Цифровое устройство управления

 

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ , содержащее задающий блок, подключеннь й первым выходом к первому входу сумматора, соединенного вторым входом с выходом датчика положения , выходами старших разрядов и первым знаковым выходом - с соответствую1Щ1МИ информационньп входами регистра , а выходами младших разрядов и вторым знаковым выходом - с входами первых, инверторов и с первыми входами первого элемента ШШ, подключенного вторым входом к выходу первого знакового выхода и через второй инвертор к первому входу второго элемента ИЛИ, соединенного вторыми входами с выходаьда вторых инверторов, а выходом с первым входом первого элемента И, подключенного вторым входом к выходу первого элемента ИЛИ, а выходом к первому входу второго элемента И и первому входу третьего элемента И, соединенного вторым входом с выходом соответствующего второго инвертора, а выходом - с первым установочным входом регистра, подключенного вторым установочным входом к выходу второго элемента И, связанного вторым входом с первым знаковым выходом сумматора , преобразователь код-напряжение , подключенный входом к выходу регистра, а выходом через усилительк входу двигателя, вал которого меха- § нически связан с датчиком положения, (П отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства , в него введены четвертый элемент И и третий инвертор, подключенный входом к выходу первого элемента И, а выходом - к первому входу четвертого элемента И, соединенного вторым входом с вторыми выходамизадающего блока и с третьими входами второго и третьего элементов И, а выходом с управляющим входом регистра.

28221 A

СОЮЭ COBKTCHMX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБ ЛИК (}9) Of) g f) С 05 В 11/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОИ%ТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3633448/24-24 (22) 12.08.83 (46) 07*12.84. Бюл.У 45

{72) В.В,Тихомиров и С.Ф.Дубровская (53) 621.503.55(088.8) (5e) 1. Авторское свидетельство СССР

9 549788, кл. G 05 В 19/18, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 938254, кл. G 05 В 11/26,. 1980 (прототип). (54) (57) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее задающий блок, подключенный первым выходом к первому входу сумматора, соединенного вторым входом с выходом датчика положения, выходами старших разрядов и первым знаковым выходом — с соответствующими информационными входами регистра, а выходами младших разрядов и вторым знаковым выходом — с входами первых инверторов и с первыми входами первого элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу первого знакового выхода и через второй инвертор к первому входу второго элемента ИЛИ, соединенного вторыми входами с выходами вторых инверторов, а выкодомс первым входом первого элемента И, подключенного вторым входом к выходу первого элемента ИЛИ, а выходом-— к первому входу второго элемента И и первому входу третьего элемента И, соединенного вторым входом с выходом соответствующего второго инвертора, а выходом — с первым установочным входом регистра, подключенного вторым установочным входом к выходу второго элемента И, связанного вторым входом с первым знаковым выходом сумматора, преобразователь код-напряжение, подключенный входом к выходу регистра, а выходом через усилитель— к входу двигателя, вал которого меха- g нически связан с датчиком положения, о т л и ч а ю щ.е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены четвертый элемент

И и третий инвертор, подключенный входом к выходу первого элемента И, а выходом — к первому входу четвертого элемента И, соединенного вторым входом с вторыми выходами- задающего блока и с третьими входами второго и третьего элементов И, а выходом— с управляющим входом регистра.

112822

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в системах программного ,управления телескопами, станками, антеннами слежения за космическими объектами.

Известна цифровая система автома- тического регулирования, состоящая иэ программного задающего устройства, цифрового вычислительного устройства, 10 выходного регистра хранения, управляющего кода, соединенного с преобразователем код — напряжение, усилителя, двигателя и датчика обратной, связи, подключенного к второму входу цифрового вычислительного устройства. .В данной системе в цифровом вычислительном устройстве вычисляется код разности заданного и измеренного по- 2О ложений системы. управляющий код формируется о вычисленному коду разности и хранится в регистре, откуда поступает на преобразователь код— напряжение 11 3. 25

Однако из-за ограниченной точности преобразователя код — напряжение управляющий код имеет разрядность меньшую,чем максимальное число разрядов кода разности. "Свертывание" кода разности до требуемой разрядности управляющего кода осуществляется s вычислительном устройстве программным путем. Сложность формирования управляющего кода является недостат- 35 ком таких систем.

