Цифровая следящая система

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик р 11962845(23) Приоритет 6 05 В 11.,4 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(14) ЦИФРОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА Изобретение относится к автоматике, в частности к .системам автоматического управления объектами срегулированием скорости и величиныперемещения, и может найти применение при автоматизации металлорежущихстанков и прокатных станов.Известно импульсно-фазовое устройство для программного управления,содержащее генератор импульсов, блокисложения и вычитания, делители часто,ты, Фазовый дискриминатор, двигатель,вал которого механически связан сдатчйком обратной связи 1,Недостатком данного устройства являются низкие надежность и точность.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является цифровой следящий привод, содержащийгенератор импульсов, первый выходкоторого подключен к первому нходублока управления, последовательносоединенные первый элемент И, первыйсчетчик-делитель, первый Формирова"тель, первый фазовый дискриминатор,усилитель мощности и исполнительныйдвигатель, вал которого механическисвязан с тахогенераторОм, выход которого подключен к второму входуусилителя мощности и с датЧиком положения, ныход которого через второйформирователь соединен с вторым входом первого фазового дискриминатора,а также последовательно соединенныевторой элемент И, второй счетчик-делитель, фильтр и усилитель-преобразо.ватель, выход которого подключен квходу датчика положения 2) .Недостатками известного приводаявляются низкая точность вследствиебольшой неравномерности перемещенияпри больших величинах кода задания,а также узкая область применениявследствие жестких требований к элементной базе и невозможности управления параллельным кодом,Цель изобретения - повышениеточности и расширение функциональ.ных возможностей системы.Указанная цель достигается тем,что в систему введены первый и второй ключи, третий и четнертый элементы И, элемент ИЛИ, последовательносоединенные третий Формирователь,второй Фазс-.ый дискриминатор, преобразоатель , за-код, блок индикации,последовательно соединенные третийключ, третий счетчик, первый дешифратор и последовательно соединенные30 четвертый счетчик и нторой пешифра30 ным входом четвертого счетчика,счетный вход которого соединен с 15первым входом третьего счетчика,второй и третий входы которого подФключены соответственно к четвертомуи пятому выходам блока управления,причем второй вход третьего ключа дОсоединен с вторыми входами первогои второго элементов И и с вторым выходом генератора импульсов, а третийвход - с выходом первого дешифратора и с третьими входам первого ивторого ключей, выходы второго счетчика-делителя и второго Формировате"ля подключены соответственно к входутретьего формирователя и к второмувходу второго фазового дискриминатора, а третий выход генератора импульсов подключен к второму выходу преобразователя фаза-код.О На фиг.1 приведена блок-схема цифрового следящего привода; на фиг.2временные диаграммы работы элементовпривода.На фиг,1 и 2 приняты -следующиеобозначения: генератор 1 импульсов,первый элемент И 2, первый счетчик. делитель 3, первый формирователь 4, 40второй элемент И 5, второй счетчикделитель б, фильтр 7, усилитель-пре. - ,образователь 8, датчйк 9 положения,второй формирователь 10, первый фазовый дискриминатор 11, усилитель 12 45мощности, исполнительный двигатель13, тахогенератор 14, блок 15 управления, первый ключ 16, второй ключ17, третий ключ 18, третий счетчик19, первый дешифратор 20, четвертый 5 Осчетчик 21, второй дешифратор 22,третий и четвертый элемент И 23 и 24,элемент ИЛИ 25, трзтий формирователь26, торой фазовый дискриминатор 27,преобразователь 28 фаза-код, блок29 индикации, первый, второй и третийвыхода 30"32 генератора импульсов,второй, третий, четвертый и пятыйвы.оды 33-36 блока управления, выходы 37 и 38 первого и второго ключей,выходы 39 и 40 первого и второго элементов И, выходы 41 и 42 первого ивторого счетчиков-делителей, выход43 первого формирователя 43, выход44 фильтра, выход 45 усипителя-пре-.образователя, выход 46 датчика поло тор, выход которого подключен к пер-вым входам первого, второго и третьего ключей, выходы первого и второгоключей соединены соответственно спервыми входами первого и второгоэлементов И, а вторые входы - с вторым и третьим выходами блока управления и первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входыкоторых подключены соответственно кпервому и второму входам первого фазового дискриминатора, а выходы - кпервому и второму входам элемента ИЛИ, выходом соединенного с установочжения, выход 47 второго формирователя, выход 48 первого фазового дискриминатора, выход 49 усилителя мощности, выход 50 исполнительнэго двигателя, выход 51 тахогенератора, выход 52 третьего ключа, выход 53 третьего счетчика, выод 54 первого дешифратора, выход 55 четвертого счетчика, выход 56 второго дешифратора, выходы 57 и 58 третьего и четвертого элементов И, выход 59 элемента ИЛИ, выход 60 третьего формирователя, выход 61 вторэго фазового дискриминатора, выход 62 преобразователя фаза-код.