Цифровой регулятор

CoIo3 Сеавтских

Социапистических

Ресвубпим

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (11) 873206 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)M. Кл.3 (22) Заявлено 3108.79 (21) 2814403/18-24 с лрисоединвнием заявки М

G 05 В 11/26

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15,10.81, Бюллетень 89 З8 (53) УДК Е2-50 (088 ° 8) Дата опубликования описания 15.1081 (72) Автор изобретения

A.,È. Овчаренко

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И. Ленина

1 (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к цифровым системам автоматического регулирования и может быть использовано для управления объектами, оснащенными частотными датчиками регулируемых параметров.

Известно устройство для цифрового регулирования скорости, содержащее измеритель частоты, сумматор, выход". ной преобразователь и генератор тактовой частоты.

Недостатком данного устройства является низкая точность.

Наиболее близким к изобретенню по технической сущности является цифровой регулятор, содержащий генератор тактовой частоты, последовательно соединенные измеритель частоты, устройство суммирования, первый блок вентилей и выходной преобразователь, выход которого соединен с выходом регулятора, и первый элемент ИЛИ,выход которого подключен к первому управляющему входу устройства сумкиро-. вания, а первый и второй входы соответственно, к входу и выходу первого элемента задержки, выход которого через второй элемент задержки соединен с управляющим входом первого блока вентилей, причем выход генератора тактовой частоты подключен к первому входу измерителя частоты |1).

Недостатком данного регулятора следует считать недостаточно высокое быстродействие, обусловленное наличием двух этапов работы Измерителя частоты. Переменный интервал дискретизации в системе, обусловленный измерением частоты по периоду, приводит к ухудшению качества регулирования при малых значениях регулируемого параметра, а следовательно; к снижению точностиС4

Цель изобретения — повышение быст15 родействия и точности регулятора.

Указанная цель достигается тем, что в него введены делитель частоты и последовательно соединенные третий и четвертый элементы задержки, выходы

20 которых соединены соответственно с установочным и вторым управляющим о входами устройства суммирования, вход третьего элемента задержки, подключен к выходу второго элемента задержки,а выход генератора тактовой частоты через делитель частоты — к первому входу первого элемента ИЛИ, а также тем, что измеритель частоты, содержащий блок синхронизации, первый, второй и

30 третий входы которого подключены со873206 ответственно к первому, второму и третьему входам измерителя, а первый и второй выл оды — к первому и второму входам реверсивного счетчика, пряьые и инверсные выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами измерителя и через первый и второй дешифраторы - с первым и вторым управляющими входами блока синхронизации, а также тем, что устройство суммирования содержит блок инкремента и второй блок вентилей, выходы которых через второй. элемент ИЛИ соединены с входом накапливающего сумматора, выход которого подключен к выходу устройства, а обнуляющий вход — к установочному входу устройства, причем вход блока инкремента и информационный вход второго блока вентилей соединены соответственно с первым и вторым информационными входами устройства, а их управляющие входы - с вторым и первым управляющими входами устройства.

На чертеже приведена блок-схема цифрового регулятора.

Она содержит измеритель 1 частоты, состоящий из блока 2 синхронизации, реверсивного счетчика 3 и первого и второго дешифраторов 4 и 5,устройство 6 суммирования, состоящее из блока

7 инкремента, второго блока 8 вентилей, второго элемента ИЛИ 9 и накапливающего сумматора 10, первый блок

11 вентилей, выходной преобразователь 12, делитель 13 частоты, первый элемент ИЛИ 14, первый, второй, третий и четвертый элементы 15-18 задержки и генератор 19 тактовой частоты °

Регулятор работает следующим образом.

На второй и третий входы измерителя 1 частоты поступают соответственно импульсы частотного эадатчика регулируемого параметра f и частотного датчика обратной связи f .

Устройство б синхронизации, осуществляет "привязку" импульсов f4 и

fp к частоте fo таким образом, что одновременное.присутствие импульсов

1 и 14 соответственно на суммирующем и вычитающем входах реверсивного счетчика 3 исключено.

В реверсивном счетчике 3 образуется код суввы отклонений между заданным и истииньве.значениями регулируемой величины. В пренебрежении эффектом диекретизации и квантования можно запйсать

Ф

Йи(Я}=)(g )@

О где N ak — текущее значение кода в реверсивном счетчике 3.

