Цифроаналоговая следящая система
Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для управления объектами по сигналам от вычислительных устройств. Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности . Поставленная цель достигается тем, что в цифроаналоговую следящую систему, содержащую датчик угла поворота (синуснокосинусный вращающийся трансформатор) 1. генератор 5 опорной частоты, цифрианалоговый преобразователь (ЦАП) 10, фазочувствительные выпрямители (ФЧВ) 7 и 8, коммутатор 9, три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14-16, компаратор 6, введен блок 11 интегрировав я. Напряжения с выходов синусной 3 и косинусной 4 обмоток выпрямляются в ФЧВ 7 и 8 таким образом, что знаки их всегда противоположны Эти напряжения посоедством коммутатора 9 поочередно подаются наанапоговыйвход ЦАП 10, который перемножает их соответственно с функциями cosN и sinN и формирует на выходе сигнал рассогласования. Последний интегрируется в блоке 11 и подается на вход электропривода 12 для отработки ошибки. 3 ил. СП
союз советских социАлистических
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4431291/24 (22) 30.05,88 (46) 07.12,91. Бюл. М 45 (72) В, В. Ледерер (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ¹ 1282328, кл. Н 03 Н 1/38, 1987. Авторское свидетельство СССР N 1580554, кл. 6 05 В 15/02, 1988. (54} ЦИФРОАНАЛОГОВАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для управления объектами по сигналам от вычислительных устройств. Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, . чта в цифроаналоговую следящую систему. Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для управления объектами по сигналам от вычислительных устройств, Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение надежности. На фиг. 1 представлена блок-схема системы; на фиг. 2 — таблица значений функций; на фиг. 3— эпюры, поясняющие работу системы. Система содержит датчик угла поворота в виде синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ) 1 с обмоткой 2 возбуждения, а также с синусной 3 и косинусной 4 обмотками, генератор 5 опорной частоты, компаратор 6, первый и второй фазачувствительные выпрямители (ФЧВ) 7 и 8, коммутатор 9, цифроаналоговый преобразо, .! (2«1697955 А1 содержащую датчик угла поворота (синуснакосннусный враща ащийся трансформатор) 1, генератор 5 опорной частоты, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 10, фаэачувствительные выпрямители (ФЧВ} 7 и 8, коммутатор 9, три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14-16, компаратор 6, введен блок 11 интегрирован:я, Напряжения с выходов синуснай 3 и касинусной 4 обмоток выпрямляются в ФЧВ 7 и 8 таким образом, что знаки их всегда противоположны. Эти напряжения посредством коммутатора 9 поочередно подаются на аналоговый вход ЦАП 10, который перемножает их соответственно с функциями cosN u sinN и формирует на выходе сигнал рассогласования. Последний интегрируется в блоке 11 и подается на вход электропривода 12 для отработки ошибки. 3 ил. ватель 10, блок 11 интегрирования, электропривод 12, блок 13 памяти, первый, второй и третий элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 — 16, шину 17 управления, синусно-косинусный цифроаналоговый преобразователь 18. Работает следящая системе следующим образом, Генератор 5 опорной частоты формиру ет напряжение синусоидальнай форму 05=Upsln mt, которое питает обмотку 2 возбуждения СКВТ 1 (фиг. 3), Напряжение 0а сравнивается с нулевым кампараторам 6: если 0в > О, напряжение 0в на выходе компаратора 6 равно "1", если Us О, напряжение 06=0(см, фиг. 3), На выходных обмотках 3, 4 СКВТ 1 формируются напряжения, про16- :-17О55 порциональные синусу и коси, у=, угл:« Q IlO0OPOT3 ВЭЛЭ: (.)3=- UaK з)п а - «1Г) г.(? t, U 1= )оК соз а;sin .) ",, Где К вЂ” коэффициент TOBH(„ формации g«Кд1 1. ДлЯ простг?ты ?)Ологк«1)м, что Л, К- -1. Тогда Us=- siп а Яп 1 (1:, 1.?)= COS n .111;Зt, iG ДЛЯ ЬОРМИРОВЭНИ?««СИ(1 «)ЭЛЭ, 1)Р0110РЦИ ОНЭЛЬНОГО ВЕЛИЧИНЕ РЭ)>СО! ЛЭГ,ОЭ)»«11»я Между управля)ощим с»гналом и валом злектропривода 12, 1 падшие разрядь) управляющего сигнала М Or цифрог:ой вычис- 1«э лительной машины (.)а чер «8 не показана) поступают.на блок 13 r!3) I»T», 0:-;.оторо:, ; . Записаны фучкции з!п Р)!ë СОЗ)1. I-IB ВЫХГ)да:: блока 13 памяти имеется функция з!г) 11, если н," старшем входе п)р)«)сутствует "0"„H 2О функция созй1, если на, QTàp108)ë адресном Входе "1", Поскольку HB стар ший Эдреснь)й ВХОД ПОСТ Пйет СИГНЭЛ С КОМГ)ЭРЭТГ««63 б С частотой Q>I, и на цифровые Входы Ц«АП 1О поступэ)от поочередно функции з11)й. соз1 ), «>Г Наг)ряжения U3 И%1 поступэ,от нв информационные входы ()>ЧБ 7 11 8, Ф-l!). р :."