Наиболее близким техническим peme нием к изобретению по технической сущности является цифровая система автоматического управления, которая содержит задающие устройства, первый выход которого,подключен к первому входу сумматора, первая группа выходов сумматора соединена с соответствующими входами регистра, вторая

45 группа выходов сумматора соединена с первым элементом ИЛИ и через инверторы с вторым элементом ИЛИ, выход элементов. ИЛИ через первый и второй входы первого элемента И соединены с первыми входами второго и третьего элементов И, выходами подключенными соответственно к первому и второму установочным входам регистра, управляющий вход которого соединен с .третьим входом первого элемента И, знаковый разряд сумматора под. ключен к второму входу второго эле" мента И и соответствующему входу первого элемента ИЛИ, а через инвертор— к соответствующему входу второго элемента ИЛИ и к второму входу третьего элемента И, последовательно с регистром соединены преобразователь код— напряжение, усилитель и двигатель, вал которого механически связан с датчиком обратной связи, выход которого подключен к второму входу сумматора.

В системе запись кода максимального рассогласования в регистр происходит s два этапа. Первый сигнал, формируемый на третьем выходе эадающего устройства, переписывает состояние младших разрядов сумматора в регистр хранения управляющего код

Вслед за этим второй сигнал с второro выхода задающего устройства поступает на третий вход первого элемента

И, и если в (и+1) старших разрядов сумматора зафиксирована комбинация нулей и единиц, то сигнал поступает на первые. входы второго и третьего элементов И и, в зависимости от знака сумматора, проходит через одну из них, устанавливая в регистре код максимального рассогласования.

В процессе функционирования данной системы возможна ситуация, когда код разности содержит комбинацию нулей и единиц в старших разрядах, а младшие разряды имеют нулевые значения. Тогда по первому сигналу с третьего выкода задающего устройства в регистр записывается нулевой код, а по второму сигналу, с второго выхода задающего устройства — код, соответствующий максимальному рассогласованию. Так как с выхода регистра ° код поступает на вход преобразователя код — напряжение, то выходное напряжение преобразователя сначала изменится скачком от.предыдущего значения до нуля (по первому сигналу),. а затем скачком воарастет до максимального значения (по второму сигналу) (2 ), Однако. сформированный импульс на.пряжения поступает на вход усилителя, с. выхода усилителя — на исполнительный двигатель, вызывая сначапа торможение исполнительного двигателя, а затем разгон до максимальной скорости, вследствие чего возрастает величина рассогласования, снижается точность, плавность и быстродействие системы.

3 1! 28221 4

Цель изобретения — повышение точ" первый, второй, третий и четвертый ности устройства. элементы И 11 — 14, третий инвертор

Поставленная цель достигается тем, 15 и второй инвертор 16. что в цифровое устройство управления, Устройство работает следующим обсодержащее задающий блок, подключен- разом. .ный первым выходом к первому входу Задающий блок 1 вырабатывает засумматора, соединенного вторым вхо- кон управления, который в виде кода дом с выходом датчика положения, вы- N поступает на первый вход суммаходами старших разрядов и первым зна- тора 2. На второй вход сумматора с ковым выходом с соответствующими 1О выхода датчика 7 положения (обратная информационными входами регистра, а связь) поступает цифровой код положевыходами младших разрядов и вторым ния NÄ. На сумматоре формируется код знаковым выходом — с входами первых разности инверторов и с первыми входами пер- 4р "3 вого элемента ИЛИ, подключенного вто- величина которого характеризует расрым входом к выходу первого знаково- согласование, а знак — направление

ro выхода и через второй инвертор вращения вала двигателя, 6 для отрак первому входу второго элемента ИЛИ, ботки рассогласования. Имеют место соединенного вторыми входами с вы- два случая. Если код разности Np леходами вторых инверторов, а выходом — жит в диапазоне чисел с первым входом первого элемента И, 20

m-1 (! 361-1 (Я 4 — 1 подключенного вторым входом к выходу

«p «

ИЛИ, первого элемента ИЛ, а выходом — к где m — число младших разрядов сумматора, соответствующих первой группе выходов, включая знаковый, то на

