Цифровая позиционная система

О П И С А Н И Е (в 974341ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сов э СоветскикСфцнапнстнческикРеспублик(5 )М. Кл. С .05 В 19/18 с присоединением заявки И 1 ввудэрстввВЙ квмнтвт СССР пв делам кзабретений н открыткйДата опубликования описания 1. 11,82 В.Л,Анхимюк, В.Н.Филиппович, Г.В.Овод-МарчуК и Г,А,Найденов(5 Й) ЦИФРОВАЯ ПОЗИЦИОННАЯ СИСТЕМА1Изобретение относится к цифровым позиционным системам управления и может быть использовано в системах управления, требующих обеспечения высокого быстродействия, точности и надежности,Известен позиционный привод с цифровым упра влением, содержащий последовательно соединенные формирователь сигнала управления, преобразователь код-аналог, реверсивный счетчик, один из выходов которого подключен к нуль-органу, соединенному с задатчиком велицины перемещения, после" довательно соединенные усилитель мощ" ности, двигатель и тахогенератор, подключенный ко входу усилителя мощности, импульсный датчик положения, блок умножения, ключи, коммутатор, 20 блок логики, инвертор, причем импульсный датчик через блок умножения и последовательно соединенные с ним ключи подсоединен ко входам реверсивного счетчика, вход коммутатора соединен с выходом нуль-органа, один выход коммутатора подключен "к ключам, соединенным со входами реверсивного счетчика, а другой - со входом блока логики, второй вход которого соединен с выходом тахогенератора, а выход - с ключами направления перемещения, один из которых соединен с выходом формирователя сигнала управления и входом усилителя мощности, а другой - со входом усилителя мощности и с выходом инвертора, вход которого соединен с выходом формирователя сигнала Г 1 1,Недостатками данного привода являются низкая точность и надежность,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является цифровая позиционная система, содержа" щая блоки хранения кода, первый сумматор, блоки сравнения, логические блоки и последовательно соединенные второй сумматор, блок управления9743411 попнительный механизм)выход ко торого механически связан с датчиком положения, причем вход первого блока хранения кода соединен с первым входом системы, а выход - с первым входом первого логического бло.- ка, вход второго блока хранения ко" да - со вторым входом системы, первый выход - с первым входом первого сумматора, а второй выход - со 1 Овоп.:,и входом первого сумматора ис и; рным входом первого блока сравнения, вход третьего блока хранения кода - с третьим входом системы, а выход - со вторым входом пер з вого блока сравнения и с первым входом второго блока сравнения, первый выход первого сумматора подключен к первым входам третьего и четвертого блоков сравнения и второго ,логического блока, вторые входы которых соединены соответственно с первым выходом четвертого блока хранения кода, с выходом третьего бло" ка хранения кода и с первым выходом третьего блока сравнения, а третьи входы - с первым выходом первого блока сравнения, с. первым выходом второго блока сравнения и с первым выходом четвертого блока сравнения, второй выход которого подключен ко второму входу первого логического блока, вторые выходы третьего и второго блоков сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами третьего логицеского блока, третийвход35 которого подключен к второму входу второго блока сравнения к третьему входу первого сумматора и к первому выходу четвертого блока хранения ко 4 О да, второй выход которого соединен с четвертым входом первого сумматора, первый и второй входы - с соответствующими выходами датцика положения, третий вход через синхрони 45 затор - с вторым выходом блока управления а второй выход первого блока сравнения подключен к третьему входу второго блока сравнения 2 ,Данная система характеризуется недостаточной точностью вследствие отсутствия обратной связи по скорости и отсутствием возможности осуществлять разгон и торможение по сложным законам. Целью изобретения является повыцение точности и расиирение Функциональных возможностей системы. 4Указанная цель достигается тем,что в нее введены первый блок умноженил и последовательно соединенныеблок Формирования адреса, блок памяти, третий сумматор и интегратор,выход которого подключен к первомувходу второго сумматора, а также потследовательно соединенные диФференциатор и второй блок умножения, выход которого подключен к второмувходу третьего сумматора, третий ичетвертый входы которого соединенысоответственно с вторым выходом первого сумматора и с вторым выходомчетвертого блока хранения кода, авыход через первый блок умноженияс вторым входом второго сумматор,причем вход дифФеренциатора подключен к первому выходу четвертого блока хранения кода, а входы блока Формирования адреса - к выходам соответствующих логических блоков,На чертеже приведена блок-схемациФровой позиционной системы,Система содержит