Линейный режим работы измерителя

1 частоты определяется емкостью счетчика 3. При полном заполнении счетчика 3, что имеет место при боль (н)и Щ u(n)-Й И (1) ) равное текущему значению ошибки в

25 сйстеме. .Импульс делителя 13 частоты,задержанный на время, определяемое элементом 15 задержки, вновь разрешает подачу прямого кода N H(n) в сумматор

10. Сложение кодов Nn(n) и f(nl дает интегрально-пропорциональное регулирующее воздействие n„(nl «(n) () 35 Через время, определяемое элементом 16 задержки, разрешается перепись этого кода из сумматора 10 через блок 11 вентилей в выходной .преобразователь 12. Через время, опрЬделяе4() мое элементом 17 задержки, обнуляется сумматор 10, а через время, опре-. деляемое элементом 18 задержки, разрешается работа блока 7 инкремента, в котором к обратному коду счетчика

3 добавляется единица младшего раз45 ряда. Полученный дополнительный код

Nylon(n) передается через элемент

ИЛИ 9 в сумматор 10. На этом цикл. работы регулятора заканчивается. Начало следующего цикла определяется моментом поступления очередного импульса с делителя 13 частоты.

Для нормальной работы регулятора необходимо выполнить условие к.

3 7 6 ь+ лт+ а i о

55 где К

Поскольку,.при современной элементной базе времена с ...t+ могут быть выбраны весьма малыми десятки45 сотни наносекунд),, то период дискреших или длительных рассогласованиях в случае 1 > f>, срабатывает дешиф- ратор 5 и блокирует поступление импульсов f3 íà вход сложения счетчика

3. Эт. т процесс продолжается до тех пор, пока счетчик 3 выйдет в линейный режим за счет поступления импульсов f* на вход вычитания. йналогичным образом дешифратор 4 срабатывает при обнулении счетчика 3 в случае

f+ > f> . При этом блокируется поступление импульсов f4,.

При поступлении очередного импульса с выхода делителя 13 частоты через элемент ИЛИ 14 открываются венти-. ли блока 8 и прямой код в рассматри15 заемом и-ом цикле из счетчика 3 переписывается в накапливающий сумматор 10. В последнем хранится интегральная составляющая поедыдущего (n-1)-ro цикла в дополнительном коЗ) де. Таким образом, в сумматоре 10 окажется записанным число

Формула изобретения

5, -".",8732 ! тизации, равный ф, может быть выбран также малым Гединицы-десятки микросекунд). Для большинства промышленных объектов, и в частности . электроприводов, такая величина пе- .

: риода дискретизации по сравнению с постоянной времени объекта является пренебрежимо малой, что позволяет рассматривать систему как квазинепрерывную и получать точность регулирования, соизмеримую с непрерывными системами. Более высокое быстродействие предлагаемого регулятора обуслов,лено квазинепрерывным сравнением частот f u f в реверсивном счетчи ке 3.

Такое сравнение величин частотных

I. сигналов является объективно наиболее быстродействующим и при уровнях частот f> и f 10 кГц и выше для боль.шинства промышленных объектов дискретность сравнения практически не 20 сказывается.

Применение данного регулятора для управлении скоростными режимами бумагоделательных машин позволит значительно повысить качество конечнои : Я5 продукции, что даст определенный экономический эффект.

1. Цифровой регулятор, содержащий генератор тактовой частоты, последовательно соединенные измеритель частоты, устройство суммирования, первый блок вентилей и выходной преобразователь, выход которого соеди- нен с выходом регулятора, и первый элемент ИЛИ; выход которого подключен к первому управляющему входу устройства суммирования, а первый и 40 второй входы соответственно к входу и выходу первого элемента задержки, выход которого через второй элемент задержки соединен с управляющим вхо« дом первого блока вентилей, причем выход генератора тактовой частоты подключен к первому входу измерителя частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности регулятора; в него введены делитель частоты и последовательно соединенные третий и четвертый элементы задержки, выходы которых соединены соответственно с установочным и вторым управляющим входами устройства суммирования,вход третьего элемента задержки псцключен к выходу второго элемента задержки, а выход генератора тактовой частоты через делитель частоты - к первому входу первого элемента ИЛИ.

2. Регулятор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что измеритель частоты содержит блок синхронизации, первый, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему входам измерителя, а первый и второй выходы — к первому и второму входам реверсивного счетчика, прямые и инверс-. ные выходы которого соединены соответственно с первым н вторым выходами измерителя и через первый и второй дешнфраторы — с первым и вторым управляющими входами блока синхронизации.

3. Регулятор по п. 1, о т л и -. ч а ю шийся тем, что устройство суммирования содержит блок инкремента и второй блок вентилей, выходы которых через второй элемент ИЛИ соединены со входом накапливающего сух-. матора, выход которого подключен к выходу устройства, а обнуляющий вход — к установочному входу устройства, причем вход блока инкремента и информационный вход второго блока вентилей соединены соответственно с первым и вторым информационными входами устройства, а их управляющие входы — с вторым и первым управляющими входами устройства.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 9 43-71691, кл. 54 (7),0320, 1, опублик. 1968.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2668825,кл. С 05 В 11/26, 1978 (прототип).

873206

Составитель С. Дунаев

Редактор Н.Воловик Техред A.Ñàâêà Корректор О. Билак Заказ 9047/74 Тираж 943 Подписное

ВНИЫПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 фиЛиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4