Цифровая система для программного управления

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных цифровых системах регулирования и управления, например, для управления манипулятором. Целью изобретения является повышение точности системы за счет устранения колебаний объекта около положения равновесия путем введения линейного закона управления и расширения функциональных возможностей системы. Цифровая система датя программного управления содержит задатчик координат, соединенньш выходами через первый преобразователь код - код с первыми входами первого сумматора, исполнительный блок, кинематически связанный с объектом и датчиком положения, второй преобразователь код - код и введенные последовательно соединенные генератор импульсов , счетчик импульсов, третий преобразователь код - код, управляемый инвертор и второй сумматор. Введенная цепь указанных признаков предназначена для формирования закона управления объектом, позволяющего повысить точность приведения объекта в заданное положение. 3 ил., 1 табл. i (Л ю 1C 00 vj ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН!

511 4 G 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3773432/24-24

{22) !3.07.84 (46) 30.04.86. Бюл. Ф 16 (71) ленинградский ордена Ленина и ордена Красного Знамени механический институт (72) Г.М.Беляков, В.А.Веселов, P.Н.Гробовой,. Н.К.Златорунский, О.А.Кононов и В.В.Осипов (53) 621.503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 624210, кл. С 05 В 19/18, !976.

Авторское свидетельство СССР

l! 999013, кл. G 05 В ll/Ol, !98). (54) ЦИФРОВАЯ.СИСТЕМА ДЛЯ ПРОГРАИИНОГО УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных цифровых системах регулирования и управления, например, для управления манипулятором. Целью изоб-. ретения является повышение точности

„„SU„„12280?5 А 1 системы за счет устранения колебаний объекта около положения равновесия путем введения линейного закона управления и расширения функциональных возможностей системы. Цифровая система для программного управления содержит задатчик координат, соединен. ный выходами через первый преобразователь код — код с первыми входами первого сумматора, исполнительный блок, кинематнческн связанный с объектом и датчиком положения, второй преобразователь код — код и введенные последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик импульсов, третий преобразователь код - «од, управляемый ин" вертор и второй сумматор. Введенная цепь указанных признаков првдназначена для формирования закона управления объектом, позволякицего повысить точность приведения объекта в заданное положение. 3 ил. l табл.

122807

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано B различных цифровых системах регулирования и управления, например для управ-. ления манипулятором.

Целью изобретения является повышение точности системы эа счет устранения колебаний объекта около положения равновесия путем введения линейного закона управления и расширение функциональных возможностей системы.

Для устранения колебаний объекта около положения равновесия и, следовательно, для повышения точности работы устройства закон управления предлагается сделать не двухуровневым, как B прототипе, à с плавным линейным изменением уровня сигнала управления исполнительным блоком oz максимума до нуля. При таком законе изменения управляющего сигнала в положении равновесия (Б N ) скорость объекта будет нулевой и, следовательно, не будет перерегулирования. Скорость объекта может быть нулевой в положении равновесия, так как управляющий сигнал, а следовательно, и скорость объекта плавно . уменьшаются при приближении к положению равновесия.

Коэффициент пропорциональности в линейной зависимости сигнала управления исполнительным блоком от сигнала ошибки N -N выбирается в зависимости от степейи инерционности объекта. Таким образом, можно управлять объектами с разной инерционностью, что расширяет функциональные возможности устройства. Величина коэффициента пропорциональности в линейной зависимости сигнала управления исполнительным блоком от сигнала ошибки

N --N реализуется преобразователем т

10 код — код.

На фиг.l представлена функциональная схема цифровой системы; на фиг.2 и 3 — эпюры, поясняющие работу устройства.

Цифровая система содержит задатчик координат 1, первый преобразователь 2 код — код, первый сумматор 3, исполнительный блок 4, кинематически связанный с объектом 5 и датчиком положения 6, второй преобразователь 7 код — код, генератор импульсов 8, счетчик импульсов 9, третий преобразователь 10 код — код, управляемый инвертор 11 и второй сумматор 12.

На фиг.2 и 3 обозначено: N, — код текущего положения объекта; 11 - заданный код положения, P, — выход переноса первого сумматора; Р, — выход переноса второго сумматора.

Задатчик координат может быть выполнен, например, в виде буферного !

