Задающее устройство для цифрового следящего привода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 19 ПУБЛИК 1511 С 05 В 19/18 перго а е ом то-" ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Горьковский исследовательский Физико-технический институт при Горьковском государственном университете им. Н.И. Лобачевского (53) 62-50(088.8)(54)(57) ЗАДА 0 ЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯЦИФРОВОГО СЛЕДЯЩЕГО ПРИВОДА, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, последовательносоединенные первые блок коммутациии реверсивный счетчик, последовательно соединенные вторые блок коммутации и реверсивный счетчик, а также формирователь управляющих сигналов, первый выход которого подключен к первым входам блоков комму-.тации, причем выходы реверсивныхсчетчиков соединены с соответст. -вующими выходами задающего устройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функ"циональных воэможностей, в устройство введены триггер, задатчик начальных условий и последовательно соединенные арифметико-логический блок и цифровой элемент задержки, выход которого подключен к первому входу формирователя управляющих сигналов, а второй вход - к выходу генератора импульсов, причем выход формирователя импульсов соединен с вторыми входами первого и второго блоков коммутации, первый и второй выходы задатчика начальных условий - соответственно с вторым входом первого реверсивного счетчика и с третьим входом цифрового элемента задержки, выходы первого и второго реверсивного счетчиков - .соответственно с первым и вторым входами арифметико-логического блока, подключенного третьим входом к второму выходу формирователя управляющих сигналов, первый вход задающего устройства соединен с вым входом триггера, подключенно выходом к второму входу формиров теля импульсов, и с третьим вход первого реверсивного счетчика, в рой вход задающего устройства - с вторым входом триггера, а третий: вход задающего устройства - с четвертым входом первого реверсивного ,счетчика и с вторыми входами второго реверсивного счетчика и формирова. теля управляющих сигналов.15 30 40 Наиболее близким по технической сущности к изобретению является задающее устройство для цифрового следящего привода, содержащее генератор импульсов, формирователь импульсов, блок управления скоростью, запоминающий блок, блок коммутации, реверсивный счетчик и анализатор, формирующий управляющие сигналы, причем генератор импульсов через формирователь импульсов подключен к первому входу блока управления скОростью, выход которого через запоминающий блок соединен с первым входом блока коммутации, выход которого соединен с входом реверсивного 50 55 Изобретение относится к элементам систем с цифровым программным управлением и предназначено для использования при исследовании, настройке и экспериментальном определении динамических характеристик сле, дящих приводов, а также совместно с устройствами программного управления антеннами и радиотелескопами для автоматического поиска объекта при его отклонении от программной траектории.Известно задающее устройство для следящего привода, содержащее управляемый генератор синусоидальных напряжений, цифроуправляемые сопротивления, усилители мощности и реверсивный счетчик, причем выходы генератора синусоидальных напряжений соединены через цифроуправ ляемые сопротивления с входами усилителей мощности, выходы которых являются выходами устройства, а выход реверсивного счетчика подключен к входам управления цифроуп равляемых сопротивлений. Устройство формирует аналоговый сигнал, осуществляющий спиральную развертку ЦОднако данное устройство требует сложной регулировки из-за присутст-ш я аналоговых элементов и обладает низкой точностью, что ограничивает его использование в цифровых следящих приводах. Кроме того, в них не достигается постоянство ли-.35 нейной скорости на различных витках спирали при постоянстве шага между вцткаьа, что ограничивает их применение в устройствах поиска объекта при управлении цифровыми следящими приводами антенных устройств и радиотелескопов. счетчика, при этом генератор импульсов соединен с входом анализатора, выходы которого соединены с вторыми входами блоков управления скоростью и блока коммутации 2.Известное устройство не обеспечивает формирование гармонического сигнала с линейно возрастающей амплитудой, что ограничивает возможности устройства при испытании следящих приводов. Кроме того, при его использовании в двухкоординатных системах в режиме поиска объекта может быть получена только круговая развертка, в отличие от спи ральной, наиболее эффективной для этой цели.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.Указанная цель достигается тем, что в задающее устройство для цифрового следящего привода, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, последовательно соединенные первые блок коммутации и ревер- сивный счетчик, последовательно соединенные вторые блок коммутации и реверсивный счетчик, а.