Аналого-цифровой регулятор

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР Изобретение относится к автома тическому управлению и может быть использовано в устройствах для регулирования различных параметров с любыми типами исполнительных механизмов. 5Известен цифровой регулятор, содержащий датчик и преобразователь входного сигнала, на выходе которого формируются широтно-модулированные импульсы, пропорциональные отклоне ф нию действительной частоты вращения от заданной в такте измерения, генератор, два элемента И, счетчик с элементом фиксации переполнения, арифметический блок, блок переключения уп ф равляющего сигнала, формирователь сигнала перезаписи, триггер и усилитель выходного сигнала 11.Недостатком данного регулятора является узкая область применения вследствие отсутствия возможности изменять вид регулировочной характетистики,2Наиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровой регулятор, содержащий формирователь сигнала управления, задающий регистр, разрядные выходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с первым выходом блока управления, а выходы - с установочными входами реверсивного счетчика, и последовательно соединенные датчик обратной связи и аналого-цифровой преобразователь 2.Недостатком известного регулятора является отсутствие воэможности корректировать регулировочную характеристику с целью, например, получения характерных изломов (зоны нечувствительности, насыщения и т.д.)Цель изобретения - расширение функциональных возможностей регулятора.Указанная цель достигается тем, что в .регулятор введены первый и второй элементы ИЛИ, генератор импуль894667 сов, первы последовательно соединен 1 пде элемент ппержкн и формирователь импульсов, вторые последовательно соединенные элемент задержки и формирователь импульсов, управляемый ключ и третий формирователь импульсов, вход которого подключен к знаковому выходу реверсивного счетчика и входу блока управления, а выход - через управляемый ключ - к первому входу формирователя сигнала управления и через второй элемент ИЛИ - к вторым входам первого и второго формигователей импульсов, второй вход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым выходом блока управления, а выход - с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к вы.ходу второго формирователя импульсов, третий вход - к выходу генератора импульсов, а выход - к вычитающему входу. реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом первого Формирователя импульсов, причем первый выход блока управления подключен к управляющему входу ключа и к второму входу второго элемента ИЛИ, второй выход - к входу первого элемента задержки и к второму входу формирователя сигнала управления, третий выход - к входу генератора импульсов, а четвертый выход - к входу второго элемента задержки и к третьему входу формирователя сигнала управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами регулятора.На фиг. 1 приведена блок-схема регулятора; на фиг. 2 - регулировочная характеристика в общем виде; на фиг. 3 - временные диаграммы работы регулятора.Регулятор содержит датчик 1 обратной связи, аналого-цифровой преобразователь 2, первый элемент ИЛИ 3, задающий регистр 4, элементы И 5, реверсивный счетчик б, первый и второй формирователи 7 и 8 импульсов, первый элемент 9 задержки, генератор 10 импульсов, второй элемент 11 задержки, блок 12 управления, второй элемент ИЛИ 13, третий формирователь 14 импульсов, управляемый ключ 15 и формирователь 1 б сигнала управления.На фиг. 2 приняты следующие обозначения;У - длительность управляющего импульса в цикле работы регулятора на первом и втором выходах; 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4Х о - максимальная заданная велипахчина регулируемого параметра;, 616 к тп 1 иХ -Хд - зона нечувствительности;Уц - минимальная длительностьуправляющего импульса при Х)Х напервом выходе регулятора;Уд - минимальная длительностья суправляющего импульса при ХсХ,1 навтором выходе регулятора.На фиг. 3 приняты следующие обозначения: сигналы на первом, втором,третьем и четвертом выходах блокауправления соответственно 17, 18, 9и 20; сигнал на выходе знакового разряда реверсивного счетчика - 21, сигналы управления на первом и.второмвыходах формирователя сигнала управления -у и у"Регулятор работает следующим образом.На первом выходе блока 12 управленияформируется сигнал цикла работы регулятора, определяющий периодичностьего работы,По сигналу с первого выхода блока12 управления прямой код Хъа из регистра 4 через элементы И 5 переносится в реверсивный счетчик6 и одновременно запускается аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2,Импульсы с выхода АЦП 2 через элемент ИЛИ 3 поступают на вычитающийвход реверсивного счетчика 6, в котором после завершения операции аналого-циФрового преобразования запиоксан код Х ад 1тек, где Х тек число импульсов, соответствующее текущему значению регулируемой величины в 1-том цикле работы регулятора.После завершения операции аналогоцифрового преобразования в АЦП 2 вблоке 12 управления формируется импульс конца преобразования, которыйв зависимости от состояния знаковогоразряда реверсивного счетчика 6, сое"диненного со входом блока 12 управления, появится либо на втором, либона третьем выходе блока 12 управления.юнакПервый случай; ХЪ,-Х т 0.При этом код в реверсйвном счетчике сменится на обратный в процессепреобразования и знаковый разряд -в состоянии логической "1". Импульсконца преобразования появляется навтором выходе блока 12 управления,устанавливая первый выход формирова"теля 16 сигнала управления в состоя"ние "Включен" (Формируя передний фронт импульса у 1 на первом выходе) и запуская элемент 9 задержки. Через интервал времени, определяемый элементом 9 задержки, запускается Формирователь 7 импульсов, с выхода которого импульсы фиксированной частоты с требуемым значением периода Трб(период импульсов определяется характером участка пропорциональности выходной характеристики регуляторагваХпри Х тХа и параметрами аналогоцифрового преобразователя) поступают на суммирующий вход реверсивного счет" чика 6, При поступлении и-го импульса с выхода Формирователя 7 (и=ах=Х е-Хз) код в реверсивном счетчике 6 сменится на прямой; знаковый разряд переключится в состояние логического "0", При этом Формирователь 14 Формирует импульс, который, проходя через ключ 5, устанавливает первый выход формирователя 6 сигнала управления в состояние "Выключенф, формируя задний Фронт импульса у. Одновременно с выхода формирователя 14 через элемент ИЛИ 13 останавливается работа формирователя 7 импульсов.