Программно-управляющее устройство

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3765161/24-24 (22) 16.07.84 (46) 15.03.86. Бюл. Ф 10 (72) Б.Ф.Гуков, Б.П.Подборонов и А.Я.Стерлин (53) 621.503.55(088.8) (56 ) Авторское свидетельство СССР

Ф 943758, кл. G 06 G 7/26, 1979. (54)(57) 1, ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее программный .задатчик, блок определения экстрему- мов, вход которого является входом устройства, интерполятор, аналоговый выход которого является выходом устройства, канал коррекции максимума и канал коррекции минимума, каждый из которых состоит из блока вычитания, последовательно соединенных накопителя и сумматора, причем первый вход блока вычитания каждого канала коррекции подключен к одноименному выходу блока определения экстремумов, второй вход блока вычитания подключен к одноименному выходу программного задатчика и к другому входу сумматора, выход сумматора подключен к одноименному входу интерполятора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при увеличении частоты воспроизведения параметра испытаний, в него введены дополнительно по два ключа в каждом канале коррекции, первый иэ которых информационным входом соединен с выходом блока вычитания, а выходом подключен к информационному входу накопителя, управляющие входы первого и второго ключей в канале коррекции максимума и канале коррекции минимума подключены к выÄÄSUÄÄ 1218403 A (5114 606 6 7 26 G 05 В 19/18 ходу сигнала восходящего полуцикла интерполятора и выходу сигнала нисходящего полуцикла интерполятора соответственно, а накопители входами обнуления через вторые ключи соединены с выходом переключения ступеней программы программного задатчика.

2. Устройство по п.l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что интерполятор содержит реверсивный счетчик, два элемента И, триггер, генератор тактовых импульсов и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом интерполятора, а первый и второй аналоговые входы являются входами максимума и минимума интерполятора соответственно, цифровой вход цифроаналогового преобразователя соединен с цифровым выхо . дом реверсивного счетчика, подключенного выходами обнуления и переполнения соответственно к первому и второму установочным входам триггера, соединенного прямым выходом с первым входом первого элемента И, причом данная точка соединения является выходом сигнала нисходящего полуцикла интерполятора, второй вход первого элемента И подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к первому входу второго элемента И, а выходом — к суммирующему входу реверсивного счетчика, соединенного вычитающим входом с выходом второго элемента И, подключенного вторым входом к инверсному выходу триггера, соединение которых является выходом сигнала восходящего полуцикла интерполятора.

1218403

10

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования преимущественно в системах проведения прочностных и усталостных испытаний авиационных конструкций, может быть использовано в различных областях экспериментальной техники, где испытываемый объект подвергается циклическому воздействию по какому-либо механическому параметру (сила, давление, перемещение, скорость, ускорение и т.д,) по ступенчатой программе испытаний, где каждая ступень характеризуется заданной формой цикла, частотой и постоянными на каждой ступени максимумами и минимумами задаваемого параметра. Достоверность испытаний определяется точностью воспроизведения экстремумов и формы циклического воздействия.

Цель изобретения — повьппение точности при увеличении частоты воспроизведения параметра испытаний.

На фиг,l представлено устройство; на фиг.2 — интерполятор; на фиг.3 диаграмма работы устройства.

Программно-управляющее устройство (фиг.)/ содержит программный задатчик 1, имеющий выходы максимума и минимума задаваемой на каждой ступени циклической функции и выход переключения ступеней программы, блок 2 определения экстремумов, подключенный к входу 3 устройства и снабженный выходами максимума и минимума воспроизводимого параметра, интерполятор 4, подключенный аналоговым выходом к выходу 5 устройства и снабженный входами максимума, минимума и выходами сигналов восходящего и нисходящего полуциклов, цепь коррекции максимума и цепь коррекции минимума, каждая из которых состоит из последовательно соединенных блока

6 (71 вычитания, первого (второго) ключа 8 (9), накопителя 10 (11) и сумматора 12 (13). Первые входы блоков вычитания цепей коррекции максимума и минимума подключены соответственно к выходам максимума и минимума блока определения экстремумов, а вторые входы подключены соответственно к выходам максимума и минимума программного задатчика и к вто-. рым входам сумматоров своей цепи коррекции. Выходы сумматоров цепей коррекции максимума и минимума под15

55 ключены соответственно к входам максимума и минимума интерполятора °

Управляющие входы ключей 8 и 9 подключены к выходам сигналов восходящего и нисходящего полуциклов интерполятора соответственно. Накопители

10 и 11 входами обнуления через ключи 14 и 15 соединены с выходом пере-. ключения ступеней программы програмФ много задатчика. Управляющии вход ключа 14 соединен с управляющим входом ключа 8, а управляющий вход ключа 15 — с управляющим входом кляча 9.