первый, второй,третий и четвертый блоки хранениякода 1-4, первый сумматор 5, первый,второй, третий и четвертый блокисравнения 6-9, первый, второй и третий логические блоки 10-12, блокФормирования адреса 13, блок памяти14, диФФеренциатор 15, второй блок умножения 16, интегратор 17, первыйблок умножения 18, второй сумматор19, блок управления 20, исполнительный механизм 21, датчик положения22, синхронизатор 23 и третий сумматор 24,Система работает следующим образом,В блоки хранения кода 1 и 3 предварительно заносятся код адреса ячейки блока памяти 14, в которой хранится код, соответствующий максимальной скорости движения исполнительного механизма 21,(слово МАКС) и код пути разгона-торможения (слово ПУРТ) соответственно, В блок хранения кода 2 заносится код (модуль и знак) задаваемого перемещения (слово КЗП) В блоки умножения 16 и 18 заносятся расчетные коэфФициенты К и Ксоответственно По сигналу, поступающему от синхронизатора 23, в блок хранения кода 4 поступает код от датчика положения 22, Блок сравнения 6 определяет режим отработки заданного перемещения в зависимости от его5 97 велицины по выражению РЕЯ=КЗП 1-2 и ПУРТ. Если результат сравнения. неот" рицателеы, что соответствует трапецеидальному закону изменения скорости исполнительного механизма 21 в функции времени, то сигнал управления поступает со второго выходв блока сравнения 6 на третий вход блока сравнения 7. Пусть имеем трапецеидальный закон, Сумматор 5 определяет рассогласование по положению по выражению РАСП=КЗП-КДП, где КДП - код датцика положения 22, находящийся в блоке хранения кода Кроме этого модуль слова КДП с пер-. вого выхода блока хранения кода поступает на вход дифференциатора 15, где производится вычисление при" ращения содержимого блока хранения кода 4 за цикл работы системы, которое в начальном случае равно нулю, Затем код нуля после умножения в блоке умножения 16 на коэффициент К, поступает на второй вход сумматора 24. В блоке сравнения 7 происходит сравнение кодов, поступающих на его входы по выражению А=ПУРТ-КДП , Если результат сравнения неотрицателен, цто соответствует уцастку разгона, то со второго выхода блока сравнения 7 управление передается на третий вход логического блока 12, с выхода которого поступает код КДП на вход блока формирования адреса 13, Блок формирования адреса 13 осуществляет обращение к ячейке блока памяти 14 по адресу АДР=1 КДП 1+1. В данном случае код адреса равен единице, Код, содержащийся в выбранной ячейке (слово ФНК), является - модулем з; дания скорости, Он посту" пает на первый вход сумматора 24, на его третий вход поступает знак задания скорости, а на четвертый- знак действительной скорости. В мо" мент поступления на" вход сумматора 24 слова фНК происходит сравнение заданной и действительной скорости и определение рассогласования по скорости, Затем результат сравнения умножается в блоке умножения 18 иа коэффициент К. В интеграторе 17 вычисляются интеграл от кода рассогласования, Затем полученные коды алгебраицески суммируются в сумматоре 19, Получен" ный код поступает на вход блока управления 20 (широтно-импульсного 4341 6преобразователя), После этого наступает очередной цикл вычислений,а блок управления 20 преобразует по"лученный в предыдущем цикле код вдлительность импульсов, число которых зависит от длительности циклаи выбранной частоты преобразованияблока управления 20, Импульсы поступают на соответствующую группу токо 30 вых клюцей блока управления 20 и исполнительный механизм 21 приводитсяв движение,В момент начала очередного цикла,определяемый синхронизатором 23, про 1 исходит запись содержимого датчикаположения 22 в блок хранения кодаАналогично описанному выше производятся соответствующие вычисления,выбирается из блока памяти 14 код20 задания скорости, сравнивается с ко"дом, пропорциональным действительнойскорости исполнительного механизма21 и далее осуществляются те же преобразования, Происходит разгон испол 25 нительного механизма 21 с постояннымускорением, определяемым функциейзадания скорости,Разгон исполнительного механизма 30,21 происходит до тех пор, пока результат сравнения в блоке сравнения 7не стает отрицательным, что свидеОтельствует об окончании участка разгона и перехода на участок движения 3с постоянной скорост ь ю, Управлениев результате этого с первого выходаблока сравнения 7 передается на входблока сравнения 9, в котором. сравниваются коды йо выражению АЗ=1 РАСП 1 ПУРТ, Если результат сравнения по"ложителен, управление со второго выхода блока сравнения поступает навход логического блока 10, которыйвыдает код ячейки МАКС, Далее всту Япает в работу блоки как описано выЪ:ше. Обращение по адресу МАКС в каж.