Привод работает следующим эбраэом.В исходном состоянии на выходах 133-36 блока 15 управления сигналы отсутствуют, на выходах 37 и 38 клю" чей 16 и 17 - лэгическая 1, импульсы генератора 1 с выхода 30 через элементы И 2 и 5 поступают на входы счетчиков-делителей 3 и б, коды которых ИЗ и Иб изменяются син фазис, фазовый сдвиг между импульсами на выходах 43 и 47 равен нулю, на выходе 48 фазового дискриминатора 11 напряжение равно нулю, двигательнеподвижен, Импульсы 43 и 47 поступают периодически с частотой питания датчика положения р=Й/Н, где Г частота генератора 1 по выходу 30; Н - емкость счетчиков-делителей 3 и б.Коды счетчиков 19 и 21 равны нулю, на выходе 54 дешифратора 20 логический 0, а на выходе 56 дешифратора 22 - логическая 1, ключ 18 закрыт, на выходе элемента ИЛИ 25 - логический О. При управлении приводом унитарным кодом и при условии, что на выходе 56 дешифратора 22 появляется логический 0 при коде счетчика И1, установкой логической ф 1 на выходах 33 или 34 блока 15 выбирают направление перемещения, на его выходе 36 устанавливают код Ив=1, а по выходу 35 бло. ка 15 управления задают частоту следэвания импульсов, равную скорэсти перемещения. Импульсы с выхода 35 синхронизируются частотой генератора 1 и поступают на вторэй вход счетчика 19, на третьем входе которогоустановлен код ИЗЬ =1.По заднему фронту каждого импульса с выхода 35 производится запись кода Ыь в счетчике 19.Пусть на выходе 33 блока 15 управления установлен логический .0, а на его выходе 34 - логическая 1 (соответствует перемещению Впе" ред) . После записи кода задания в . счетчик 19 на выходе 54 дешифратора 20 появляется логическая 1, а на выходе 38 ключа 17 - логический 0, элемент И 5 закрывается для прохождения импульсов генератора 1 на вход счетчика-делителя б. Элемент И 2 открыт и импульсы генератора 1продолжают поступать на вход счетчика-делителя 3, Одновременно с появ-, лением погической 1 на выходе 54 дешифратора 20 открывается ключ 18 и импульсом генератора 1 с выхода 30 производится вычитание импульса со счетчика 19, его код И 9 становится равньм О, на выходе 54 дешифратора 20 появляется логический 0, ключ 18 закрывается, на выходе ключа 17 появляется логическая1, элемент И 5 открывается и импульсы генератора поступают на вход счетчика-делителя б.Так как на вход счетчика-делителя б поступает на один импульс мень ше, чем на вход счетчика-делителя 3, то на выходе.43 формирователя 4 появляется импульс раньше на величину дТ=1/Гг, чем на выходе 47 дешифратора 10; на выходе 48 Фазового дискриминатора 11 появляется напряжение положительной полярности,дви-. гатель поворачивается на угол д 9 = =2 Л/Н и, где и - число оборотов входной оси датчика 9 положения за один оборот вала двигателя 13, фаза датчика смешается на этот угол, рассогласование между импульсами 43 и 47 исчезаетОдновременно при появлении импульса единичного уровня на выходе47 формирователя 10 на выходе 59 элемента ИЛИ 25 появляется логическая 1 и счетчик 21 обнуляется(одновременно с вычитанием 1-го импульса со счетчика 19 и прохождением одного импульса на счетный входсчетчика 21), состояние выхода 56 дешифратора 22 не меняется.При появлении очередного импульса на выходе 35 блока 15 управления описанный процесс повторяется: импульс с выхода 47,формирователя 10 фотстает от импульса с выхода 43 формирователя 4, на выходе 48 фазового .дискриминатора 11 появляется управляющее напряжение, двигатель 13 поворачивается, импульс с выхода 47 формирователя 10 фдогоняетф импульс с выхода 43 формирователя 4.Каждый поворот оси датчика положения на угол дУ приводит к сдвигу фазы импульсов, поступающих с выхода 47 формирователя 10 относительно импульсов с выхода 60 формирователя 26. На выходе 61 фазового дискриминатора 27 появляется сигнал единичного уровня с длительностью, равной фазовому сдвигу между этими импульсами. Этот временной интервал с помощью преобразователя фаза-код 28 и генератора 1 (выход 32) преобразуется в параллельный код и поступает на блок 29 индикации.При управлении параллельным кодом рассмотрим работу привода вначале без/Рассмотрим работу:привода при.подключении выхода 56 к входам, ключей16-18 и дополнительном условии, что 50 на выходе 56 дешифратора 22 - логи- ,ческая 1 при коде счетчика И==0 и логический 0 ф при любом коде И 1.,Ъ 1 (фиг,26).В отличие от предыдущего случаясдвиг Фазы импульсов с выхода 47относительно фазы импульсов с выхода 43 происходит не в течение одногопериода частоты питания датчика положения Т а за три.