Интерполятор (фиг.2) содержит реверсивный счетчик 16, два элемента

И 17 и 18, триггер 19, генератор 20 тактовых импульсов и цифроаналоговый преобразователь 21, соединенный выходом с аналоговым выходом интерполятора, первым и вторым аналоговыми входами с входами максимума и минимума соответственно, а цифровым входом — с выходом реверсивного счетчика 16. Суммирующий вход реверсивного счетчика подключен к выходу элемента И 17, один вход которого подключен к прямому выходу триггера

l9,. а другой — к выходу генератора

20 тактовых импульсов. Вычитающий вход реверсивного счетчика подключен к выходу элемента И !8, один вход которого подключен к инверсному выходу триггера 19, а другой — к выходу генератора 20 тактовых импульсов. Выходы обнуления и переполнения реверсивного счетчика соединены с первым и вторым установочными входами триггера соответственно. Прямой и инверсный выходы триггера соединены соответственно с выходами сигналов нисходящего и восходящего олуциклов интерполятора.

Интерполятор работает следующим образом.

В начальный момент времени реверсивный счетчик 16 обнулен, элемент

И 17 открыт триггером 19 и тактовые импульсы, приходящие от генератора

20, поступают на суммирующий вход счетчика. На цифровом выходе счетчика последовательно увеличивается код от нулевого до максимального значения, В соответствии с кодовой информацией, поступающей на вход цифроаналогового преобразователя 21, на его выходе изменяется величина аналогового сигнала от минимального

1218403

45 до максимального значений, заданных на его аналоговых входах. При достижении состояния переполнения счетчика на его выходе появляется сигнал, который переводит триггер в другое 5 состояние, что обеспечивает реверс работы счетчика, так как импульсы от генератора 20 через элемент И 18 поступают на вычитающий вход счетчика. Следует отметить, что в момент прохождения выходного сигнала одного из предельных значений, заданных на входах цифроаналогового преобразователя, изменение напряжения на другом его входе не приводит к изменению выходного сигнала, т.е. скачкообразное изменение сигнала конечной точки интерполяции не приводит к иэ- / менению выходного сигнала в момент его нахождения в начальной точке интерполяции..

Программно-управляющее устройство работает следующим образом.

Программный задатчик 1 формирует на каждой ступени программы задаваемые экстремумы Х „и Х,„;„циклических изменений параметра испытаний..При этом в течение начального полуцикла каждой ступени выход переключения ступеней соединяет с нулем выходы ключей 14 и 15. В остальных полуциклах выходы каждого ключа 14 и 15 отсоединены от нуля.

Блок 2 определения экстремумов в каждом 1-ом цикле ступени формирует на своих выходах сигналы 1. и У;

i гпах равные фактическим значениям экстремумов параметра испытаний.

Интерполятор 4 формирует на выходе аналоговый сигнал, изменяющийся 40 в пределах экстремальных значений, подаваемых на его входы, со скоростью, задаваемой генератором 20 тактовых импульсов. В течение каждого восходящего полуцикла выходного сигнала ключи 8 и 14 открыты, а 9 и

15 закрыты. В течение нисходящего полуцикла ключи 8 и 14 закрыты, а 9 и

15 открыты.

На фиг.3 представлено воспроизведение типовой ступенчатой программы испытаний, при которой задаваемые экстремумы циклической функции изменяются скачком при переходе с одной ступени на другу ь Начальньй участок 55 программы составляет переходная сту- пень 0-1, состоящая из одного восходящего или нисходящего полуцикла (на фиг.3 показан восходящий полуцикл). Во время начальной ступени программный задатчик формирует сигналы 0 и Х, . На выходах блока оп1 ъах ределения экстремумов сигналы равны нулю. Выходы ключей 15 и 14 обнуле". ны. Ключи 8 и .14 открыты, а 9 и !5 ° закрыты. На выходах накопителей 10 и 11 сигналы равны нулю и на входы интерполятора подаются сигналы 0 и

На выходе устройства сигнал

Z плавно изменяется от 0 до х, Сигнал управления Z. воспроизводится на испытываемом объекте в виде параметра испытаний с некоторой динамической ошибкой связанной с инерционностью воспроизводящего устройства. При этом максимум „„ отличается от задаваемого максимума

Х,„ на величинУ ошибки А„,„„„=Х„, хYmaх сигнал которой формируется блоком 6 вычитания.