дом цикле или движение исполнитель"ного механизма 21 с постоянной скоростью происходит до тех пор, покарезультат сравнения не равен нулю,В этот момент управление с первоговыхода блока сравнения 9 поступаетна третий вход логического блока 11,В результате на вход блока формирования адреса 13 поступает код 1 РАСП 1,который и является адресом ячейки1блока памяти 14, Начинается процессторможения исполнительного механизма 21, При торможении используетсята же Функция задания скорости, чтои при разгоне, отличие в том, чтопри разгоне адреса увеличиваются отпервого до максимального, а при торможении уменьшаются от максимального до нулевого. В ячейке блока памяти 11 с нулевым адресом хранитсянулевое значение Функции задания скорости. В результате привод тормозится с заданным ускорением. ОЕсли задаваемое перемещение. таково, что величина РЕН=1 КЗППУРТотрицательная, то имеем треугольныйзакон изменения скорости исполнительного механизма 21, Отличие работы 15системы в этом случае в том, что уп"равление передается с первого выхода блока сравнения 6 на вход блокасравнения 8, где сравниваются кодыпо выражению А=1 КДП 1-1 РАСП 1. Если 20результат сравйения отрицателен,то управление со второго выхода блока сравнения 8 поступает на вход логического блока 12, который выдаетна вход блока Формирования адреса13 код слова 1 КДП 1, Блок Формирования адреса 13 Формирует адрес АДР==1 КДП 1+1 и обращается к блоку памяти 1 ч. Далее система работает какописано выше, Разгон исполнительного механизма 21 происходит до техпор, пока результат сравнения в блоке сравнения 8 не равен нулю и управление передано с первого выходаблока сравнения 8 на вход логицеско"го блока 11, который выдает на входблока Формирования адреса 13 код1 РАП 11, являющийся адресом ячеикиблока памяти 11, Происходит процессторможения исполнительного механизма 021 до нулевой скорости,Использование данной системы управления позволяет наряду с высокимбыстродействием получить высокую точность и надежность приводов и сле"довательно полуцить существенныйэкономический эффект,25 аФормула изобретения56Цифровая позиционная система, содержащая блоки хранения кода, первый сумматор; блоки сравнения, логические блоки и последовательно соединенные второй сумматор, блок управления и исполнительный механизм, выход которого механически связан с датчиком положения, причем вход первого блока хранения кода соединен с первым входом системы, а выходс первым входом первого логическогоблока, вход второго блока хранениякода - со вторым входом системы, первый выход - с первым входом первогосумматора, а второй вйход - со вторым входом первого сумматора и с первым входом первого блока сравнения,вход третьего блока хранения кодас третьим входом системы, а выходсо вторым входом первого блока сравнения и с первым входом второго блока сравнения, первый выход первогосумматора подключен к первым входамтретьего и четвертого блоков сравнения и второго логического блока,вторые входы которых соединены соответственно с первым выходом четвертого блока хранения кода, с выходом третьего блока хранения кода ис первым выходом третьего блока сравнения, а третьи входы - с первым выходом первого блока сравнения, спервым выходом второго блока сравне"ния и с первым выходом четвертогоблока сравнения, второй выход которого подключен ко второму входу первого логицескоцо блока, вторые выходы третьего и второго блоков сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами третьего логицеского блока, тр тий вход которогоподключен к второму входу второгоблока сравнения, к третьему входупервого сумматора и.к первому выходу четвертого блока хранения кода,второй выход которого соединен счетвертым входом первого сумматора,первый и второй входы - с соответствующими выходами датчика положения, третий вход через синхронизатор - со вторым выходом блока управления, а второй выход первого блокасравнения подключен к третьему входувторого блока сравнения, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения точности и расширения функциональных возможностей в системувведены первый блок умножения и последовательно соединенные блок Формирования адреса, блок памяти, третий сумматор и интегратор, выход ко"торого подключен к первому входу второго сумматора, а также последовательно соединенные дифференциатори второй блок умножения, выход которого подключен ко второму входутретьего сумматора, третий и четвертый входы которого соединены соот9731 ветственно со вторым выходом первого сумматора и со вторым выходомчетвертого блока хранения кода, авыход через первый блок умножениясо вторым входом второго сумматора,причем вход диФФеренциатора подключен к первому выходу четвертого блока хранения кода, а входы блока Фор"мирования адреса - к выходам соответствующих логических блоков,6 Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРю У 621205, кл. С 05 В 11/06,1976.2. Оатент ВеликобританииМЬ 92576,кл. С 05 В 13/02, опублик, 1977лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектна ВНИИПИ Заказ 8699/65З 974341 ираж 914 Подписн