Цифровой регулятор

Цифровой регулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

пвтe" 1ие-техиииес„„.,я б блие-г <а г, ;

Союз Советских

Социалистинеских

Республик

0 и и сх н и E

ИЗОБРЕТЕНИЯ (1117328 1 0

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.1277 (21) 2556245/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет— (51)<. Кл.2

С 05 В 11/26

Государственный комитет

СССР по дедам изобретений н открытн й

Опубликовано 050580 бюллетень ¹ 17

Дата опубликования описания 05.05.80 (53) УДК 62-50 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Ю.М,Красных, В .П.Лихачев и С .И.ушаков (71) Заявитель (54 ) ЦИФРОВОЯ РЕГУЛЯТОР

15

Изобретение относится к вычис- лительной технике и может быть использовано для формирования нелинейного закона управления в системах автоматического управления, Известны цифровые регуляторы (1) и (2).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой регулятор, содержащий преобразователь входного сигнала, вход которого соединен с выходом датчика сигнала, а первый выход — с первым входом первого элемента И, выход второго элемента И подключен через триггер ко входу усилителя (2), Недостаток этого регулятора малая надежность работы.

Цель изобретения — повышение надежности регулятора.

Цель достигается тем, что в иэ— вестный цифровой регулятор введены блок переключения управляющего сигнала, генератор, счетчик, элемент 25 фиксации переполнения счетчика, арифметический блок и формирователь сигнала перезаписи, первый вход которого соединен со вторым выходом преобразователя входного сигнала, с пер выми входами арифметического блока и блока переключения управляющего сигнала, второй вход — с третьим выходом преобразователя входного сигнала, а выход — с первым входом второго элемента И, второй вход блока переключения управляющего сигнала подключен к выходу арифметического блока, третий вход — через элемент фиксации переполнения счетчика к первому выходу счетчика, а выход ко второму входу второго элемента И, второй выход и вход счетчика соединен соответственно со вторым входом арифметического блока и с выходом первого элемента И, ко второму входу которого подключен выход генератора.

На фиг.1 представлена функциональная схема цифрового регулятора; на фиг.2 †:временные диаграммы работы преобразователя входных сигналов цицифрового регулятора.

Цифровой регулятор включает преобразователь 1 входных сигналов генератор 2, первый элемент И 3, счетчик 4, элемент 5 фиксации переполнения счетчика 5, арифметический блок 6, блок 7 переключения управляющего сигнала, Формирователь 8

J(t)=«ii«l P« (««j ч («т)) (1) 40 где у() - сигнал на выходе усилителя 10; у (и Г) — цифровое значение пропорциональной составляющей закона управления в и-ном g$ цикле; у .(пТ) " цифровое значение дифференциальной составляющей закона управления в и-ном цикле. 5Î

В применении к формируемым в регуляторе сигналам, алгоритм работы можно записать так: г - М

«««1 ««+(« « ««Т«%««ге«) 2 ««ВГ««!

1 „гт («-« «в.«е«) ) (2) l 60 где ЬТ,aTn - временные интервалы, анакопеременные, характеризующие разность между длительностью сигнала задания номи- д сигнала перезаписи, триггер 9, усилитель 10, второй элемент И 11, датчик 12 сигнала. Показаны также сигнал на входе 13 преобразователя входных сигналов, сигналы на первом, втором и третьем выходах

14, 15 и 16 преобразователя входных сигналов, На первом выходе 14 преобразователя 1 входного сигнала выделяется сигнал разности между длительностью сигнала задания номинала с периодом

10 сигнала входного датчика 12, На втором выходе 15 преобразователя 1 формируется сигнал знака отклонения регулируемой величины от номинала.

На третьем выходе 16 преобразователя 1 формируется сигнал такта работы цифрового регулятора, определяемый частотой входных импульсов.

При большом отклонении регулируемой величины от заданной (режим старта и смены уровней задания) счетчик

4 переполняется, срабатывает элемент

5 фиксации переполнения счетчика и сигнал на выходе блока 7 переключения уПравляющего сигнала вырабатывается только в функции знака отклонения регулируемой величины от номинала (второй выход 15 преобразователя 1).

В случае движения системы регулирования в автоколебательном режиме 3() около номинала (основной режим работы регулятора) переполнения счетчика

4 не происходит и выходной сигнал регулятора формируется арифметическим блоком 6. Алгоритм работы регуля- 35 тора можно записать следующим образом: нала и периодом сигнала входного датчика 12 8 п-1-ом и в и-ом циклах; и — частота кварцевого кв.гни генератора 2.

Регулятор работает следующим образом.

