Двухотсчетный следящий привод

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано при разработке следящих систем при постоянной частоте обмена дискретной управляющей информацией. Целью изобретения является повышение точности работы двухотсчетного следящего привода при пониженной тактовой частоте. Привод содержит задатчик 1 входного воздействия, делитель 2, регистр 3 цифроаналоговый преобразователь 4 грубого отсчета, сумматор 5 грубого отсчета, датчик 6 обратной связи грубого отсчета, корректор 7 кода точного отсчета, цифроаналоговый преобразователь 8 точного отсчета, селектор 9, усилитель 10, двигатель 11, редуктор 12, нагрузку 13, сумматор 14 точного отсчета, коммутатор 15, первый 16 и второй 17 датчики обратной связи точного отсчета, анализатор 18 кода точного отсчета, блок 19 выделения первого тактового интервала, блок 20 определения знака заданной скорости, блок 21 определения четности тактового ин (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUI

РЕСПУБЛИК

А1 (gg)g С 05 В 11/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

f 21) 4648747/24 (22) 08.02.89 (46) 23,12.91.Бюл. 47 (72) Е.B,Àðõàíãåëüñêèé, В.Н.Бродовский, А.А.3амбржицкий, Н,A.Èópàòîва, Т.В.Петухова, Г.-В.А.Свицын и Ю.Н.Семенов (53) 62-50(088.8). (56) Авторское свидетельство СССР и 1580404, кл. (06 <: 7/30, 09.12.88.

Авторское свидетельство СССР и 1631517, кл. Г 05 В 11/01, 14.10.88 (прототип), (54) ДВУХОТСЧЕТНЦИ СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД (57) Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано при разработке следящих систем при постоянной частоте обмена дискретной управляющей информацией. Целью изобретения

„„SU„„1700535

2 является повышение точности работы двухотсчетного следящего привода при пониженной тактовой частоте.

Привод содержит задатчик 1 входного воздействия, делитель 2, регистр 3, цифроаналоговый преобразователь 4 грубого отсчета, сумматор 5 грубого отсчета, датчик 6 обратной связи грубого отсчета, корректор 7 кода точного отсчета, цифроаналоговый преобразователь 8 точного отсчета, селектор 9, усилитель 10, двигатель

11, редуктор 12, нагрузку 13, сумматор 14 точного отсчета, коммутатор

15, первый 16 и второй 17 датчики обратной связи точного отсчета, анализатор 18 кода точного отсчета, блок 19 выделения первого тактового интервала, блок 20 определения знака заданной скорости, блок 21 определения четности тактового ин1700535 тервала, экстраполятор 22, источник 23 опорного напряжения, понто-

Изобретение относится к системам автоматического управления и может

10 быть использовано при разработке следящих систем, при постоянной частоте обмена дискретной управляющей ин- форма ци ей.

Целью изобретения является повышение точности работы двухотсчетно15 го следящего привода при пониженной тактовой частоте.

На фиг. 1 представлена структурная схема привода, на фиг. 2 - структурная схема я временные диаграммы работы блока выделения первого так1

ToBoI интер вала, . на фи г. 4 — иллюстрация работы привода.

Двухотсчетный следящий привод содержит задатчик 1 входного воздействия, делитель 2, регистр 3, цифроаналоговый преобразователь 4 грубого отсчета, сумматор 5 грубого отсчета, датчик 6 обратной связи грубого отсчета, корректор 7 кода. точного отсчета, цифроаналоговый преобразователь 8 точного отсчета селектор 9, усилитель 10, двигатель 11, редуктор 12, нагрузку 13, сумматор

14 точного отсчета, коммутатор 15, первый 16 и второй 17 датчики обратной связи точного отсчета, анализатор 18 кода точного отсчета, блок

19 выделения первого тактового интер- вала, блок 20 определения. знака заданной скорости, блок 21 определения четности тактового интервала, экстраполятор 22, источник 23 опорного напряжения, повторитель 24 и инвертор 25.

Блок 19 выделения первого тактового интервала (фиг.2) содержит управляющий вход 26, информационный вход 27, первый D-триггер 28,„ элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29,первый 30 и второй

31 инверторы, второй Р"триггер 32, вход

33 опорного напряжения, второй 34 и первый 35 токозадающие резис--оры, B качестве корректора 7 кода точного отсчета может быть использован

55 управляемый инвертор.