О регистра, выходы которого являются выходами задатчика координат, а его информационные входы через тумблеры подключаются к источнику напряжения, соответствующего значению

"1" или "0". Синхровход буферного регистра через кнопку подключается к источнику напряжения, соответст11 11 вующего значению 1

Запись набранного с помощью тумблеров двоичного кода в буферный регистр осуществляется нажатием кнопки.

Записанное в буферный регистр значение кода постоянно присутствует на

25 выходе регистра и может быть считано в любое время. Буферный регистр мо.жет быть реализован, например, на микросхемах К155 ТМ8.

Управляемый инвертор ll инвертиЗо рует (преобразует в обратный) и передает на выход в инверсном виде параллельный код, приходящий на его вход, при значении сигнала на его управляющем входе, равном "1", и передает беэ изменения на выход код, по тупивший на его вход, при значении сигнала на его управляющем входе., равном

"0". Управляемый инвертор 11 введен в устройство для выполнения операции вычитания на сумматоре 12 независи40 мо от знака разности N,-N,, вычисляемой на сумматоре 3. Управляемый инвертор 11 может быть реализован, например, на элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (микросхема К155 ЛП5). Выходы этих

45 элементов образуют разряды выхода управляемого инвертора 11. Один иэ входов каждого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ является разрядом входа управляемого инвертора ll. Другие входы этих элементов объединены и образуют управляющий вход управляемого инвертора 11.

Сумматор выполняет операцию вычи55 тания, если на один его вход подается прямой ход уменьшаемого числа, а на второй его вход подается дополнительный код вычитаемого числа или

1228075.обратный код этого числа. В случае подачи обратного кода вычитаемого числа разность получается на единицу меньше младшего разряда. Подача нужных кодов на входы сумматора 12 . 5 ббеспечивается тем, что при появлении на выходе сумматора 3 прямого кода, подаваемого на первый вход сумматора 12, на выходе переноса Pl сумматора 3 появляется сигнал "1", который поступает на управляющий вход управляемого инвертора 11. При этом управляемый инвертор 11 в соответствии с логикой своей работы подает на второй вход сумматора 12 обратный ,код. В случае появления на выходе сумматора 3 дополнительного кода, поступающего на первый вход сумматора 1 2, на выходе переноса Pl сумматора 3 появляется сигнал "0", который 2О поступает на управляющий вход управляемого инвертора 11. При этом управляемый инвертор ll подает на второй вход сумматора 12 прямой код.

Система работает следующим обра 25, зом.

Координаты объекта 5, задаваемые задатчиком 1 в некотором .цифровом коде, преобразуются преобразователем 2 код — код в стандартный двоичный код Б, инвертированное и доз л полнениое значение которого ?! з

Й + l поступает на входы второго

35 числа сумматора 3. Координаты текущего положения объекта 5 воспринимаются датчиком 6 положения объекта 5 и выдаваемые в некотором цифровом коде преобразуются преобразователем 7 4р код — код в стандартный двоичный код

N,,поступающий на входы первого числа сумматора 3. В результате выполнения операции сложения координаты заданного положения и дополнительно" 4 го кода координаты текущего положения (NT + М, что соответствует вычитанию Š— М ), на выходах сумматора 3 устанавливается код разности координат М -Nä в прямом коде Я, ес" 5р ли эта разность не меньше нуля (Ni > N ), при этом на выходе переноса. устанавливается сигнал Р l =l или " л

Ф в дополнительном коде 81, если этаразность меньше нуля (К, с N ), при 55 этом на выходе переноса устанавлива" ется сигнал Р1=0. Направление перемещения объекта 5 определяется зна-. чением сигнала Pl поступающего в исполнительный блок 4. л

Код разности Sl или $1 координат

N u N с выхода сумматора 3 поступает на вход первого числа сумматора

l2. На вход второго числа сумматора

l2 поступает прямой N„ èëè обратнь1й код М„, формирующийся в результате последовательного прохождения сигналов через ряд устройств, а именно: генератор импульсов 8 вырабатывает последвательность импульсов с частотой. f, которые поступают на вход двоичного счетчика 9, имеющего п разрядов. С выхода счетчика 9 периодически нарастающие с частотой Р

1Ъ и

- f/2 двоичные коды поступают на вход преобразователя 10 код — код, где изменяются в соответствии с принятым законом управления объектом.

