Цифровой регулятор

 

ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий импульсный датчик, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, блок управления и последовательно соединенные задатчик , реверсивный счетчик импульсов , регистр и цифроаналоговый преобразователь, отличающийс я тем, что, с целью упрощения регулятора и повьшения его надежности , в него введены инвертор. триггер и элементы 2И-НЕ, выходы которых подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика импульсов, первые входы к выходу формирователя инпупьсов и к входу блока управления, а вторые входы - соответственно к инверсному и прямому выходам триггера, 5 -вход которого соединен с 5 -входом реверсивного счетчика импульсов и с первым выходом блока управления, а С-вход - с R -входом реверсивного счетчика импульсов и с выходом инвертора , входом подключенного к вы§ ходу заема реверсивного счетчика импульсов, причем знаковый вход (Л регистра соединен с прямым выходом триггера, а управляющий вход - с вторым выходом блока управления.

„„SU„„118248

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 05 В 11/14

ОПИСЯНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3682325/24-24 (22) 30. 12.83 (46) 30.09.85. Бюл. У 36 (72) IO.С. Антипов, В.А. Астапов, Г.И. Ильяшев и В.Г. Леонов (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 702343, кл. G 05 В 11/14, 1979. (54)(57) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий импульсный датчик, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, блок управления и последовательно соединенные задатчик, реверсивный счетчик импульсов, регистр и цифроаналоговый преобразователь, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения регулятора и повышения его надежности, в него введены инвертор, триггер и элементы 2И-HE выходы которых подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика импульсов, первые входы— к выходу формирователя ьмпульсов и к входу блока управления, а вторые входы — соответственно к инверсному и прямому выходам триггера, В -вход которого соединен с 5 -входом реверсивного счетчика импульсов и с первым выходом блока управления, а

С -вход — с R --входом реверсивного счетчика импульсов и с выходом инвертора, входом подключенного к выходу заема реверсивного счетчика импульсов, причем знаковый вход регистра соединен с прямьи выходом триггера, а управляющий вход — с вторым выходом блока управления.

1182485

Изобретение относится к цифровым системам регулирования и может быть использовано для измерения и регулирования одного или соотношения двух параметров технологического процес- 5 са в химической, металлургической, машиностроительной и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — упрощение цифрового регулятора и повышение надежности его работы.

На чертеже изображена блок-схема цифрового регулятора.

Цифровой регулятор содержит импульсный датчик 1, формирователь 2 15 импульсов, задатчик 3, реверсивный . счетчик 4 импульсов, блок управления 5, регистр 6, цифроаналоговый преобразователь 7, элементы 2И-НЕ 8 и 9, триггер 10, инвертор 11, за- 20 датчик 12 длительности цикла, генератор 13 импульсов, реверсивный счетчик 14 импульсов, триггеры 15-19, инверторы 20-22 и элементы 2И-НЕ

23 и 24. 25

Цифровой регулятор работает следующим образом.

В задатчик уставки оператором или каким-либо внешним автоматическим устройством заносится код за- 3О данного значения регулируемого параметра, после чего цифровой регулятор включается в работу. Цифровой регулятор работает. циклически,длительность цикла постоянна и опреде— ляется блоком управления. Перед началом каждого цикла измерения блок управления 5 выдает импульсный сигнал

"Начало цикла, по которому происходит занесение из задатчика уставки 4О

3 в реверсивный счетчик 4 кода заданного значения регулируемого параметра, а также происходит установка в состояние "1" триггера 10, в результате чего импульсы с 45 выхода датчика 1 через формирователь

2 и второй элемент 2И-НЕ 9 поступают на вход вычитания реверсивного счетчика 4. При этом сигнал "0" с инверсного выхода триггера 10 подается на второй вход первого элемента 2И-НЕ 8 и блокирует прохождение импульсов от датчика 1 на вход суммирования реверсивного счетчика

4, обеспечивая на входе суммирова.— ния уровень "1", что необходимо для нормальной работы счетчика в режиме вычитания.

11у

Реверсивный счетчик 4 производит в течение заданной длительности цикла, определяемой блоком управления

5, вычитание числа импульсов входной частоты из кода заданного значения регулируемого параметра, вычитание ведется по передним фронтам импульсов на входе вычитания реверсивного счетчика 4. Если значение входной частоты меньше заданного 8>> (f то за время цикла

ЗN*1 содержимое реверсивного счетчика 4 не успеет уменьшиться до нуля и счетчик 4 в течение всего цикла будет работать в режиме вычитания.

По окончании цикла устройство управления 5 формирует импульc "Ко— нец цикла", по которому содержимое реверсивного двоично-десятичного счетчика 4 и состояние триггера 10 переписывается в регистр 6. Импульс

"Конец цикла" формируется блоком управления 5 таким образом, чтобы в момент его появления переходной процесс в реверсивном счетчике 4 от действия очередного импульса входной частоты закончился. Сразу же по окончании импульса Конец цикла" блок управления 5 формирует импульс

"Начало цикла", и цикл работы цифрового регулятора повторяется.