Анализатор 18 кода точного отсчета реализуется схемой ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, ритель 24 и инвертор 25. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Реализация экстраполятора 22 приведена в известном приводе.

В качестве блока 20 определение знака заданной скорости используется

D-триггер, В качестве блока 21 определения четности тактового интервала может быть использован одноразрядный счетчик, Устройство работает следующим образом.

Режим больших рассогласований.

Задающий угол в виде цифрового управляющего воздействия поступает на вход регистра 3 и сопровождается импульсами тактовой частоты, поступающими на тактовый вход. Группа старших разрядов кода (грубый отсчет) преобразуется в аналоговую величину цифроаналоговым преобразователем 4 грубого отсчета. и поступает на второй вход сумматора 5 грубого отсчета.

На первый вход сумматора 5 грубого отсчета поступает напряжение с датчика обратной связи б грубого отсчета - с движка потенциометра, установленного на измерительном валу грубого отсчета редуктора 12. Сигнал рассогласования грубого отсчета. с выхода сумматора 5 грубого отсчета поступает на первый вход селектора 9, где анализируется его абсолютная величина. Для режима большого рассогласования эта величина превышает заранее заданную пороговую величину и поэтому по результату их сравнения к входу усилителя 10 селектором 9 подключается выходной сигнал сумматора 5 грубого отсчета. Сигнал с выхода усилителя 10 поступает на двигатель 11, который, отрабатывая сигнал рассогласования, разворачивает валы всех датчиков обратной связи и нагрузку !3.

По мере отработки рассогласования следящим приводом сигнал рассогласования грубого отсчета на выходе сумматора 5 грубого отсчета уменьшается до величины, которая меньше заранее заданной пороговой величины, установленной в селекторе 9. Эта порого1700 3

10 вая величина выбрана из условия: если текущая ошибка грубого отсчета становится меньше ее, то рассогласо- вание следящего привода меньше линейной зоны канала точного отсчета.

В этом случае следящий привод пере-, ходит на работу в следующий режим.

Режим малых рассогласований, В этом режиме селектор 9 подклю-. чает k входу усилителя 10 выходной сигнал сумматора 14 тонного отсчета.

Сигнал рассогласования в канале точного отсчета на выходе сумматора 14 образуется при вычитании из выходного сигнала цифроаналогового преобразователя 8 точного отсчета, прошедшего через экстраполятор 22, в результате чего ступенчатая форма сигнала превращается в линейно изменяющийся сигнал обратной связи точного отсчета, снимаемого с потенциометров-датчиков точного отсчета и коммутируемого коммутатором 15 на второй вход сумматора 14 точного отсчета. Полученный на выходе сумматора 14 точного отсчета сигнал рассогласования отрабатывается двигателем 11.

Применение в канале точного отсчета двух датчиков обратной связи вызвано тем, что измерительный вал точного отсчета редуктора 12 является многооборотным, при установке однооборотных потенциометров кругового вращения в определенных угловых положениях измерительного, вала будет происходить разрыв в выходном сигнале потенциометра. Для того, чтобы обойти эти разрывы и при этом не потерять информации о положении вала, точного отсчета, на нем установлены два датника обратной связи - потенциометра, разверну-! о б тых друг относительно друга на 180 и запитанных вместе цифроаналоговым преобразователем 8 точного отсчета от одного источника 23 опорного напряжения, чем исключаются ошибки масштабирования. Выходной сигнал обоих датчиков точного отсчета по" ступает на вход коммутатора 15„ yn" равление которым происходит по сигналу анализатора 18 кода точного ovсчета, в результате чего на второй вход сумматора 14 точного отсчета поступает сигнал с того датчика точного отсчета, движок которого в данный момент находится в рабочей зоне.

Одновременно с переключением выходных сигналов датчиков обратной связи точ- ного отсчета коммутатором 15 на входе сумматора 14 тонного отсчета по тому we сигналу анализатора 18 кода точного отсчета происходит коррекция с помощью корректора 7 кода точного отсчета старшего разряда кода младшей группы разрядов регистра 3 (кода управления точного отсчета), поступающего на вход цифроаналогового преобразователя 8 точного отсчета. Графики значений кодов, выходных сигналов анализатора 18 и корректора 7, выходных напряжений цифроаналогового преобразовател 8 точного отсчета, первого 16 и второго 17 датчиков обратной связи точного отсчета и коммутатора 15 для случая согласованного положения приведены на фиг,4.