также формирователь управляющих сигналов, первый выход которого подключен к первым входам блоков коммутации, причем выходы реверсивных счетчиков соединены с соответствующими выходами задающего устройства, введены триггер, задатчик начальных условий и последовательно соединенные арифметико-логический блок и цифровой элемент задержки, выход которого подключен к первому входу Формирователя управляющих сигналов, а второй вход - к выходу генератора импульсов, причем выход формирователя импульсов соединен с вторыми входами первого и второго блоков коммутации, первый и второй выходы задатчика начальных условий - соответственно с вторым входом первого реверсивного счетчика и с третьим входом цифрового элемен- . та задержки, выходы первого и второго реверсивного счетчиков - соответственно с первым и вторым. входами арифметико-логического блока, подключенного третьим входом к второму выходу формирователя управляющих сигналов, первый вход эадающе" го устройства соединен с первым31144088 авходом триггера, подключенного вы- После подачи питания устройство,ходом к второму входу Формировате- устанавливается в исходное состоя 11 . 1ля импульсов , и с третьим входом ние сигналом Сброс , поступающимпервого реверсивного счетчика, вто по третьему входу 14 устройстварой вход задающего устройства - сВ исходном состоянии триггер 10,. вторым входом триггера, а третий реверсивные счетчики 5 и 6 и счетвход задающего устройства - с чет- чик 25 импульсов формирователя 9вертым входом первого реверсивного управляющих сигналов находятся в нусчетчика и с вторыми входами второ- левом состоянии. Нулевой сигиалго реверсивного счетчика и Формиро О с триггера 10 запрещает прохождениевателя управляющих сигналов. через элемент И 17 импульсов с генеНа Фиг. 1 представлена стрУктУР- ратора 1 импульсов на делитель 18ная схема устройства на фиг. 2 - частоты Формирователя 2 импульсов.временные диаграммы сигналов на вы- . При поступлении сигнала "Пуск"ходах Функциональных элементов, ц по первому входу 12 устройства тригна Фнг. 3 - Функциональная схема гера 10. устанавливается в единичпримерной реализации задающего уст- ное состояние, и одновременно в реройства.для двухкоординатного следя- версивный счетчик 5 по входу 0 (втощего привода с восьмиугольной спи- рой вход) записывается начальнаяраЛьной траекторией перемещения, 2 О координата х, , Формируемая задатУстройство содержит генератор чиком 11 начальных условий. Началь 1 импульсов, Формирователь 2 нмпуль- . . ная координата х может быть выбсов, первый 3 и второй 4 блоки коммУ- рана любой, но не менее, чем ,.тации, первый 5 и второй 6 Реверсивгде Ь - цена одного импульса в единые счетчики, арифметико-логическййблок 7, цифровой элемент 8 задержки,ницах измерения координат; йрд Чдлительность цифровой задержки, ТФормирователь 9 управляющих сигнапериод следования имйульсов с ге"лов, триггер 10, задатчик 11 начальнератора 1 импульсов.ных условий, первый 12, второй 13Единичный сигнал с выхода триги третий 14 входы задающего устройст- .ва, выходы 15 и 16 задающего устрой 30 гера 10 разрешает работу формирователя 2 импульсов, который формируетства, элемент И 17, первый дели на выходе импульсные сигналы с.тель 18 частоты, элементы 2 .И-ИЛИ 19 з :частотами Г и й = 0,412сумматор-вычитатель 20, элемент ИЛИБлоки 3 и 4 коммутации в зависииНЕ 21, второй триггер 22, элемент мости от управляющих сигналов с фор35 .И 23, второи делитель 24 частоты, мирователя 9 подают на входы счетасчетчик 25 импульсов, логическиев 1 11+и Т и иэлементы 26-30, переключатели 31. .счетчиков 5 и 6 сигналы с частотой"Задающее устройство фиг. 3) рабо" Е или Г . Логика работы блоков 5тает следующим образом, и 6 поясйяется табл, .1144088 Продолжение табл.1 Э 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 О Таблица 2 0 0 х+О 0 0 1 0 Если в графах 1"+", и ука" 30 эан "0", то данный вход счетчика отключен, если Е или Е , то данный вход счетчика подключен к соответствующему выходу Формирователя 2. Импульсы с частотами следования Е 1 или Е , поступая на реверсивные счетчйки 5 и 6, изменяют их содер" .жямое со скоростями, пропорциональными частоте Е или Е и со знакайми, определяемыми знаками подключенных каналов счетчиков. Информация40 с реверсивных выходов счетчиков 5 и б поступает на выходы устройства и на входы арифметико-логического блока 7. Арифметико-логический45 блок выполнйет одну иэ четырех операций; К +О, ч+О, х +у, х -у. Настройка сумматора-вычитателя 20 на выполнение одной иэ четырех операций производится управляющими сигналами Ъ Ь , 1 с Формирователя 9. В табл. 2 приведены комбинации входных управляющих сигналов сумматора-вычитателя для его настройки на определенный тяп операции.