С выхода преобразователя 10 коды N периодически изменяющиеся rio закону, определяемому преобразователем 10, поступают на вход управляемого инвертора ll, на управляющий вход которого поступает сигнал переноса P! с выхода сумматора 3. В зависимости от . уровня сигнала Рl управляемый инвертор преобразует код N в прямой код

N„, если Р1=0, или в обратный код

М„, если Р1=1, который поступает на первые входы сумматора 12. На вторые входы сумматора 12 поступает код м

SI или Sl. Таким образом, если разность координат текущего положения и заданного меньше нуля, что соответствует низкому уровню сигнала Р! (Р1=0), то эта разность в дополнительном коде суммируется с периодически изменяющимся кодом N который проходит без изменений через управляемый инвертор на входы второго сум- матора 12. Если разность координат текущего положейия и заданного не меньше нуля, что соответствует высокому уровню сигнала Pl (Р11), то эта разность в прямом коде суммируется с Вп-периодически изменяющимся инверсным значением кода 0, которое проходит на входы сумматора 12 с выхода управляемого инвертора ll °

На" сумматоре 12 производится операция сложения Sl+N„, если N, -Я ъ 0 (Р11) или Sl+N„ если Я.,-N c 0 (Р 1 0),.что соответствует сложению

N„c разностью N и N, если эта разность меньше нуля, и вычитанию? „

1228075

Н -М

Р2 t5

1 (N -N -1

1 )N -N -l

1 3 т 3

О (О о >/N, - Nat

S из разности N N, уменьшенной на ,т единицу, если эта разность не меньше.нуля. Сложение Sl с обратным кодом Й„, а не с дополнительным Й„ при

Р1=1, позволяет уменьшить зону нечувствительности до единицы младшего разряда кода координаты объекта.

Такая операция сложения обеспечивает формирование сигнала переноса

Р 2 на выходе сумматора 12 в соответствии со следующей таблицей.

Значения Р2 в таблице получают следующим образом. При Н -N (О на вы- 30 ходе сумматора 12 имеем результат:

S2=Sl+N(=N„-/Б -Б I, На выходе переноса Р2 сумматора 12 формируется сигнал Р 2=1 при S2. О, т.е. при N,>

3 Ь N>/, или Р2=0 при S2 <О, т.е ° 35 при 11 с! N,-Nç При Nт-NðО на вы-, ходе сумматора 12 имеем результат:

$2 $1+Й1,. При этом сумматор 12 выпол,няет эту операцию сложения как сло, жение $1 с дополнительным кодом не- 40 л которого числа Nl: $2=$1+М . Тогда 1. Np ь Н 2 1 111+1 2 1 1р ° сюда Ng @ +1 S2=S l N) @ NÇ (N„+.1)

Тогда на выходе переноса Р2 суммато-; ра 12 формируется сигнал Р2=1 при

S2 > О, т.е. при NÄ û N -N -1, или

Р2 0 при S2 <0, т,е. при N„>NT Из

-1

Так как исполнительный блок разблокирован только при совпадении зна-5О чений сигналов Р 1 и Р2, то из таблицы следует, что он разблокирован в течение той части периода времени . T 1/Ря, когда Nq (!Ят -Н 1при

N N (0 (фиг.3) или Н„ > Я -Б -1 при

М. -N >О (фиг.2) где Р3=1 соответствует разблокированному исполнительному блоку, а P30 — заблокированному. При этом за счет инерционности исполнительного блока скорость перемещения объекта пропорциональна отнол шению i /Т, а направление перемещения определяется значением l l. Закон изменения (величины. времени, в

1 течение которого за период Т = —-исполнительный блок устройства разблокирован; зависит от разности заданной и текущей координат объекта 5) от И -N определяется преобразователем кода 10 и может быть выбран различным для разных объектов.

При J N -N l>N,, где N„ максимальное значение N„ исполни° тельный блок 4 разблокирован в течение всего периода и перемещает объект 5 с максимальной скоростью.

Период Т повторения кодов счетчика 9 должен выбираться достаточно .маленьким пб сравнению с постоянной времени исполнительного блока. Исполнительный блок перемещает объект

5 и датчик положения 6, который выдает новое значение координат текущего положения объекта, подаваемое через преобразователь 7 на входы первого числа сумматора 3. Сумматор

3 формирует новый код разности текущего и заданного положения объекта. При совпадении кодов текущего и заданного значений положения объекта код разности на выходе сумматора 3 становится равным нулю. В этом случае при любых значениях кода N сохраняются значения сигналов переноса Pl=1 и Р2=0, которые поступают на исполнительный блок 4 и блокируA ют его. Время разблокировки исполнительного блока етановится равным нулю и перемещение объекта заканчивается в заданном положении.

