Задающее устройство для цифрового следящего привода

 

ЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО СЛЕДЯЩЕГО ПРИВОДА, содержащее анализатор кодов, последовательно соединенные генератор импульсов, первый , второй и третий делители частоты, выход последнего подключен к счетному входу реверсивного счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены переключатель , блок памяти и формирователь кода, первый выход которого через первый блок памяти соединен с вторым входом второго делителя частоты, второй выход - с третьим входом второго делителя частоты , а первый вход - с выходом первого делителя частоты, причем входы анализатора кодов подключены к соответствующим входам устройства, первый выход подключен через второй и третий блоки памяти соответственно к входам первого и третьего делителей частоты, второй выход - к второму входу формирователя кода и управляющим входам генератора импульсов делителей частоты и реверсивного счетчика импульсов, к информационному входу которого подключен третий выход анализатора кодов, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с первым инфорi мационным и .управляющим входами переключателя , второй информационный вход коko торого подключен к выходу реверсивного счетчика импульсов, выход - к выходу устройства, а выход второго делителя частоты - к входу третьего делителя частоты.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК g 4 G 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТВЕРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3643106/24-24 (22) 16.09.83 (46) 15.! 1.85. Бюл. № 42 (72) А. П. Куранов (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 760032, кл. G 05 В 19/18, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 686018, кл. G 05 В 19/18, .1979. (54) (57) ЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЦИФРОВОГО СЛЕДЯЩЕГО ПРИВОДА, содержащее анализатор кодов, последовательно соединенные генератор импульсов, первый, второй и третий делители частоты, выход последнего подключен к счетному входу реверсивного счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены переключатель, блок памяти и формирователь кода, первый выход которого через первый блок памяти соединен с вторым входом

ÄSUÄÄ 1191885 A второго делителя частоты, второй выход— с третьим входом второго делителя частоты, а первый вход — с выходом первого делителя частоты, причем входы анализатора кодов подключены к соответствующим входам устройства, первый выход подключен через второй и третий блоки памяти соответственно к входам первого и третьего делителей частоты, второй выход— к второму входу формирователя кода и управляющим входам генератора импульсов делителей частоты и реверсивного счетчика импульсов, к информационному входу которого подключен третий выход анализатора кодов, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с первым информационным и,управляющим входами пере- O ф ключателя, второй информационныи вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика импульсов, выход — к выходу устройства, а выход второго делителя частоты — к входу третьего делителя частоты.

) 191885 (5) 1

Изобретение относится к автоматйке, в частности к цифровым следящим приводам, и может быть использовано в цифровом следящем приводе при его работе от ЭВМ или другого устройства, имеющего цифровой многоразрядный выход, предназначенный для управления приводом, а также при определении динамических характеристик привода, исследовании или его настройке.

1(елью изобретения является повышение точности устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема задающего устройства для цифрового следящего привода; на фиг. 2 — функциональная схема анализатора кодов; на фиг. 3функциональная схема формирователя кода.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, делители 2, 3 и 4 частоты, реверсивный счетчик 5 импульсов, блоки 6, 7 и 8 памяти,. формирователь 9 кода, анализатор

10 кодов с выходами 11 — 15, выход 16 реверсивного счетчика 5 импульсов, переключатель 17, выход 18 устройства, входы 19—

21 устройства. Анализатор 10 кодов включает сумматор 22, регистр 23, формирователь

24 узкоГо импульса и ограничитель 25. Формирователь 9 кода содержит вход 26, делитель 27 частоты, счетчик 28 импульсов, выходы 29 и 30 и формирователь 31 узкогс импульса.

Задающее устройство работает следующим образом.

По приходу команды разрешения по шине 21 (команда необходима для блокировки ложных рассогласований, вызванных, например, сбоями), по ее переднему фронту, с помощью формирователя 24 узкого импульса вырабатывается узкий импульс, который подается на выход 12 и одновременно на второй вход статического регистра 23 для записи кода разности, постоянно вычисляемой сумматором 22. Записывается одно из возможных значений кодов разности, совпадающих по моменту с узким импульсом, соответствующим началу отсчета времени

t = О. Узкий импульс с выхода 12 поступает на генератор 1 для выставки начальной фазы тактирующих импульсов, на делитель 2 час-. тоты для начальной установки коэффициента деления, задаваемого вторым блоком 7 памяти, на делитель 3 частоты для выставки исходного состояния, на делитель 4 частоты для выставки коэффициента деления, задаваемого третьим блоком 8 памяти; на счетчик 5 для записи начальных условий счета, т. е. кода обратной связи и ри вода на момент t = О, на формирователь 9 кода для выставки нулевого значения аргумента.

На момент t = О на выходе 13 анализатора 10 кодов имеется код обратной связи привода и знак счета, выработанный сумматором 22, на выходе 14 — внешний код управления приводом; на выходе 15 — сигнал управления переключателем 17, формируемый ограничителем 25.

После ограничения действия узкого импульса (с приходом первого тактирующего импульса на первые входы делителя 3 частоты и формирователя 9 кода) начинается динамический процесс — формирование изменяющейся во времени скорости привода и угла (кода угла) на выходе 16 счетчика 5, выполняющего операцию интегрирования сигнала скорости.

Так как привод — объект инерционный, имеющий свои частотные и амплитудные свойства, которые отражаются в ограничениях по скорости, ускорению, динамическим перегрузкам, то задающее устройство должно быть согласованным с наложенными на привод ограничениями. Для реали15 зации принят закон изменения кода угла на выходе устройства (оптимальный по быстродействию с учетом ограничений), который представлен формулой с"(") " "+ (гъ " г гХ

20 где ана — начальный угол, совйадающий со значением кода угла обратной связи привода на момент t = О;

Ла — рассогласование — разность кодов угла внешнего управления при водом и обратной связи привода

25 на момент t = О;

Т вЂ” период гармонической составляющей закона, реализуемого устройством.

Для подтверждения оптимальности этого закона кратко приведем анализ выражеЗЮ i«< (1).

Первая производная от закона (скорость) а(i) = > (1 — cos i). (2)

Из (2) максимальйая скорость а„, =2 . (3)

Вторая производная от закона (ускорение)

--(i)= у - т i. (4) 4п Из (3) максимальное ускорение

° z,Ó

«хт Ла. т

Из (5) следует период закона (1) 45 Т 2У д (6) О(.

Из выражений (1) — (6) вытекает, что все зависимости есть функции одной переменной — рассогласования Aa„ c o eHHe no выражению (4) имеет синусоидальную зависимость. Синусоидальность формы ускорения и зависимость закона от одного параметра является целью изобретения. Оптимальность быстродействия закономерности подтверждается тем, что к моменту t = Т, т. е. в конце периода, значения скорости и ускорения нулевые и, следовательно, не требуется дополнительное время на переходный процесс, необходимый для гашения ско119188

Ьп = С(Лп) к

1 — cos — -m = B(m), 21/ (12) имеем

Т = 1ф (7) В процессе эксплуатации устройства рассогласование Ла, которое может задаваться

ЗС на вход устройства, ограничено как со стороны наибольшей величины (условиями ограничения скорости и ускорения), так и со стороны наименьшей (ограничением допустимого коэффициента динамичности К,,).

Для оценки возможности реализации уст35 ройства можно указать, что М = 2", М == 2 ".

Первый и последующий импульсы, поданные на первый вход формирователя 9 кода аргумента, поступают на делитель 27 час40 тоты с коэффициентом деления К. К-й импульс, выделенный делителем 27 частоты, поступает на вход счетчика 28 с объемом М. и на вход делителя 3 частоты через формирователь 31 узкого импульса по шине 30.

4> Узкий импульс в делителе 3 используется для выставки коэффициента деления, задаваемого первым блоком 6 памяти. Счетчик

28 суммирует каждые К-е импульсы, поступившие на его вход и выдает на свой выход, т. е. на ш и ну 29, код, соответствующи и

50 номеру поступившего К-ro импульса. Код на шине 29 изменяется от О до М и является аргументом для формирования гармонической составляющей закона (1). Линейно изменяющийся код на шине 29 поступает на вход первого блока 6 памяти, который

55 преобразует линейно изменяющийся код на его входе в нелинейный код на выходе, с тем, чтобы получить зависимость (! 2) на выходе делителя 3 частоты.

f@ — — F А(Лп), т. е. она может быть получена от генератора 1 импульсов постоянной частоты F, пропущенной через делитель 2 частоты, имеющий передаточную функцию А(Лп). з рости и ускорения. Период Т может быть выбран требуемым. Могут быть также определены требования к механике и кинематике цепи привода.