Здесь управляющее воздействие в виде группы младших разрядов кода ре" гистра 3 (сигналы а,б,s,ã). поступает на вход цифроаналогового преобразователя 8 точного отсчета, причем старший разряд - сигнал ф. поступает через корректор 7, представляющий собой управляемый инвертор. Сигнал управления корректором 7 вырабатыва" ется схемой ИСКЛЮЧАЮ(!ЕЕ ИЛИ - анализатором 18, на вход которо †поданы выходы двух старших разрядов этой группы кода сигналы 5 и Я . На выходе анализатора 18 образуется сигнал g а сигнал корректором 7 преобразуется в сигнал 6, при нулевом значении сигнала ) происходит инверсия сигнала Ъ, На фиг. 4 цифрами 1, 2, 4, 8 показана относительная цена, которую имеет каждый разряд кода точного отсчета регистра 3 при преобразовании его в аналоговую величину. График U (тонкая линия) соответствуу=

6 ет зависимости сигнала цифроаналогового преобразователя 8 при отсутст-. вии корректора 7. При работе коррек-тора 7 график преобразуется в зависимость U, показанную на фиг. 4 жирной линией. Этот график получается суммированием значений сигналов й, 5, 6, е взятых со своей ценой каждый. Такой сигнал. получается на выходе цифроаналогового преобразователя 8 точного отсчета и поступает на вход экстраполятора

22, с выхода которого после опера1700535

55 ции экстраполирования поступает на первый вход сумматора 14 точного отсчета. На фиг. 4 показана также зависимость выходных сигналов датчиков обратной связи. Смещение граФйков U < и U<< относительно друг друга вдоль оси абсцисс определено и взаимным разворотом на 180, а взаимное расположение относительно г афика задающих кодов и выходного н пряжения цифроаналогового преобраз вателя 8 точного отсчета принято условно для случая рассогласования пр точному отсчету, равному нулю.

Сигнал, поступающий на второй вход сумматора 14, представляет собой о1резки этих графиков, .выделенные ж рной линией, поочередное включен е которых коммутатором 15 опрер ляется выходным сигналом анализ тора 18 - сигналом g;..

Введение экстраполятора 22 позв эляет превратить ступенчатообразн ю форму управляющего воздействия в линейно изменяемую в течение кажд го тактового интервала, что су(ц стеенно снижает уровень помехи н входе усилителя 10, в результате чего повышается точность и плав" нрсть работы привода.

Выходной сигнал экстраполяторв 22 образуется путем сложения текущего значения с проинтегрированной разностью между текущим и предыдущ м значениями выходного сигнала цифроаналогового преобразователя 8 трчного отсчета. Постоянная интегрирования равна тактовому интервалу. Для обеспечения получения непрерывного выходного сигнала экстраполятор 22 выполнен из двух одинаKbBblx частей, выдающих сигнал llo очередно, одна из которых в текущий момент участвует в образовании вЫходного сигнала, а в другой происходит обнуление интегратора и зарядка памяти уровнем выходного сигнала цифроаналогового преобразователя 8 точного отсчета.

Для управления очередностью работы этих частей экстраполятора 22 первый вход соединен с выходом блока 21 определения четности тактового интервала.

Особенность работы экстраполятора 22 в двухотсчетном следящем привОде состоит в том, что при смене выходного сигнала анализатора

f0

18 кода (при переключении датчиков обратной связи точного отсчета и корректировке входного кода цифроаналогового преобразователя 8 точного отсчета) образуется дополнительный скачок выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 8 точного отсчета, направленный против текущих скачков изменения сигнала, определяемых значением знака заданной скорости, и равный по величине половине опорного напряжения, запитывающего датчики обратной связи точного отсчета и цифроаналоговый преобразователь 8 точного отсчета (фиг,4); Этот скачок выходного напряжения должен быть передан на первый вход сумматора 14 точного отсчета через экстраполятор 22 без изменения, так как на второй вход сумматора 14 точного отсчета одновременно с выхода коммутатора 15 поступает точно такой же скачок напряжения при коммутации выходных сигналов датчиков обратной связи точного отсчета, и только в этом случае не будет нарушена непрерывность в выдаче выходного сигнала рассогласования с выхода сумматора 14 точного отсчета.