Блок управления 5 работает в периодическом режиме следующим образом. Перед началом очередного цикла работы в счетчик 14 по установочным входам Д -Д заносится из ко1ю 8 дового задатчика 12 код, задающий длительность цикла работы цифрового регулятора. Счетчик работает в режиме вычитания числа импульсов образцового генератора 13 со стабильным периодом повторения импульсов. Вычитание ведется по передним фронтам импульсов, Когда в результате вычитания в счетчике .14 оказывается нулевой код, то на выходе заема с некоторым запаздыванием относительно заднего фронта импульса на входе вычитания появляется "0".Этот сигнал синхронизируется с помощью схемы на Д-триггерах 15 и 16 с передним фронтом импульса входной частоты. Таким образом, передний фронт импульса на прямом выходе триггера

16 совпадает с передним фронтом импульса входной частоты. Поскольку счетчик 4 в цифровом регуляторе ра1182485 ботает по задним фронтам импульсов входной частоты, а быстродействие счетчика достаточно высоко, то к моменту появления очередного переднего фронта импульса входной частоты переходной процесс в счетчике

4 закончится и его содержимое можно переписывать в регистр 6. Для этого по переднему фронту импульса на выходе триггера 16 с помощью схемы синхронизации на триггерах

17-19 и логических элементов 2 1-24 формируется одиночный импульс Конец цикла", равный по длительности паузе между импульсами образцовой . частоты. Со сдвигом на период образцовой частоты относительно ж пульса "Конец цикла" на выходе логического элемента 2И-НЕ 23 формируется одиночный импульс "Начало цикла по которому производится запись уставки в счетчик 4 и установка в состояние "1" триггера 10. Далее цикл работы цифрового регулятора повторяется.

С выхода регистра 6 код рассогласования и код знака подаются на цифроаналоговый преобразователь 7, формирующий аналоговый сигнал для управления исполнительным механизмом объекта регулирования. Если значение входной частоты больше заданного Вхp 7 fэч4:то за время цикла содер жимое реверсивного счетчика успева:ет уменьшиться до нуля. При этом, когда на входе вычитания реверсивного счетчика 4 появляется "0", на выходе счетчика 4 с небольшим запаздыванием относительно заднего фронта импульса на входе вычитания формируется сигнал заема в виде l l It

0 . Этот сигнал инвертируется инвертором 11 и подается на вход принудительной установки в ноль реверсивного счетчика 4, а также на тактовый вход триггера 10, в результате чего последний переходит в нулевое состояние, при этом на инверсном выходе триггера 10 появляется "1", которая разрешает прохождение импульсов входной частоты через первый элемент 2И-НЕ 8 на вход суммирования реверсивного счетчика 4. На прямом выходе триггера 10 появляется

"0", который блокирует прохождение импульсов входной частоты на вход вычитания реверсивного двоично-десятичного счетчика 4 и одновременно обеспечивает наличие "1" на

10 этом входе, что необходимо для нормальной работы реверсивного счет чика 4 в режиме суммирования. Появ11 Ф! ление 1 на входе вычитания приводит, с некоторым э апа здыв анием, к

1 5 исчезновению " 0 " н а выходе з аема р ев е р с ив н о г о счетчика 4 и к ис че з н ов ению " 1 " н а выходе инв ерто ра 1 1, при" н удит ельн о уде ржив авше г о р ев ер сивный двоично-десятичный счетчик 4 в .

20 нулевом состоянии в течение всего времени переключения счетчика и з режима вычитания в режим суммирования ..

Использование принудительной уст анов ки реверсивного дв оич но -де ся, 25 тичн о г о счетчика в состояние нуля по э воля е т исключить сбои и р е в ер сивком счетчике, свя э ан ные с переходом счетчика иэ режима вычитания в р ежим суммирования . С появлением очеЗО р едн о го переднего фронта входной частоты на входе суммирования р еве рсивн о г о счетчика 4 последний начин ае т накапливать число импульсов до момента прихода сигнала с блока упра вления 5 "Конец цикла ", при этом число импульсов в реверсивном двоичн о -десятичном счетчике 4, про пор» цион ально е в еличин е рассогласования, и сигнал с выхода триггера. 1 0, опред еляющий знак рассогласования, переписыв ают ся в регистр 6 так же как и

7 случае при f Вход (f В,хд таким образом, предлагаемое решение позволяет упростить цифровой регулятор и повысить его надежность как в результате исключения сбоев в реверсивном двоично-десятичном счетчике, так и эа счет общего уменьшения числа элементов в цифровом регуляторе.

1182485

Составитель А. Лащев

Техред О.Нрцр Корректор E. Сирохман

Редактор К. Волощук

Заказ 6104/46

Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4