Пусть в некоторый момент времени на вход преобразователя 1 входного сигнала поступает сигнал 13 с датчика 12. На первом выходе преобразователя 1 входного сигнала через интервал времени, определяемый длительностью сигнала задания номинала, выделяется сигнал 14 разности между длительностью сигнала задания номинала и периодом сигнала датчика 12.

Производя логическое перемножение сигнала 14 и сигнала с кварцевого генератора 2 посредством первого элемента И 3, в счетчике 4 получаем цифровое значение отклонения регулируемой величины от номинала — эначе ние (а Така,ген ) ° Код числа Ref êâ.ген)

% передается иэ счетчика 4 в арифметический блок б, в котором производятся операции по алгоритму уравнения (2), причем цифровое значение (aT>„ f„ )" в памяти арифметического блока б сохраняется от предыдущего цикла вычисления. Поскольку счетчик 4 не был переполнен, то сигнал на выходе блока 7 переключения управляющего сигнала вырабатывается в функции знака от преобразования по уравнению (2) согласно вы .ходному сигналу арифметического блока 6. Если s данном цикле вычисления закона управления отклонения аТ, и ь.Тп .(Имеют один и тот же знак, т.е. сигнал 15 на втором выходе преобразователя 1 не изменяется, то сигнал (тактовый импульс)

l6 с третьего выхода преобразователя 1 проходит через формирователь 8 сигнала перезаписи,, разрешая изменение (подтверждение) состояния триггера 9 согласно сигналу с блока

7 переключения управляющего сигнала.

Если же в данном цикле вычисления закона управления знаки отклонений аТ„, и aT> различны, то тактовый импульс 16 с третьего выхода преобразователя 1 не проходит через формирователь 8 сигнала перезаписи и переключения триггера 9 не происходит. Необходимость включения в регулятор формирователя 8 сигнала перезаписи обусловлена тем, что в момент перехода регулируемой величины через номинал первая разность,вычисляемая согласно уравнению (2), может иметь любой знак и величину, поскольку

» (ьТя f„I, г „3 вычисляется после прохождения номинала, а (aT„< f„I, )»до номинала, и по абсолютной величине эти значения могут быть любыми. Вве-! дение данного. запрета на переключе.— ние выходного сигнала регулятора не

732810

25 оказывает влияния на формируемый закон управления при правильном выборе периода повторения процессов вычисления в регуляторе.

Из временных диаграмм фиг.2, уравнения (2) и описания работы регул тора видно, что процессы в регуя .ляторе непрерывно повторяются и ха, рактеризуются некоторым временем цикла, который можно характеризовать как период дискретности вычисления закона управления. Каждый цикл можно условно разделить на две части, причем в первой половине цикла производится замер и представление в цифровом коде отклонения регулируемой величины от номинала, а во втс рой половине — формирование в арифметическом блоке 6 управляющего сигнала по алгоритму уравнения (2) и переключение выходных элементов регулятора. Процесс записи в счетчике

4 числа (ьТд й„в е„3"повторяется с каждым третьим импульсом с датчика ,12 сигнала, причем перед каждым заполнением счетчик 4 сбрасывается в нуль.

Изобретение может успешно заменить вычислительные устройства автоколебательных систем управления, работающие с непрерывными датчиками входного сигнала и требующие для повышения качества колебательного процесса введения производной в закон регулирования. Это позволяет устранить ряд серьезных недостатков,присущих датчикам непрерывного сигнала, получить большие точности задания .номинала и существенно повысить надежность работы регулятора.

Формула изобретения

Цифровой регулятор, содержащий преобразователь входного сигнала, вход которого соединен с выходом датчика сигнала, а первый выходс первым входом первого элемента И, выход второго элемента И подключен через триггер ко входу усилителя, отличающийся тем, что

3 с целью повышения надежности регулятора, он содержит блок переключения управляющего сигнала, генератор, счетчик, элемент фиксации переполнения счетчика, арифметичЕский блок и формирователь сигнала перезаписи, первый вход которого соединен со вторым выходом преобразователя входного сигнала, с первыми входами арифметического блока и блока переключения управляющего сигнала, второй вход — c третьим выходом преобразователя входного сигнала, а выходс нервьм входом второго элемента 1, второй вход блока переключения управляющего сигнала подключен к выходу арифметического блока, третий входчерез элемент фиксации переполнения счетчика к первому выходу счетчика, а выход — ко второму входу второго элемента И, второй выход и вход счетчика соединены соответственно со вторым входом арифметического блока и с выходом первого элемента И, ко второму входу которого подключен выход генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 93593097,кл.318-696, 24.06.69.

2. Патент США 93599154,кл.318-696, 19.03.70 (прототип) . 732810

Составитель Г.Нефедова

Техред Ж.Кастел вич

Редактор 3.Шубенко

КоРРектоР B..Бутяга

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Уагород, ул . Проектная, 4

Заказ 1552/9 Тира>к 956

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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