есхВторой случай; Хзд-Х, ) О.При этом прямой код в реверсивном счетчике 6 сохранится в процессе преобразования и знаковый разряд - в состоянии логического "О". Импульс конца преобразования появится на третьем выходе блока 12 управления, запуская генератор 1 О импульсов. С выхода генератора 10 импульсов импульсы высокой частоты (число импульсов определяется величиной зоны нечувствительности Х -Х иЪаЬапараметрами преобразователя 2, ачастота - минимальньм временем опроса зоны нечувствительности) черезэлемент ИЛИ 3 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 6,При этом возможны два случая.При поступлении заданного числаимпульсов прямой код в счетчике 6сменится на обратный и знаковый разряд - в состоянии логической "1",Следовательно, значение Х регули 1 текруемой величины находится внутри зоны нечувствительности и импульсы1 1у и у на выходах Формирователясигнала управления не Формируются.При поступлении заданного числаимпульсов прямой код в счетчике 6сохранится и знаковый разряд - в состоянии логического "О". В момент окончания работы генератора 10 импульсов на четвертом выходеблока 12 управления появится импульс,который поступает на Формирователь ф 16, Второй выход Формирователя 16устанавливается в состояние "Включен"(передний фронт импульса уц ). Одновременно запускается элемент 11 задержки и через интервал времени, определяемый элементом 11 задержки,запускается Формирователь 8 импульсоз, с выхода которого ймпульсытребуемого периода Т е через элемент ИЛИ 3 поступают на вычитающий ф вход реверсивного счетчика 6. Периодимпульсов Т рая определяется характером участка пропорциональности выходной характеристики регулятора притра хХ тЕх (Хлад и параметрами преобразо вателя 2. При этом периоды импульсовТр 5 и Ттрр не равны при различных углах наклона пропорциональныхучастков регулировочной характеристики, При поступлении о-ного импуль са с выхода формирователя 8 (щ=аа=Ха,-Хтх -Х гр где Х гн - числоимпульсов в пачке) код в реверсивномсчетчике 6 сменится на обратньп, знаковый разряд переключится в состоя- ЗФ ние логической "1" и импульс с формирователя 14 проходит через ключ15 на Формирователь 6 сигнала управления, второй выход которого установится в состояние "Выключен" (задний фронт импульса у" ). Одновременно импульс с выхода формирователя14 через элемент ИЛИ 13 останавливает работу формирователя 8 импульсов.При формировании сигналов управления у и уи возможны случаи, когда на первом выходе блока 12 управления появляется сигнал нового циклаработы регулятора, а задний фронтимпульса у (или у") еще не сформирован. В этом случае в реверсивномсчетчике 6 устанавливается код Хз дтаЭ О )а формирователи 7 или 8 импульсов отключаются сигналом с первого выходаблока 12 управления через элементИЛИ 13. Одновременно сигнал с первого выхода блока 12 управления поступает на управляющий вход ключа 15, запрещая прохождение импульсов с выхода формирователя 14 на вход формирователя 16 сигнала управления, предотвращая сброс импульса у на первом выходе при установке кода Х а,елав новом цикле работы регулятора. Так894667 реализуется режим ограничения 1 насыщения), когда на первом нли втором выходах формирователя 16 действует постоянный сигнал управления работой исполнительных механизмов.Использование предлагаемого регулятора позволяет удовлетворить требования по обеспечению регулирования широкого класса объектов, что обеспечит получение определенного технико-экономического эффекта. 10 Формула изобретения 15Аналого-циФровой регулятор, содер" жащий формирователь сигнала управления,. задающий регистр, разрядные вы.ходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И, уу вторые входы которых соединены с первым выходам блока управления, а выходы - с установочными входами реверсивного счетчика, и последовательно соединенные датчик обратной связи у и аналого-цифровой преобразователь, о т л и ч а ю щ и й с я темчто, с целью расширения функциональных возможностей регулятора, в него введены первый и второй элементы ИЛИ, генератор импульсов, первые последовательно соединенные элемент задержки и формирователь импульсов, вторые последовательно соединенные элемент задержки и формирователь импульсов, управляемый ключ и третий формирователь импульсов, вход которого подклн- чен к знаковому выходу реверсивногосчетчика и входу блока управления,а выход - через управляемый ключ -к первому входу формирователя сигнала управления и через второй элементИЛИ - к вторым входам первого и второго формирователей импульсов, второйвход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым выходом блокауправления, а выход - с первым входомпервого элемента ИЛИ, второй входкоторого подключен к выходу второгоформирователя импульсов, третий вход -к выходу генератора импульсов, а выход - к вычитающему входу реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, причем первыйвыход блока управления подключен куправляющему входу ключа и к второмувходу второго элемента ИЛИ, второйвыход - к входу первого элемента задержки и к второму входу формирователя сигнала управления, третий выход - к вХоду генератора импульсов,а четвертый выход - к входу второгоэлемента задержки и к третьему входу формирователя сигнала управления, первый и второй выходы которогосоединены соответственно с первыми вторым выходами регулятора,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 732810, кл. 6 05 В 11/26, 1977.2. Авторское свидетельство СССРИ 37 В 804, кл. 0 05 В 15/02, 1971