Ретьего элементa

25 выходах второй группы соответствуюсоединенного вторым входом с выходом щих старшим разрядам сумматора, а соответствующего второго инвертора, также на знаковом и выходе старшего а выходом — с пеРвым Установочным разряда первой груш будут либо входом -регистра, подключенного вто- только нули, либо только единицы. рым установочным входом к выходу втоЕсли код разности лежит в диапазорого элемента И, связанного вторым не чисел входом с первым знаковым выходом сумотрицательные числа матора, преобразователь код — напряГ рч+ в1 г ю-п! жение, подключенный входом к выходу -)g J < и «4 -(2 ) регистра, а выходом через усилитель— к входу двигателя, вал которого меха" З5 положительные числа2 )Ъ !р > 2 ° нически связан с датчиком положения, где n — число старынх разрядов суммавведены четвертый элемент И и тре- . тора,.то на выходах (и+1) старших тий инвертор, подключенный входом к разрядов сумматора (включая знаковый) . выходу первого элемента И, а выха-; будет комбинация нулей и единиц. дом — к первому входу четвертого эле-4О B первом случае код разности, мента И, соединенного вторым входом включая знак, лежит в младших разряс вторыми выходами задающего блока дах сумматора 2, эти разряды необхои с третьими входами второго и третье- димо переписать в Регистр 3. го элементов И, а выходом — с управ- Во .втором случае необходимо перелЯющ™ вхОДом РегистРа. писать в регистр 3 код максимального

45 """ обраэомэ у предлагаемой сис- рассогласования с учетом знака Раэтемы появляется свойсгво анализа кода разности на наличие или отсутст- формирование управляющего кода в вие максимального рассогласования регистре 3 происходит следующим обэа один шаг.

На чертеже дана блок-схема уст- После вычисления кода и задаюP ройства. щнй блок 1 на.втором выходе формируУстройство содержит задающий блок ет сигнал записи информации в региат1, сумматор 2, регистр 3; преобраэо- ре 3, который поступает на входы элеватель 4 код — напряжение, усили- 55 ментов И 12 и 13 и на вход элемента тель 5, двигатель 6, датчик 7 поло- И 14. Если в (n+1) старших разрядах .жения, первый элемент ИЛИ 8, первые сумматора 2 зафиксированы только лиинверторы 5, второй элемент ИЛИ 10, бо нули, либо только единицы (первый

Э 1128221

ЗНИИПИ Заказ 9029/35 Тираж 841 Подписное

Филиал ШШ "Натемт", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 случай); то сигнал записи информации проходит только через элемент И 14 и переписывает состояние младших разрядов сумматора 2 в регистр 3. Если же в (п+1) старших разрядах сумма- 5 тора 2 зафиксирована комбинация нулей и единиц, то сигнал с выхода элемента И 11 запрещает через инвертор

15 прохождение сигнала с выхода .старншх разрядов задающего блока 1 на регистр 3, поступает на входы элемен-. тов И 12 и 13 и, в зависимости от знака сумматора 2, пропускает через один из элементов И 12 и 13 сигнал. с второго выхода задающего блока 1 соответственно на первый или второй установочный вход регистра 3, записывая в него или код максимального отрицательного рассогласования (1,0,...,0), либо код максимального 2О положительного рассогласования (0,1,..., 1) . Для записи кодов максимального рассогласования используются шины установки нулей и единиц регистра 3. 25

Управляющий код с регистра 3 поступает на вход преобразователя 4 код - напряжение. Его выходное напряжение поступает на усилитель 5 и затем на двигатель 6, угол поворота которого измеряется датчиком 7 положения.

Таким образом, независимо от веl личины кода рассогласования, запись информации в регистр осуществляется одним сигналом — с второго вьгхода задающего устройства, что исключает имеющуюся в известном устройстве возможность записи нулевого кода в регистр на время анализа старших разрядов кода разности.

Применение предлагаемой системы позволит исключить скачки напряжения . на выходе усилителя при анализе старших разрядов кода разности, что повысит точность и плавность работы цифрового устройства управления, а также уменынит запаздывание в формировании управляющего напряжения для двигателя, что повысит быстродействие системы управления.