Для формирования указанного скачка выходного напряжения экстраполятора 22 к нему подведены половинные значения опорного напряжения разных полярностей и управляющие сигналы от блока 19 выделения первого тактового интервала (при каждом изменении выходного сигнала анализатора 18 кода точного отсчета - при каждом переключении датчиков обратной связи точного отсчета) и от блока 20 определения знака заданной скорости.

Формула изобретения

1. Двухотсчетный следящий привод, содержащий задатчик входного воздействия, информационный и тактовый выходы которого соединены с соответствующими входами регистра, выходы группы старших разрядов которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя грубого отсчета, выход старшего разряда из группы выходов младших разрядов регистра соединен с информационным входом корректора кода точного отсчета, выход которого соединен с входом

1700535 о старшего разряда цифроаналогового преобразователя точного отсчета, остальные выходы группы выхолов младших разрядов регистра соединены с со 5 ответствующими входами цифроаналогового преобразователя точного отсчета, выходы двух старших разрядов группы выходов младших разрядов регистра соединены с. соответствующими входами анализатора кода точного отсчета, выход которого соединен с управляющим входом корректора кода точного отсчета и управляющим входом коммутатора, выход которого соединен с пер-l5 вым входом сумматора точного отсчета, выход которого соединен с вторым вхо-, дом селектора, выход которого через последовательно соединенные усилитель и двигатель соединен с входным 2р валом редуктора, выходной вал которого соединен с нагрузкой, измерительный выход грубого отсчета редуктора соединен с датчиком обратной связи грубого отсчета, выход которо- 25 го соединен с первым входом сумматора грубого отсчета, выход которого соединен с первым входом селектора, измерительный выход точного отсчета редуктора соединен с первым и вторым 30 датчиками обратной связи точного отсчета, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами коммутатора, выхол источника опорного напряжения соединен с входа- 3 ми опорного напряжения первого и второго датчиков обратной связи точного отсчета, датчика обратной связи грубого отсчета, цифроаналогового преобразователя точного отсчета и циФро- 40 аналогового преобразователя грубого отсчета, выход которого соединен с вторым входом сумматора грубого отсчета, отличающийся тем, чтО с целью повышения тОчнОсти при 45 пониженной тактовый частоте, дополнительно введены блок выделения перво" го тактового интервала, блок определения знака заданной скорости, блок определения четности тактового интервала, экстраполятор, повторитель, инвертор и делитель, выход. источника опорного напряжения через делитель соединен со входами повторителя и инвертора, выходы которых соединены с соответствующими входами опорного напряжения экстра поля тора, выход которого соединен с вторым входом сумматора точного отсчета, тактовый

Bblxofl задатчика входного воздействия соединен с управляющим входом блока выделения первого тактового интервала и через блок определения четности тактового интервала с первым управляющим входом экстраполятора, выход второго старшего разряда из группы выходов младших разрядов регистра соединен с управляющим входом блока определения знака заданной скорости-; выход которого соединен с втоpblM управляющим входом экстраполятора, выход анализатора кода точного отсчета соелинен с информационным входом блока выделения первого тактового интервала, выход которого соединен с информационным входом блока определения знака заданной скорости и третьим управляющим входом экстраполятора, информационный вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя точного отсчета.

2. Привод по п,t, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения плавности работы привода в процессе переключения датчиков обратной связи точного отсчета, блок выделения первого. тактового интервала содержит два D-триггера, D-вход первого из которых и первый вход элемента ИСКЛЮЧАВЦЕЕ ИЛИ соединены с управляющим входом блока выделения первого тактового интервала, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен через первый инвертор с S-входом и непосредственно с D-входом второго

D-триггера, выход которого является выходом блока выделения первого тактового интервала, информационный вход которого соединен с С-входом первого D-триггера непосредственно и через второй инвертор - с С-входом второго D-триггера,R-ехоп которого через первый токозадающий резистор соединен с входом опорного напряжения блока выделения первого тактового интервала, соединенным через второй токозадаюший резистор с S- u

В.-входами первого D-триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

1700535

1700535

Составитель Б.Кирсанов

Техред А. Кравчук

Корректор И.Самборская

Редактор М.Янкович

За каэ 4467 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101