..::? !3)or слецую)цим Обг „.) «Ом ",-Гг«11 1«) «Г Гавлч)о;цем Входе ФЧB Ррисутствует О", наг)()яжение ilB 8ГО ВЫХОДЕ PBDHO НЭГ1Р>1>ке?1«1; Э HB 81)Э входе. Если на управляющем входе Оэ- В присутствуе1 "1", l впряжен»в на его I:-bi?(.)r s равно по абсолютной ве))ич»)-:е и:.=)пря.кеник> на его входе, но Г))>:этнвополо>;(НО по знаку. Ц ®ЧЦ 1 и (? «00<,c.!QB»» (рэзоч) вств«1««тельное выпрямлен»8 ))эп(?я>кен,«)й 1)з и О, K0TOPbI8 ЗЭТЕМ ПООЧВРЕДНО РОДЭ ?ТСЯ Г)ССРЕ«()«СТВОМ КОММУTBTOPФB 9 На «1) )ЭЛОГ(?ВЬ i вход ЦАП 10, Причем при малых .,Глэх 1";«: — Л сОГласовзния между " » а Обес))еч:338 r(;» условие. при котором на вь1ходах ФЧ«В 7 и 3 напря>кеHMA U7»,:s име)от прот»воположные знаки. Для этОГО !s n8pв()м KBBöi>BHT8 (фиГ, 2) сигHBnbl U1s vi IJ)s 1-: выхОдах BJI!.-! ментов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ ",5 и 16»-;меняются синфаз-0 Ф нкции с»!yes» косинуса В диапазоне От О до 9О име«ет положительные знаки, но поскольк, синусная 3 и косинусная 4 обмстки Г.КЗТ 1 включены в противофазе, напряжен»Я 117» IJB протиВОположны пэ знаку(Ь7 (?грь)цател!« но, UB пОлОжительно), ЦО ВторО:««1 )«вэдрс1 1" те сип)(алы U1s и U)r IB Выходах элементов ИСКЛЮ 1АЮЩEE («1Г1И ), » 1б иэменяюгся:э5 в противофазе, функции синуса и )..«c»H,сэ в диапазоне 9О-180 имеют разные эна).-:1, поэтому!i)впряжен»я U7» Ж. Ме)от pBBHI:8 знаки (07 — поло>)(итель1 10, ЦБ — Отрица".е .ьHQ). 8 третьем квадранте напряжение U7 им86т Отр)1«)ца гельное знэч8ние, Ug пОлО жительное. 3 четвертом квадранте напряжение U7 г,оло>к»тельное, а UB — отрицательное (см. Фиг. 2 и 3). )) перво) 1 к«вэдр«энте напряжен»> )-?7 и Us на выход;.:.:: ФЧЕ 7 и 8 одинаков.;1 U7= згп а, ..)з=- соз а,, а разряды U,,= О и ) 4-1«= О. Считаем, что Г)р» «10лО:к»тельном ))впряжен»и HB входе элехтроп к»вод Вращается в положительном «)ЭпраВлении (Вправо на фиГ. 31 а I1ри Отрицательном наoi>OpoT, В ге моменты вое i8H», кОГда Us=0, HB выход коммутатора 9 подается функция соз а. Б BTQ же время на выходе блока 13 памяти г)рисугствует функция з!ПМ. ЦАП 1О перемножает сигналы, присутству)ощие на 8ГО цифрОВь!х и аналоговых Входах, поэтому 1;В выходе ЦАП 16 наг))-Я>кение sinNcos а. При появлении 1" на Выходе компаратора 6. Ком«.;утэтор 9 подключает к своему выходу функц»10 sin а. э на выходе блока 13 памяэи появляется функция cosN. Следовательно, сигнал на выходе ЦАП 10 равен— cosNsln а . Так как сигнал на выходе комгаратора 6 непрерыж)0 изменяется с частотой напря>кениг возбу>кдения, TQ после уср8Днения В блоке 1 1 HHò" Грирования наГ)ряжен»1 на вь)хо 8 110следне)0 U1;= —.- (сс". а з.. Й вЂ” sin а сказ) 1)--— — „, sir, (й- а), 1 Проанализируем полученное выраже 6. Если И < а. т,е. Заданная точка наход»тся левее (в соответствии с фиг. 3) Фактической, U) i < О, и привод 12 движется и Отрицательном нап()эвлении (влево) Если Г) > а, т.е. заданная точка находится правее заданной, И1» О, v.пр.иво.д 12 движется в полпжитель Io) i направлении (вправо), Привод 12 движется до тех пор, пока U11= 1 — — sIn(N- n) cT3H8T pas sbII HynIo, Это про2 из(эйдет пр» Ы= а, При поступлении команды герехода во второй кзадрант на n — 1=М разряде кода N,появляется "1" (Un-1=1), Это приводит к таму, что сигнал на выходе элемента 16 ИСК>")ЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ изменяется нз 180 (если на первом входе элемента И(".П)ЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и;)исутствует "О", сигнал на Bro выходе равен с,иналу на его 1)тором входе, 8:ли же на первом входе при,-.:;Ггствует "1", сигнал на выходе противопо.;0>)(8H сигналу на втором входе). Это пр»ВОДит к "MGH8 знака напряжения U7. ОнО становится положительным, как и напряжение Us, », следовательно, напряжение U11 заведом(? nonîæ»T8ëûiî. v«;злектропривод 1697055 12 движется в сторону второго квадранта. Когда угол а достигает второго квадранта, знак напряжения 0ц изменяется за счет изменения знака функции со$ а при переходе через угол 90О. Напряжения U7 u Us вновь 5 имеют противоположные знаки. Напряжение Ui)= — — (slna $!