Во время первого нисходящего полуцикла 1-ой ступени выходы ключей

15 и 14 по-прежнему обнулены, ключи

8 и 14 закрыты, а 9 и 15 открыты.

В это время программный задатчик на своих выходах формирует сигналы

Хн„ и Х, ;„ . Эти сигналы через сумматоры,12 и 13 приходят на входы интерполятора, Сигнал Ь,„ „ не проходит на вход накопителя 10, так как ключ 8 закрыт, а сигнал Х, ;„не проходит на вход сумматора 13, так как накопитель 11 обнулен ключом 15.

Таким образом, во время 1-го нисходящего полуцикла управляющий сигнал

7.плавно изменяется на выходе устройства от Х, до Х„,;„ . Минимум параметра испытаний воспроизводится при этом с ошибкой b, ; =Х<,;„ 1 „;„, сигнал которой поступает на вход ключа 9.

Во время 1-го восходящего полуцикла ключ 9 закрыт, поэтому сигнал

;„ не проходит на вход накопителя. Ключ 8 открыт, поэтому сигнал

А проходит через накопитель 10 на вход сумматора 12, где суммируется с сигналом Х„„, . На входе макси1 ох мума интерполятора сигнал меняется скачком на величину А1 . Поскольку в это время управляющий сигнал, находится в точке Х„ ;„, т.е. в начальной точке интерполяции, скачкообразное изменение напряжения на входе максимума, т.е. в конечной точ. ке интерполяции, не приводит к скачФ

1218403

Для любого

l-1

Х1 g 1 &x

K =-1

i-1 — М +

i in "s rn 4K i& к= кообразному изменению напряжения на выходе устройства. Таким образом, управляющий сигнал в первом восходя щем полуцикле 1-ой ступени плавно

5 изменяется от Х„; до Х „„+ 4 .„

Происходит корреяция максимума управ.. ляющего сигнала.

В точке Z = x Ь„„аналогично изменяется скачком напряжение на вхо- 10 ,де интерполятора на величину

6,;„= Х, „- „ ;„, поскольку во время .2-го нисходящего полуцикла ключ 9 открыт. Разность b,,„ „ „ -g,,Формируемая в это время на блоке 6 вычи- 15 тания, не проходит на вход накопителя 10, так как ключ 8 закрыт. Происходит коррекция минимума выходного сигнала без нарушения плавности его изменения, поскольку скачком изменя- 20 ется конечная точка интерполяции.

Сигнал на выходе устройства изменяется плавно от М, „+41„до Х„ „„;„1д11, „

В точке й;„=Х,;„+д,,„происходит коррекция максимума управляющего сиг- 25 нала на величину 4, „=Х1, „-у х, которая суммируется на накопителе с величиной h,„„, так что „„, Х„,;, +д „и так далее.

Анализ показывает, что уже во 2-3 циклах динамическая ошибка устройства воспроизведения практически устраняется и точность воспроизведения экстремумов параметра испытачий в последующих циклах определяется только точностью их измерения.

Переход на 2-ую ступень программы осуществляется следующим образом.

В начале переходной ступени 1-2 при 2 Ъ;,; программный задатчик формирует экстремумы х „, и x ;„ При этом выходы ключей 15 и 14 обнуляются. Поскольку на этой ступени полуцикл восходящий, ключи 9 и 15 закрыты, а 8 и 14 открыты. Происходит сброс накопителя 10 ° Сигнал на выходе накопителя 11 не изменяется. На вход максимума интерполятора приходит сигнал К „,„х, На входе минимума остается сигнал минимума предыдущей ступени Z; ;„. Сигнал на выходе устройства плавно изменяется от Zf до Х „. ° В точке т. = к происходит ох сброс йакопителй 11 (клич 15 открыт, выход его обнулен), т.е. на вход минимума интерполятора приходит только сигнал Х „;,1

Далее процесс коррекции происходит так же, как и после прохождения точки Z. х,„, „на ступени программы„

Таким образом, в предложенном устройстве процесс коррекции экстремумов управляющего сигнала по фактическим экстремумам воспроизводимого параметра происходит плавно, что обеспечивает отсутствие динамических за- бросов параметра испытаний.

1218403

1218403

Хтт с>пулью — — — — — сиюмтт у мАжчи У ларонетр исяыгяаммй У

Составитель А, Исправникова

Редактор Н.Воловик Техред О.Неце Корректор E. Сирохман

Заказ 1133/57 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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