Декодирующее устройство «код-угловое» перемещение вала

i(ЗИ724

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 25.11.1971 (№ 1627889/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 25.VII.1973. Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания ЗО.XI.1973

М. Кл. Н 93k 13/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

УДК 621.314.26(088.8) Авторы изобретения

И. С. Микадзе, P. Д. Джаши, О. В. Чачанидзе, С. В. Учанейшвили, Д. Л. Эндзеладзе и Т. М. Бандзеладзе

Тбилисский научно-исследовательский институт приборостроения и средств автоматизации

Заявитель

ДЕКОДИРУ1ОЩЕЕ УСТРОЙСТВО

«КОД-УГЛОВОЕ» ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ВАЛА

Изобретение предназначено для применения в цифровых управляющих системах, осуществляющих прямое цифровое регулирование технологического процесса, а также в разных устройствах автоматики и телемеханики, где требуется преобразование двоичного кода в аналоговые сигналы с отработкой выходи ой координаты по известным законам регулирования.

Существуют декодирующие преобразователи «цифровой код-угол поворота» (одноканальные и многоканальные) на базе шагового следящего привода.

Известные устройства преобразуют двоичный код в пропорциональное значение угла поворота. После подачи на вход преобразуемого кода через время 1 преобразования на выходе устанавливается соответствующий угол (поворота.

Отработка угла поворота происходит, равномерно с постоянной скоростью в течение ми нимально возможнопо отрезка времени 4р.

Такие преобразователи могут быть применены для отработки управл|яющих воздействий только при наличии в управляющей счстеме локальных регуляторов.

Иначе обстоит дело в цифровых управляющих системах, где вычислительный:комплекс осуществляет большое количество алгоритмов управления и не может ограничиться выполпением только алгоритма отработки законов регулирования. Таким образом, применение обычных декодирующих преобразователей для отработки управляющих:воздействий на объект связан либо с неоправданно большим расходом машинного времени на воздействие, либо с наличием в системе локальных регуляторов местной автоматики, содержащих в себе большой объем оборудования. Таким обра10 зом основным недостатком существующих декодирующих преобразователей «код-угол» является отсутствие в самом преобразователе .возможности отработки выходной координаты по известным законам регулирования.

15 Основная цел ь изобретения заключается ь разработке некоторых цифровых узлов дополнительно к известному декодирующему преобразователю «код-угол» с тем, чтобы осуществить изменение выходной координаты (угла

20 поворота) согласно уравнению:

«(t) = К,h,(nTj+- К, У Л(Т)+- К, У, г

X(h(fLTJ — Д((п — 1) Т11

nT < t < (а+ 1). Т, (1) где а (Т) — положение регулирующего органа (исполнительного мехатоизма), в данном случае выход пре30 образователя (угол поворота);

i3 91724

A(nT1 = дискретные значения отклоне:ния регулируемой величины от ее заданного значения в моменты времен и 1Т, 2Т... nT;

Т вЂ” время одного такта (период квантования);

К>, К, Кз — коэффициенты пропорциональности каждой составляющей уравнения (1), Все три составляющие уравнения и требуемое время интегрирования Т„в виде кода,поступают от вычислительного,комплекса, который после этого освобождается для выполнения других задач, а преобразователь работает с отработкой выходной координаты (угла) по заданному закону.

Цель изобретения — создание декодирующего преобразователя, который позволяет в процессе преобразования производить:изменение выходной координаты (угл а поворота вала) при наличии на входе исходных кодовых зн ачений закона движения. Это упрощает всю управляющую систему, так как для некоторых объектов нет принципиальной надобности при таком способе отработки управляющих воздействий в .наличии локальных регуляторов местной автоматики. Это позволяет также существенно повысить производительность вычислительного комплекса при многоканаль ном цифровом управлении и регулирования технологических процессов. При этом существенно расширяется область применения самого декодирующего преобразователя.

Сущность изобретения заключается в том, что, с целью расширения области применения декодирующего преобразователя «код-угол», осуществления движения выходной координаты (угла поворота) преобразователя в каждом такте:преобразования по разным законам регулирования, повышения пропускной апособности вычислительного комплекса при многоканальном цифровом управлении и регулировании объекта, а также упрощен ия всей управляющей системы за счет отсутствия части локальных, регуляторов местной автоматики, в нем входная преобразуемая кодовая величина n(t),разделяется на три составляющие согласно уравнению (I) . Первая из них К А (nT) — пропорциональная составляющая (а), вторая KqZA(iT) —,интегральная

l составляющая (а„), третья К, (nT)— — Л((п — 1) Т)} — дифференциальная составляющая движения (no ) выходной координаты (угла, поворота). Кодовые значения этих составляющих, поступившие от вычислительного комплекса записываются в соответствующие регистры. Каждый регистр представляет собой число-импульсный преобразователь параллельного двоичного кода. Развертка процесса преобразования (в каждом такте) производится по времени и по ординате следующим образом: сумма пропорциональной и дифференциальной составляющей записывается в одном число-импульснюм преобразоваera чертеже максимальная частота генератора обозначена f„a произвольная частота на вы65 ходе делителя — f

4 теле, дифференпиальная составляюща записывается в другом преобразователе, интегральная составляющая — в третьем преобразователе; время интегрирования, также получаемое в виде кода от вычислительного комплекса, записывается:в регистр делителя частоты.