Изменяя величину кода Б, при ко тором обеспечивается 0 на выходе56 дешифратора 22, можно простымисредствами снижать величину скачковфазы импульсов, поступающих с выходоЪ 43 или 47; существенно снижать.65 искажения в каналах формирователей 10 15 20 25 30 35 40 45 связи выхода 56 дешифратора 22 с входами ключей 16-18Пусть будет задано направление Назад, что соответствует логической 1 ф на выходе 33 блока 15 и логическому 0 на входе 34, Допустим, что на выходе 36 блока 15 установлен код, равный 3 (фиг.2 а), и подана команда Запись с выхода 35 блока 15 в момент времени 1. По заднему фронту импульса с вйхода 35 в момент времени 1 в счетчик 19 записывается код равный 3, на выходе54 дешифратора 20 появляетсялогическая 1, на выходе 37 ключа 16 - логический 0, элемент И 2 закрывается и импульсы генератора 1 с выхода 30 перестанут поступать на вход счетчика-делителя 3. Эти же импульсы через ключ 18 поступают на первый. вход счетчика 19. После прохождения третьего импульса по его заднему фронту на выходе 53 счетчика 19 код 05 становится равным О, на выходе 54 дешифратора 20 появляется 0 (момент времени 1), на выходе 37 ключа 16 - логическая 1, импульсы генератора вновь начинают поступать на вход счетчика-делителя 3. фаза выходных импульсов 43 формирователя 4 отстаетф от Фазы импульсов 47 Формирователя 10 на величину дУ = 3 дТ, на выходе 48 фазового дискриминатора 11 появляетСя управляющее напряжение отрицательной полярности, двигатель .начинает поворачиваться и рассогласование уменьшает-, ся до О. Привод отрабатывает перемещение, равное 3 дискретам. Между импульсами с выхода 47 формирователя 10 и с выхода 60 формирователя 26 появляется Фазовый сдвиг, равный 3 дТ,и на блоке 29 индикации высвечивается число 3. При повторной подаче команды фЗаписьф процесс повторяется и на устройстве индикации высвечивается цифра 6.ЦиФровая следящая система, содержащая генератор импульсов, первый выход которого подключен к первому входу блока управления, последовательно соединенные первый элемент И, первый счетчик-делитель,первый формирователь, первый фазовый дискрими.- натор, усилитель мощности и исполнительный двигатель, вал которого механически связан с тахогенератором, выход которого подключен к второму входу усилителя мощности, и с .датчиком положения, выход которого 25 через второй формирователь соединен с вторым входом первого фазового дискриминатора, а также последовательно соединенйые второй .элемент И, второй счетчик-делитель, фильтр и усилитель преобразователь, выход которого подключен к входу. датчика положения, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей сис" темы, в нее введены ,первый и второй ключи, третий и четвертый элементы И, элемент ИЛИ, последовательно соединенные третий Формирователь, второй фазовый дискриминатор, преобразова тель фаза-код, блок индикации, последовательно соединенные третий ключ,35 4 и 10, появляющиеся в процессе управления, и повысить точность работыпривода при управлении параллельнымкодом с малой частотой поступлениякоманд Запись,Высокая точность Отработки команди универсальность управления позволит снизить аппаратурные затржы,что позволит получить значительный)технико-экономический эффект.10формула изобретения третий счетчик, первый дешифратор ипоследовательно соединенные четвертый счетчик и второй дешифратор, выход которого подключен к первым входам первого второго и третьего ключей, выходы первого и второго ключейсоединены соответственно с первымивходами первого и второго элементовИ, а вторые входы - с вторым и третьим выходами блока управления и первыми входами третьего и четвертогоэлементов И,. вторые входы которыхподключены соответсгвенно к первомуи второму входам, первого фазовогодискоИминатора, а выходы - к первомуи второму входам элемента ИЛИ, выходом соединенного с установочным входом четвертого счетчика, счетный входкоторого соединен с первым входомтретьего счетчика, второй и третийвходы которого подключены соответственно.к четвертому и пятому выходамблока управления, причем второй входтретьего ключа соединен с вторым выходом генератора импульсов и с вторыми входами первого и второго элементов И, а третий вход - с выходом первого дешифратора и с третьим входами первого и второго ключей, выходывторого счетчика-делителя и второгоформирователя подключены соответственно к входу третьего формирователяи к второму входу второго фазовогодискриминатора, а третий выход генератора импульсов подклЮчен к второмувходу преобразователя фаза-код.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 238647, кл. 6 05 В 11/14, 1967.2. Михеев Ю.Е. и Сосонкин В.Л.Системы автоматического управлениястанками. М., 1 Машиностроение,1978, с,163 (прототип).