Для определения функции по дискретному цифровому коду примем:

An — рассогласование, выраженное в цифровом виде через разность кодов внешнего управления и обратной связи привода;

М вЂ” количество дискретных значений угла 2л при разбиении гармонической составляющей закона;

m — аргумент гармонической составляющей закона (О (гп (М);

N — количество дискретных значений угла 2л, при разбиении угла повоК рота вала привода;

К= — — вспомогательное отношение.

Если f — тактирующая частота, используемая в формирователе 9 кода аргумента и получаемая на выходе делителя 27 частоты, то период Т равен

Приравнивая выражения (6) и (7) и при условии, что и. = n- — максимальное ускорение, не превышающее ограниченного заданного значения ускорения, получим —.— Ла, М 23 с огр откуда тактирующая частота f- равна

"2л Лп

Частота 1ф на входе 26 формирователя

9 кода аргумента,(a также на входе делителя 3 частоты) с учетом коэффициента деления К делителя 27 равна

=

Если ввести обозначения

Л(Да р

Р} /2л и (Лп) = А(Лп), (l.0) то частоту E+ на входе 26 формирователя 9 кода аргумента и входе делителя 3 частоты можно определить по выражению

Выразив период Т через частоту (ф, т. е.

Т= — — -, производя замену независимой

F А(Лп} переменной t на аргумент m(t =-ТД-) и с учетом формул перевода и выражения (2) можно выразить скорость через частоту (частоту изменения кода на выходе 16) n(m) = „— (1 — cns m), ЬК 2У м или, если ввести обозначения

n(m) = с(Лп} B(m)

Окончательно частота F генератора 1, по15 следовательно прошедшая формирование с помощью звеньев, имеющих передаточные функции (10), (11), (12), соответствует частоте, отражающей скорость изменения угла привода для принятого закона (1) оптимального быстродействия.

Итак п(т} = F . А(Лп}. B(m) С(Лп). (13)

Передаточная функция А(Лп} реализуется с помощью делителя 2 частоты и второго блока памяти 7; B(m) — с помощью дели 5 теля 3 частоты и первого блока памяти 6;

С(Лп) — с помощью делителя 4 частоты и третьего блока памяти 8.

91885 фиг Л фиг. 2

Составитель А. Лащев

Редактор И. Рыбчеико Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 7157/45 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проекти 4

ll

В целом частота F на выходе генератора 1, проходя последовательно делители

2, 3 и 4 частоты, становится частотой n (m), которая поступает на вход реверсивного счетчика 5 и преобразуется в код угла поворота на шине 16. Процесс изменения кода заканчивается, когда заполняется счетчик

28 формирователя 9 кода аргумента. Теоретически к моменту заполнения счетчика 5 код обратной связи на шине 19 и код внешнего управления должны быть равны и сигнал рассогласования должен быть равен нулю. Но следует учесть возможные отклонения от нормального процесса, например, за счет ошибок собственно привода. В этом случае код разности не равен нулю. Для учета возможных отклонений от расчетного процесса команда на переключение кодов, поступающая на переключатель 17 по шине

16 вырабатывается раньше, чем может возникнуть нулевая разность кодо

Уровень срабатывания сигнала, выдаваемого по шине 15, устанавливается практически достаточно малым, чтобы не вызывать увеличения коэффициента динамической перегрузки против заданного.

Предлагаемое задающее устройство вырабатывает подставную траекторию для привода, отображающую предельные возможности привода и согласованную с пара10 метрами привода. Работа привода с подставной траекторией осушествляется, когда рассогласование между внешним сигналом управления и обратной связью привода превышает допуск по ошибке привода, определенный расчетом, практикой и другими условиями. Работа по подставной траектории обеспечивает плавное «вписывание» привода в измененную координату в случае ступенчатого изменения кода .внешнего управления.