, реверсивнцй счетчик 2, элемент ИЛИ 3, блок 4 сравнения, реверсивный счетчик 5, блок 6 сравнения, блок 7 сравнения, коммутатор 8, элемент И-НЕ 9, блок 10 задания ускорения, реверсивный счетчик 11, элемент ИЛИ 12, элемент 13 задержки, реверсивный счетчик 14, элемент ИЛИ 15, элемент И-НЕ 16, элемент 17 задержки, реверсивньп счетчик 18, сумматор 19, преобразователь 20 кода, блок 21 сравнения, усилитель 22 мощности, датчик 23 скорости, исполнительный двигатель 24, объект 25 управления, датчик 26 положения, регулятор 27 положения, второй управляемый делитель 28 частоты, первый управляемый дели-,тель 29 частоты, блок 30,управления следящим приводом.В качестве датчика в устройстве используется пикриментальный датчик. Датчик устанавливается на объекте 5 перемещения. С выхода датчика посту-. пает последовательность импульсов по одному из двух информационных выходов (первому или второму, в за- . висимости от направления движения).В блоке 1 задания программы (ОЗУ) хранятся значения координат точекпозиционирования Х и величины заданного пути разгона Х , Блок 4 сравнения сравнивает эйачение заданной координаты точки позиционирования Х со значением текущей коорди" наты Кт объекта управления и определяет величину рассогласования + (ЬХ),Реверсивный счетчик 2 накаплива ф ет величину текущей координаты, В реверсивный счетчик 2 и 5 информация заносится последовательно. Блок 6 сравнения сравнивает величины за" данного и текущего пути разгона и в момент их равенства формирует сигнал окончания разгона, определяющий момент выхода объекта 25 управления на допустимые значения скорости.30Блок 7 сравнения сравнивает величину рассогласования (ЬХ) и величи- . ну текущего пути разгона и в момент их равенства формирует сигнал начала торможения, Реверсивный счетчик 5 накапливает при разгоне величину текущего пути разгона. Коммутатор.8 подключает выход элемента 3 ИЛИ в зависимости от состояния своего первого и второго входа к одному из своих выходов (см. таблицу) и может быть реализован на микросхемах серии К 155Второй управляемый делитель 28 частоты осуществляет деление последовательности импульсов в режиме разгона и торможения на коэффициент, который задается блоком 10. Блок 10 задания ускорения служит для хране-, ,ния кодов коэффициентов деления.Первый управляемый делитель 29 частоты осуществляет квадратичное.пра образование частоты. Реверсивный счетчик 18 служит для задания кода требуемого значения скорости объекта управления. Сумматор 19 и элемент. И"НЕ 16 предназначены для задания коэффициентов деления управляемого делителя 29 частоты. Преобразователь 20 кода (ЦАП) преобразует цифровой сигнал, например, в аналоговую форму при использовании в качестве датчика скорости тахогенератора постоянного тока. Блок 21 сравнения, усилитель 22 мощности, исполнительный двигатель 24, датчик 23 скорости образуют контур регулирования по скорости. Датчик 26 положения формирует последовательность импульсов текущего положения, которая при перемещении вправо поступает на первый вход реверсивного счетчика 2 и на второй вход при перемещении влево.Блок 10 - это блок памяти с жестким алгоритмом работы, например программные переключатели, иа втором входе "1" элемента ИЛИ разрешает прохождение информации иа информационные входы счетчикаУстройство работает следующим образом.С включением источника питания низким уровнем логического сигнала, поступающего на входы элемента 9 и 16 И-НЕ блокируется задание коэффициентов деления первого и второго. управляемого делителя частоты 28 и29, на вход "Установка нуля" счетчиков 2, 5 и 18 поступает положительный импульс,. устанавливающий их в нулевое состояние,. а с небольшой задержкой в счетчики 11 и 14 отрицательным импульсом, поступающим на их входы,записывается информация с выходовэлементов И-НЕ 9 и 16, Поскольку на управляющих входах элементов И-НЕ 9 ,и 16 низкий уровень (блокирования), то на всех их выходах единицы, чтосоответствует коэффициенту деления, равному единице..В соответствии с алгоритмом рабо. ты устройства блоком 1 задания программы по- команде от внешнего устройства осуществляется задание координаты требуемой позиции Х и величины заданного пути разгона Х , поступающие на первые входы блока 4 и 6 сравнения соответственно, Предположим, что Х 3 2 Хп, а на выходе блока 10 заданияускорения все единицы, что3 Зпрксоответствует коэффициенту деления управляемого делителя 28 частоты, равному единице. В результате сравнения заданной координаты точки пози" ционирования Х 5 с величиной текущей координаты Х, поступающей с выхода реверсивного счетчика 2, на вы-ходе блока 4 сравнения появится код величины разности, знак которой определяет направление перемещения объект та 25 управления и поступает на пер вый вход преобразователя 20 кода.Абсолютная величина разности (ДХ) поступает на первый вход блока 7 сравнения, на второй вход оторого поступает величина текущего значения пути разгона Х,1 , равного в нулевой момент временй нулю. В результате их сравнения на выходе блока 7 сравнения появится низкий уровень сигнала управления коммутатором 8.