Введенная в цифровую систему . цепь, содержащая генератор импульсов 8, счетчик 9 импульсов, третий преобразователь код — код 10, управляемый инвертор ll и второй сумматор 12, предназначена для формирования закона управления объектом, позволяющего повысить точность приведения объекта в заданное положение. Введенная цепь необходима для преобразования разности текущей и заданной координат объекта в сигнал управления исполнительным блоком 4

12280 в соответствии с выбранным законом управления.

Исполнительный блок 4 содержит, например, мостовой усилитель мощнос— ти, в диагональ которого включен дви- 5 гатель постоянного тока с независимым возбуждением, и редуктор, Мосто вой усилитель мощности построен таким образом, что при подаче на его два входа сигналов одинакового уровня ("0" или "1") на двигатель подается напряжение и он вращается в соответствующую сторону. Если же сигналы, приходящие на входы мостового усилителя мощности, имеют разное зна- 1 чение, якорь двигателя оказывается закороченным накоротко через открытые ключи мостового усилителя. Двигатель останавливается.

Формула изобретения

Цифровая система для программного управления, содержащая задатчик коор75 динат, соединенный выходами через первый преобразователь код — код с первыми входами первого сумматора, исполнительный блок, кинематически связанный с объектом и с датчиком положения, выходы которого через второй преобразователь код — код подключены к вторым входам первого сумматора, о т л и ч а ю щ а я c я тем, что, с целью повышения точности сис. темы и расширения функциональных возможностей, в нее введены последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик импульсов, третий преобразователь код вЂ, код, управляемый инвертор и второй сумматор, вторые входы которого соединены с информационными выходами первого сумматора, выход переноса которого подключен к управляющему входу управляемого инвертора и к первому входу исполнительного блока, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора.

) 228075

f

Составитель И.Швец

Техред И. Попович

Корректор А. Зимокосов

Редактор К.Волощук

Заказ 2286/48 Тираж 836

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Иосква, Л(-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

° т

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Цифровая система для программного управления Цифровая система для программного управления Цифровая система для программного управления Цифровая система для программного управления Цифровая система для программного управления Цифровая система для программного управления 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности к устройствам с самоконтролем , и может найти применение при проектировании микропроцессорных систем управления промьшшенными роботами

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при автоматизации погрузочно-разгрузочных и транспортных работ на различных складах

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано, например, в устройствах числового программного

Изобретение относится к устройствам автоматики с цифровым программным управлением и может быть использовано для программного управления перемещением подвижных частей станков

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для управления объектами, требующими высокостабильных скоростей вращения в широком диапазоне их задания в виде цифровых кодов

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при токарной обработке некруглых валов, например распределительных валов двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах числового программного управления станками в тех случаях, когда необходимо поддерживать с высокой точностью постоянную контурную скорость

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в устройствах связи ЭВМ с объекта14и управле ния, а именно с ионно-лучевыми и электронно-лучевыми обрабатьгаающими, сварочными, электронолитографическими установками

Изобретение относится к автоматизированным системам и системам автоматического управления и может быть использовано при управлении сложными объектами преимущественно с дискретным характером технологического цикла, а также для решения задач распознавания и анализа данных объектов, ситуаций, процессов или явлений произвольной природы, описываемых конечными наборами признаков (симптомов, факторов)

Изобретение относится к автоматизированным системам и системам автоматического управления и может быть использовано при управлении сложными объектами преимущественно с дискретным характером технологического цикла, а также для решения задач распознавания и анализа данных объектов, ситуаций, процессов или явлений произвольной природы, описываемых конечными наборами признаков (симптомов, факторов)

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение при построении распределенных систем программного управления технологическими процессами

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике

Изобретение относится к станкостроению, к области автоматического управления цикловыми программными системами и может быть использовано для управления технологическим оборудованием, в частности, автоматическими линиями, агрегатными станками и автоматами для механической обработки

Изобретение относится к устройствам управления и может применяться в системах автоматизации управления технологическими линиями и оборудованием

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении распределенных систем программного управления, а также подсистем логического управления многоуровневых АСУ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении управляющих и вычислительных систем высокой производительности, а также АСУТП

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении управляющих и вычислительных систем высокой производительности, АСУТП, а также других систем, к которым предъявляются жесткие требования по надежности

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического управления для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока
Наверх