Ъ Ъ Тнп операции Сумматор-вычитатель 20 может быть выполнен на комбинационном сумматоре с входной логикой. При подаче на вход 3 сигнала "0" производится операция. сложения, а при подаче сигнала "1" - операция вычитания в дополнительном коде. По входам Ч и Ч пронзводится разрешение подачи слагаемого 4 или В44088 Таблица 3 Состояние счетчика 252 2 20 О О О О О 1 О О О О О 1 1 О О О О О О О О .1 О О О 1 О 1 1 О О О 1 О 1 О О О 1 1 О О О 1 О О Внешние сигналы "Пуск", "Останов" второй и третий входы устройства,и "Сброс", поступающие на первый, используются для управления устрой 7 11 .на сумматор-вычитатель, Единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 21, который появляется при нулевом результате на выходе сумматоравычитателя 20, поступает на вход цифрового элемента 8 задержки.Триггер 22 служит для запоминания входного сигнала, при этом входной сигнал при записи в триггер 22 стробнруется инверсией тактового сигнала, поступающего с генератора 1, с целью исключения ложных срабатываний во время переходных процессов. в счетчиках 5 и 6 и арифметико-логическом блоке 1. Делитель 24 частоты имеет переменный коэффициент деления и может быть 8настроен на требуемую задержку подачей управляющего кода с задатчика11 начально условиВ, емоуая оп"- ределяется как й. п Т, ФФи - коэффициент деления делителя.Выходной импульс с делителя 24частоты сбрасывает в ноль триггер22 и переключает формирователь 9управляющих сигналов в следующее 10 состоянив, добавляя к счетчику 25единицу, На выходе формирователя 9изменяется состояние управляющихсигналов. 15 В табл. 3 приведены, состояния., выходов формирователя в зависимости от состояния счетчика 25, 1144088 101 О 15 20 25 40 50 ством. При поступлении сигнала "Останов" запрещается юменение содержимого счетчиков, т.е. происходитзапоминание сформированнйх координат. При поступлении сигнала "Сброс"производится установка устройствав исходное состояние. При этом значекия координат в счетчиках 5 и 6обнуляются и счетчик 25 .Формирователя 9 устанавливается в исходноесостояниеС помощью сигналов "Пуск", "Останов" и "Сброс" можно реализоватьразличные режимы работы устройствав зависимости от его назначения. Например, при использовании его дляпоиска объекта совместно с системой программного управления, сигнал"Останов" может Формироваться припоявлении полезного сигнала на внешних приемных устройствах. При этомзначения координат х ,, зафиксированные на момент останова, вводятсякак поправки в систему программного управления. В том случае, когдазадан определенный сектор поиска,прп достижении координаты у илизаданного значения, которое можетФиксироваться сравнивающим устройством, внешнее устройство управления выдает сигналы "Сброс" и "Пуск".При этом осуществляется Многократный поиск объекта в заданном сектореНа Фиг. 2 даны временные диаграммы, поясняющие процессы формирования скорости, изменения координат(диаграммы 1 и 2), формирования координат (диаграммы 3 и 4), и управляющих сигналов на выходе арифметико-логического блока 7 (диаграмма б) и элемента 8 задержки (диаг"рамма 7), На диаграмме 5 указан сигнал "Пуск" , а на диаграммах 8-13сигналы на выходах а с 1, а,Ь и Ъ формирователя 9,Абсолютное значение скоростей изменения координат, пропорциональноечастоте Е, или 1, определяетсясигналом и , а зйак скорости длякоординаты х - сигналом а, длякоординаты" сигналом а . Счетчики 5 и 6 выполняют роль интеграторов. Функция изменения координаты Х представляет аппроксимацию линейными отрезками косинусойды, а р И) - синусоиды с линейно возрастающими во времени амплитудой и периодом. На диаграмме 5 представлен сигнал "Пуск", при котором в счетчик координаты Х заносится начальное значение координаты У . Сигнал на диаграмме 6 появляется при переходе координатичерез ноль, либо при равенстве их абсолютных значений, а сигнал на диаграмме 7 повторяет сигнална диаграмме 6 с задержкой на . Увеличение периода и амплитуды достигается за счет введения задержки, которая дает запаздывание для переключения Формирователя 9. При этом после появления сигнала на выходе арифметико-логического блока 7 изменение координат происходит некоторое время по прежним условиям, благодаря чему происходит увеличение размаха амплитуды и увеличение периода.Таким образом, в предлагаемом задающем устройстве появляются новые Функциональные возможности устройства: Формирование циФрового гар" монического сигнала с линейно возрастающей амплитудой и Формирование при двухкоординатном следящем приво" ; де спиральной развертки с постоянной линейной скоростью и постоянным шагом между витками.Предлагаемое устройство имеет более широкую область применения, в частности для испытания приводов, когда требуется исследование динамических характеристик при изменяющихся амплитудах гармонического задающего сигнала и также для построения устройств поиска. Устройство относительно просто реализуется с использованием микросхем средней степени интеграции, при этом возможна реализация как с параллельным представлением информации, так и с последовательным представлением информации.