В блоке 6 сравнения сравниваются величины заданного Х и текущего Х пути разгона. В результате на вьмоде блока 6 сравнения появится низкий уровень. Таким образом, на вхо- О де коммутатора 8 устанавливается код 00, соответствующий подключению выхода элемента ИЛИ 3 к своему первому выходу, что соответствует режи-, му разгона. Поступающая ф 1 ф от внешнего устройства на вход элементов И-НЕ 9 и 16 снижает блокировку, а положительный уровень, поступающий на второй вход преобразователя 20кода осуществляет задание первой ступени скорости объекта 25 управления (высокий уровень на втором входе преобразователя хранится до момента поступления первого импульса на счетный вход счетчика 18). В резуль- И тате на выходе блока 21 сравнения появляется разностный сигнал, приводящий в движение объект 25 управления в соответствии с определнным блоком 4 сравнения направлением пе О ремещения. Датчик 26 положения в зависимости от действительного направления перемещения объекта 25 управления формирует последовательность импульсов по,одному из своих выходов, например по первому. Импульсы от датчика положения поступают на вход "Прямой счет" счетчика 2, увеличивают его содержание и через элемент ИЛИ 3, первый выход коммутатора поступают на вход"Прямой счет" счетчика 11. Так как в счетчике 1 записаны все единицы, то первый импульс на его счетном входе формирует на выходе "Прямой перенос" Р 1 отри цательный импульс, который поступаетвмна вход Прямой счет счетчика 14 и с небольшой задержкой осуществляет за" пись коэффициента деления, хранящегося в блоке 1 О задания ускорения. Поскольку в счетчике 14 записаны все единицы, то первый импульс на. егоивходе Прямой счет проходит на выход ,Прямой перенос Р 1, который постулаетна вход Прямой счет счетчика 18 и устанавливает в нем число равное единице (код 00001), что соответствует первой ступени задания скорости, Код 00001 поступает на третий вход преобразователя 20 кода и на первый, второй входы сумматора 19, выполняющего функцию умноаения на два (а х 2). Результат умножения росредством элемента 16 И-НЕ инвертируется и поступает на информационные входы АоАн счетчика 14, и задержанным импульсом с выхода элемента 17 задержки записывается в счетчик 14. По мере перемещения объекта 25 управления последующие импульсы отдатчика 26 полоаения аналогичным об-, разом проходят через элемент ИЛИ 3, коммутатор 8 и счетчик 11 на вход . "Прямой счет" счетчика 14. В момент прихода четвертого импульса на выходе переноса Р 1 счетчика 14 появляется второй импульс, который устанавливавает в счетчике 18 код 000010, соответствующий второй ступени скорости перемещения объекта 25 управления и коду 1 1011 на входах АоАп счетчика 14 и,с небольшой задеракой осуществляет параллельную запись в счетчике 14 кода 11011, В этом случае импульс переноса на выходе Р 1 счетчика 14 появится в момент поступления девятого импульса на его счетный вход. Импульс переноса поступает на счетный вход ".Прямой счет" счетчика 18 и устанавливает в нем число 00011, соответствующее третьей ступени задания скорости объекта 25 управления. После умножения на 2 числа,О0011 и его инвертирования на входы АоАп счетчика 14 поступает число 11001, которое заносится в счетчик 14 третьим импульсомс вьмода переноса. Четвертая ступень задания скорости перемещения объекта 25 управления будет установлена в момент прихода 16-го .импульса на счет ный вход счетчика 14, патая - в момент прихода 25-го, шестая - в момент прихода 36-го, седьмая - в момент прихода 49-го и т,д,1084740 Состояние входов Вход коммутатора аваев 2 0 2 Торможе- ние 1 Разгон. вход к выхо- ду Постояннаяскорость 7В момент равенства величины те кущего пути разгона Х 1 Лвеличине заданного значения пути разгона Х на выходе блока 6 сравнения устанавливается высокий уровень, который 5 отключает третий вход коммутатора 8 от его выходов, что соответствует переходу объекта 25 управления на режим движения с постоянной скоростьк Импульсы от датчика 26 положения проО должают поступать на счетный вход счетчика 2 и в момент равенства оставшейся величины перемещения теку щему пути разгона, на выходе блока 7 появляется высокий уровень, который подключает выход элемента ИЛИ 3,. ко второму выходу коммутатора 8, Начинается режим торможения, который проходит в обратной последовательности режиму разгона, Если же вели-. 2 О чина перемещения меньше либо равна удвоенному заданному пути разгона, то движение объекта 25 управления происходит без движения с постоянной скоростью по треугольному :закону изменения скорости.зЕсли же коэффициент деления управляемого делителя 28 частоты больше единицы, то это приводит к уменьшению ускорения объекта 25 управле" ЗО .ния.В предлагаемом устройстве переход к новому соотношению фазовых координат достигается посредствомизменения коэффициента деления второго управляемого делителя частоты ивеличины заданного пути разгона, воэ"можность перемещения на величину меньше либо равную удвоенной величинезаданного пути перемещения позволяетпри воэникновенйи перерегулированияотрабатывать его величину. П р и м е ч а н и е. Х - безразлично какоесостояние.