Сигналом «пуск» начинается преобразование. Вначале производится отработка пропорциональной и дифференциальной составляющей движения вала, отработка суммы этих двух составляющих производится с максимально возможной скоростью (частота f,), Конец преобразования этих составляющих фиксирует за пуск преобразователя, в котором записана дифференциальная составляющая и изменяет состояние триггера знака, следовательно, производигся реверсивная отработка дифференциальной составляющей с той же частотой. Конец реверсивного преобразования дифференциальной составляющей, фиксирует запуск преобразователя и изменение триггера знака. С помощью преобразователя, в котором записана интегральная составляющая, производится отработка интегральной части преобразования (или движения вала) уже с мен ьшей скоростью, которая определяется кодовым значением времени интегрирования Т„. (т. е. соответствующей частотой f ). Конец отработки интегральной составляющей фиксирует конец данного такта преобразования.

Следовательно, сущность изобретения заключается в том, что процесс цифро-аналогового преобразования в каждом такте развертывается по времени и выходной величине таким образом, что выходная координата (угол поворота вала) изменяется по известным законам движения регулирующего органа как это пр оисходит в локальных системах автоматического регулирования.

На фиг. 1 изображен предлагаемый декодирующий преобразователь «код-угол»; на фиг. 2 изображен график изменен ия выходной коо рдинаты предлагаемого устройства в функции времени, Он содержит редукто р 1, шаговый двигатель

2, кольцевой коммутатор для управления фазовыми обмотками шагового двигателя 3, схемы «И» 4, схемы «ИЛИ» 5, преобразователи

«код — число импульсов» б, 7, 8, триггер знака 9, делитель частоты 10, формирователь 11.

Первый преобразователь кода б производиг отработку суммы нропорциональной и дифференциальной частей движения, второй 7 производит реверсивную отработку дифференциальной составляющей движения выходной координаты. Третий 8 производит отработку интегральной составляющей движения. Делитель частоты 10 представляет собой источник последовательности импульсов для управления преобразователями. Триггер знака 9 определяет направление движения вала. Кроме того, F391 724

10

КЯпТ + К,, Ц Т .

На входы устройства подаются сигналы— признаки закона движения.

Устройство работает следующим образом.

Величина преобразуемого кода, разделенная на три составляющие, записывается в трех разных число-импульсных преобразователях, при этом в первом б записывается сумма пропорциональной и дифференциальной ;составляющих ап +ад, во втором 7 — дифферен циальная составляющая ад и в третьем

8 — интегральная составляющая аи.

В делителе частоты 10 записывается требуемое значение частоты f,, которым однозначно определяется и требуемое время:интегрирова,ния Ти, а в триггере знака 9 — направления ,вращения. При наличии всех указанных исходн ых значениях кода сигналом «пуск» записывается «1» в старшем разряде первого преобразователя 6, и шаговый двигатель будет отрабатывать пропорциональную и дифференциальную составляющие движений с большой частотой /„ соответствующей максимальной частоте данного типа шагового двигателя. В конце отработки этих двух составляющих в результате заполнения счетчика преобразователя б и возвращения его старшего разряда в исходное состояние формируется сигнал записи «1» в старший разряд второго преобразователя 7 и опрокидывается триггер знака 9.

Таким образом шаговый двигатель н ачинает,реверсивную отработку дифференциальной составляющей движения той же высокой частотой f,. После возвращения старшего,разряда счетчика преобразователя 7 в исходное состояние формируется сигнал за писи «1» в старший разряд счетчика третьего преобразователя 8 и одновременно производится возвращение триггера знака в исходное состояние.

Таким образом шаговый двигател ь продолжает отработку угла по интегральному закону, так как преобразователь 8 управляется импульсами частоты f; от делителя частоты 10 и значения f;(f,. Суммарное перемещение вала будет соответствовать сумме только двух составляющих движения — пропорциональной и интегральной:

В момент (см. фиг. 2) 4 начинается преобразование, т. е. движение выходной,координаты. К моменту t> заканчивается отработка пропорциональной части движения (сс) и

:сразу начинается отработка дифференциальной составляющей движения (ал ), которая заканчивается к моменту 4. В течение времен и (T3 — 4) производится реверсивная отработка дифференциальной составляющей движения. В момент t3 начинается отработка интегральной составляющей движения, которая заканчивается через время

Ти — kg 3 где t — момент конца преобразования.

Предмет изобретения

Декодирующее устройство «код-угловое» перемещение вала, .содержащее редуктор, последовательно соединенный с шаговым двигателем и кольцевым коммутатором, преобразователи кода и триггер знака, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и упрощения устройства, в него введены делитель частоты,,формирователи, схемы «И» и «ИЛИ», выходы преобразователей кода соединены через соответствующие первую, вторую и третьи схемы «И», последовательно соединенные со схемой «ИЛИ», с первыми входами четвертой и пятой схем «И», вторые входы которых соединены с выходами триггера знака, а выходы подключены к:кольцевому коммутатору, один из входов каждого преобразователя кода соединен с выходом соответствующей схемы «И», вторые входы первой и второй схем «И» подключены непосредственно, а второй вход третьей схемы «И»вЂ” через вторую схему «ИЛИ» к делителю частоты, третьи входы первой и второй схем «И> соединены со,входами устройства, вторые входы второго и третьего преобразователя кода соединены через третью схему «ИЛИ» со входом триггера знака и через формирователи подключены соответственно к выходу первого преобразователя кода и к выходу четвертой схемы «ИЛИ», первый вход которой соединен с выходом второго преобразователя кода, второй вход — со входом устройства, а третий— через шестую схему «И» соединен с выходом первого преобразователя кода и со входом устройства.

391724

Фиг 1

Фиг 2

Составитель М. Черенкова

Техред Т. Миронова

Корректор А. Дзесова

Редактор Е. Гончар

Заказ 3119/13 Изд, № 815 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, jK-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова 2