пй + 2 + cos acosN). однако, учитывая, что cos а= = sin (a+ 90 ), à sin а = -со$ (а+ 90 ), U»=- 10 = — „(cos а sin(a+ 90 ) — sinNcos (а+ 90 )= — — sin(a N 90 ) = — sin(N — а — 90 ). О 2 2 Электропривод останавливается при уг- 15 ле И=а+ 90 во втором квадранте, При поступлении команды перехода в третий квадрант 180 < а < 270 значения разрядов соответствуют U>-1=0, !.4-1. При этом фаза сигнала 0м не изменяется, а фаза сигнала 20 U>s изменяется на 180О, Это приводит к изменению полярности сигнала Us. Он становится положительным как и напряжение Ут, а значит, и напряжение 011 оказывается положительным, Следовательно, электро- 25 привод вращается в сторону третьего квадранта. При переходе через угол а = 180 напряжение У7 изменяет знак (переход функции синуса через угол 180 ). и напряжения U7 и Оэ вновь становятся разнополяр- 30 1 ными, а напряжение Ui>= — ($!па cosN— cosа sinN)=- — sin(N-а) = — $!п(й -а-180 ). 1 1 2 2 Следовательно, электропривод останавли- 35 вается при угле N=a+180, При поступлении команды перехода в четвертый квадрант 270 < а < 360 фаза сигнала 0ы изменяется на 180О, и напряжение От становится положительным, как и напряжение 0$. Следова- 40 тельно, напряжение 011 также оказывается положительным, и электропривод 12 вращается в положительном направлении в сторону четвертого квадранта. При достижении четвертого квадранта напряжения 0т и 0$45 вновь становятся разнополярными, а напряжение U11- — ($!и а sinN+ со$ а cosN) = — со$(И вЂ” 50 1 1 2 2 1 о 1 -а) - — sin(N-а+90 ) = — sin(N à-270 ), о 2 2 Следовательно, электропривод останавливается при угле N=a+270 . Если происходит команда на переход в квадрант с 55 меньшим номером, например из третьего во второй, или из второго в первый, то в первый момент времени напряжения 07 и Ов, а следовательно, и напряжение U>i orрицательны, но только до тех пор, пока вал электропривода 12 не достигнет заданного квадранта. Если приходит команда на переход из первого квадранта в третий или из второго в четвертый и наоборот, знак напряжения 0 неопределен. Если величина рассогласования меньше 180О, напряжение Uii имеет одну полярность, а если величина рассогласования больше 180О, напряжение U11 именг противоположную полярность, т,е. электропривод вращается в требуемом положение по наиболее короткому пути. Применение более простых элементов, уменьшение их общего числа, использование не требующих предварительного программирования микросхем г1амяти повышае1 надежность системы и удешевляет производство. Формула изобретения Цифроаналоговая следящая система, содержащая генератор опорной частоты, электропривод, датчик угла поворота, ротор которого механически соединен с валом электропривода, синусно-косинусный цифроаналоговый преобразователь, младшие разряды цифрового входа которого являются младшими разрядами управляющего входа системы, коммутатор, два фазочувствительных выпрямителя, соединенных информационными входами с соответствук щими выходами датчика угла поворота, компаратор, первый вход которого соединен с выходом генератора опорного напряжения и входом датчика угла поворота, а второй вход подключен к общей шине, три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом первые входы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются старшими разрядами управляющего входа системы, вторые входы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ связаны с выходом компаратора, аналоговый вход синусно-косинусного цифроаналогового преобразователя соединен с выходом коммутатора, первый и второй информационные входы которого подсоединены к выходам соответствующих фазочувствительных выпрямителей, выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с управляющим входом второго фазочувствительного выпрямителя, первый вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ связан с первым входом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, отл и ч а юща я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, в нее введен блок интегрирования, выход которого соединен с входом электропривода, вторые входы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1697055 связаны со старшим разрядом цифрового входа синусно-косинусного цифроаналогового преобразователя, выходом подключенного к входу блока интегрирования, выход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ Mfill соединен с управляющим входом коммутатора, управляющий вход первого фазочувствительного выпрямителя соединен с Bblx0дом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮ5 ЩЕЕ ИЛИ связан с вторым входом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. 1697055 Редактор Б.Федотов Заказ 4305 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Ujy О Составитель С,Никишов Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк
