систему вводится воздействие по скорости изменения входной величины. С этой целью используется преобразователь час тоты импульсов в напряжение, которое подается на сравнива ющее устройство непрерывного действия. Кроме того, в си стеме может использоваться стабилизирующая обратная связь, выдающая напряжение на сравнивающее устройство непрерывно го действия.
Характерным элементом для цифровых следящих систем яв ляется преобразователь, с помощью которого цифровой код рассогласования 0 преобразуется в непрерывную величину. Пример преобразователя, использующего метод счета, показан
на рис.191. Дополнительный код модуля разности |
| 0 I посту |
пает на счетчик. Опорный импульс ОИ переводит |
триггеры 7^ |
и Т2 в состояния "I" и "О", в результате чего в счетчик через схему совпадения В начинают попадать импульсы от ге нератора стабильной частоты. Число импульсов, необходимое для заполнения счетчика, равно числу /0 | . При переполне нии появляется импульс на выходе счетчика, который возвра щает триггеры в исходное состояние. Длительность^выходного импульса пропорциональна •/0 / . Знак величины 0 управля ет полярностью сигнала, что на схеме показано условно.
На рис.192 показан матричный преобразователь цифрового
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кода в непрерывное напряжение, причем для |
простоты число |
разрядов кода ограничено двумя. Код модуля |
/0 |
/ поступает |
на реле |
2° и 2 |
1 |
/вместо реле могут |
быть |
использованы |
триг |
геры /. |
Каждому |
сочетанию положений |
реле |
соответствует |
вы |
бор одной шины, |
напряжение которой |
поступает к |
выходу. |
Ос |
тальные шины через диодную матрицу соединяются с нижней ши ной, напряжения падают на сопротивлениях /?.При положении контактов, изображенном на рис.192. выбранной оказывается ■ина + Зв, что соответствует |0*| = 3. Знак управляет по лярностью выходного напряжения.
В цифровых следящих системах часто используется пре образователь кода в непрерывное напряжение, в основу кото рого положен метод взвешивания. Схема п - разрядного преоб-
разователя такого типа показана на рис.193. Выходные напря жения разрядных триггеров через нагрузочные сопротивления подаются на вход суммирующего преобразователя, на выходе которого снимается напряжение, пропорциональное цифровому, поступающему на вход преобразователя.
Величина каждого из сопротивлений выбирается в соответ ствии с "весом" данного разряда. Если на вход подается код
a n-i S |
+ °n -i £ П *+ . . . + a1£ i+ a 0 ^ ° ^ |
|
то выходное напряжение усилителя будет |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
/ З И / |
где 1Т£ - напряжение |
на выходе триггера, |
находящегося |
в |
состоянии |
"I" . |
|
|
|
Максимальное |
выходное напряжение |
будет |
|
^бых.таос = |
Ц |
• |
/3 2 0 / |
При создании таких преобразователей наибольшие труд ности возникают при стабилизации выходных напряжений триг геров в разрядах. Одним из наиболее эффективных путей ста билизации является фиксация низкого уровня, соответствующе го коду "О", и высокого, соответствующего коду "I" , с по мощью фиксирующих диодов. Так как точность фиксации напря жений непосредственно отражается на точности преобразова ния, то необходимо отбирать диоды высокого качества. Прак тически не удается добиться точности преобразования выше
0,456.
|
Следует отметить, что точность |
работы таких преобра |
зователей сильно |
зависит от |
стабильности источников |
пита |
ния |
и параметров |
ламп или полупроводниковых триодов. Поэто |
му для обеспечения высокой |
точности |
преобразования |
выход |
ные |
напряжения триггеров не |
используют в качестве эталон |
ных напряжений, а применяют триггеры только для управления ключами, коммутирующими отдельные эталонные напряжения. Схе ма такого преобразователя приведена на рис.194.
Преобразователь состоит из общего для всех разрядов источника эталонного напряжения 11э , цепи сопротивлений двух значений R и <?/?, обеспечивающих соответствующую величину передаточного коэффициента для выходных напряжений разря дов, электронных ключей, управляющих включением эталонного напряжения в разрядах преобразователя, а также триггеров регистра, управляющих ключами в разрядах. Исходный код по ступает на триггеры регистра. В зависимости от значения циф ры, которая стоит в данном разряде, ключи и К^ переходят в одно из двух устойчивых положений. Если в данном разряде
|
|
|
|
|
|
|
стоит - " I " , |
то ключ |
Ki |
становится |
в положение, обеспечива |
ющее подачу |
напряжения |
С / в точку |
a-L;если в разряде " О " , |
то замыкается ключ |
|
и точка |
a-L |
подсоединяется к земле. |
Как видим, весь |
преобразователь состоит из п одинако |
вых схем, в каждой |
из |
которых |
нагрузкой эталонного источни |
ка является суммарное сопротивление 3/?. Выходное сопротив
ление |
преобразователя постоянно / S / 3 R |
/ и не |
зависит от |
исходного кода. Коэффициент передачи |
напряжения |
от |
ключа |
/точка |
aL / до |
точки |
подсоединения к другим каскадам /точ |
ка &i / |
равен |
1/3, а |
от точки 8t к точке |
8 i +i |
равен |
1/2. |
Вследствие этого выходное напряжение |
преобразователя |
равно |
|
|
|
п-{ |
|
|
|
|
/321/ |
|
|
'Ь / Х |
L =0 |
2 л ql ^ |
•> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где п - число разрядов исходного кода;
aL- цифра в разряде кода.
Например, если единица будет только в старшем разряде кода, то на выходе преобразователя будет напряжение
ut |
|
£ L |
|
г |
|
|
ёых n-i |
гп |
|
|
|
Наличие единицы в любом другом разряде создает на вы |
ходе напряжение |
Ugblxi~U 3 / £ |
, |
так как |
при передаче |
напряжения на выход преобразователя |
каждый |
каскад |
делит |
выходное напряжение данного разряда на два. Такой результат получается потому, что для любого разряда его внутреннее со противление равно сопротивлению нагрузки.
Если сопротивление нагрузки R ,на которую поступает выходное напряжение преобразователя, имеет конечную величи
ну, то напряжение на |
нагрузке |
будет |
|
^нагр |
i+ R /R |
Ц>ысс~ CUgbloc • |
/3 2 2 / |
Из уравнения ,/321/' видно, что при неизменных значени ях сопротивлений нагрузки и внутреннего сопротивления пре образователя конечная величина сопротивления нагрузки ска зывается только на масштабе выходного сопротивления и не вносит погрешности в результат преобразования, так как мас штабный коэффициент С может быть в дальнейшем учтен. Для увеличения масштаба выходного напряжения надо брать RH» R . Если не требуется высокой точности преобразования, то мо жет быть применен простой преобразователь, в котором исполь зуются магнитные усилители с несколькими входными обмотка ми /ри с,1 9 5 /. С помощью специальной обмотки смещения рабо чая точка устанавливается в начале линейного участка харак теристики магнитного усилителя. На вход преобразователя по ступает 10-разрядный двоичный код, который распределяется следующим образом: младшие пять разрядов поступают на маг нитный усилитель МУ , имеющий пять входных обмоток, следую щие три разряда - на магнитный усилитель МЦ с тремя обмот
ки и два |
старших разряда - на МУ3с двумя |
обмотками. |
Все |
напряжения питания |
имеют частоту |
400 гц. Выходные |
сигналы |
магнитных усилителей |
выпрямляются |
и суммируются на |
|
|
|
333 |
|
|
|
|
|
|
сопротивлениях высокой точности. Если |
в данном разряде |
ко |
да имеется "I", го на соответствующий |
вход |
подается |
сигнал |
мощностью 10 мвт, обеспечивающий |
получение |
на выходе |
преоб |
разователя сигнала мощностью до |
2 вт |
при максимальном |
вы |
ходном напряжении до 100 в. Недостатком такого преобразова теля является большая зависимость выходного напряжения от температуры.
Заканчивая рассмотрение систем с измерением прираще ний, следует отметить, что используемые в них элементы циф ровой техники /реверсивные счетчики, датчики импульсов, пре образователи цифрового кода в число импульсов и кода в не прерывную величину/, относительно несложны, что является достоинством этих систем. Основным недостатком систем с из мерением приращений является возможность накопления ошибок, получающихся при потере импульсов, вследствие действия по мех и других факторов.
Указанных недостатков не имеют ЦСС с измерением пол ных значений выходной величины, которые представляют собой более сложные системы,
§ 42. Релейная ЦСС с измерением полных значений выходной величины
Общая блок-схема цифровых следящих систем с измерени ем полных значений выходных величин была пассмотрена в § 33. Устрой: те.ом для измерения выходной величины в таких систе мах является преобразователь аналоговой величины в цифровой код. Преобразование производится в дискретные моменты вре мени синхронно с поступлением кода на вход ЦСС. Сравниваю щее устройство является цифровым арифметическим устройством, подобным аналогичным устройствам цифровых вычислительных ма шин. Код разности вычисляется в дискретные моменты времени по мере поступления входного кода и кода от преобразовате
ля. В простейшем случае |
арифметическое |
устройство определя |
ет знак рассогласования |
■> |
ПРИ этом сравнивающее |
устройство имеет релейную характеристику и выполняется срав нительно просто, В этом случае цифровая следящая система бу дет являться релейной. Блок-схема такой следящей сис'емы, построенной на принципе сравнения кодов полных значений ве личин, показана на рис,196. Рассмотрим взаиыедействие ее уз лов и работу на основании функциональней схемы, представлен ной на рис.197.
Цифровой код, подлежащий преобразованию в угол поворо та вала, поступает от ЦВМ и записывается в п - разрядный регистр Р, где хранится до поступления из машины следующе го кода. Регистр состоит из триггеров 7^ ~ Тп и клапанов считывания —Кп , Вращение выходного вала исполнительно го двигателя ИД подается одновременно на управляемый объект и на вход измерительного устройства ИЗУ, в качестве которо го может быть нсполвзовая индуктивный или трансформаторный датчик импульсов. С выхода измерительного устройстваV -код
поступает на схему V -чтения, |
состоящую из усилителей Ул , |
, триггеров |
7"д , !в и схем |
совпадения 6 ^ -8 ^ |
. Для |
син |
хронизации работы всей схемы имеется датчик импульсов |
оп |
роса ДИО. |
|
|
|
|
Импульсы опроса ИО одновременно с опросом ИЗУ посту |
пают на опрос |
клапанов регистра Р, и на триггере |
Тр{ |
пос |
ледовательно записываются значения разрядов кода, зафикси рованного в регистре.
Таким образом, после каждого импульса опроса на триг
гере Т |
будет |
записано |
значение разярда кода, поступившего |
от ИЗУ, |
а на |
триггере |
Тр{ - значение одноименного разря |
да регистра. Сравнение этих кодов оезчцестьляется вентилями В - В , которые управляются триггерами Та и Тр£, После записи на указанных триггерах значений разрядов сравнивае мых кодов импульс с линии задержки ЛЗ, выполняет опрос схе мы сравнения. Ее вентили включены таким образом, что если значения разрядов равны, то на выходе схемы импульса не бу дет ни в одном из каналов. Если на триггере Тр{ записан "О",
а на триггере Тв - "I"» то импульс будет на выходе вен-
тиля |
Вв , |
а |
если |
на |
триггере |
Тв |
записана "I", а на тригге |
ре |
7^ |
- |
"О", |
то |
импульс |
будет |
на выходе вентиля В7 . |
Импульсы с |
|
выхода схемы сравнения поступают на триггер Тр |
в котором |
фиксируется рассогласование. После сравнения раз |
ряда |
триггеры Тй |
и |
Tpi устанавливаются на ноль импульсом |
с линии задержки Л32 , задержанным относительно импульса оп роса схемы сравнения на время, необходимое для прохода им пульса опроса через вентили Ё>5 и 6 а .Схема обеспечивает по следовательное сравнение значений соответствующих разрядов, поэтому после сравнения старших разрядов /коды поступают младшими разрядами/ в триггере Т р 3 будет зафиксирован знак
разности сравниваемых кодов. По счету /п + 1/-й импульс от датчика импульсов опроса поступает на управление исполни тельным двигателем.
Схема управления |
состоит из логической схемы реверса |
/триггер |
Т р 5 ,вентили |
£>д , 8^,ключ |
"влево", ключ Кг |
"вправо"/ |
и логической |
схемы запрета |
/триггеры Трг^ТрА, |
вентили |
и ключи К3 , ИА/. Направление вращения |
двигателя |
зависит от положения триггера Т5. Этот триггер |
/ п + 1 /_м |
импульсом устанавливается |
в положение, соответ |
ствующее такому направлению вращения, при котором рассогла сование между кодами уменьшается. Если код измерительного
устройства |
больше |
кода регистра, |
то триггер |
Тръ находится |
в состоянии |
"О" и вентиль Вд открыт. В |
этом |
случае |
/ п + х/_ й |
импульс |
устанавливает |
триггер |
в состояние "I", |
открывая этим ключ К19в результате чего переменное напряже ние соответствующей фазы поступает через открытый ключ К на усилитель и ротор двигателя начинает вращаться влево, в сторону уменьшения значения кода ИЗУ. Если код регистра
больше кода, поступившего от ИЗУ /триггер Тр3 находится |
в |
состоянии "I*/, |
то / п + 1/-й |
импульс от ДИО, пройдя |
через |
|
вентиль В i0 , устанавливает |
триггер Тр в состояние |
"О", |
открывает ключ |
и напряжение в противофазе поступает |
на |
усилитель, и двигатель отрабатывает |
вправо, в сторону уве |
личения значения кода ИЗУ. |
|
|
В случае равенства кодов двигатель отключается. Это |
выполняется схемой запрета, состоящей |
из триггеров |
Тр2 , |
Тровентилей |
в ^ , в ^ и |
ключей |
.В исходном состо |
янии триггеров |
вентиль |
b i2 открыт, а |
ключи К3 , |
закрыты |
и двигатель отключен.
Если за цикл сравнения от первого до п -го импульса ИО со схемы сравнения не поступит ни одного импульса, т .е . если коды равны, то схема запрета останется в исходном со стоянии, так как / п + 1/-й импульс, проходя через открытый вентиль Bi2 не меняет состояния триггера ТрА и двигатель
остается обеспеченным. Если же со схемы сравнения поступит хотя бы один импульс, т .е . если будет рассогласование хо тя бы в одном разряде, то триггер Трг устанавливается в
состояние "I" и вентиль fl |
будет открыт; |
/ п + |
1/-й им |
пульс, пройдя через вентиль Ви опрокинет |
триггер Тр^ в со |
стояние "I" и этим снимет запрет с ключей |
К3 и |
.Одновре |
менно / л + 1/-м импульсом от ДИО схема реверса |
триггер |
Тустанавливается в положение, обеспечивающее необхо
димое направление вращения двигателя.
Поскольку схема управления двигателем работает в релей ном режиме, то при отработке максимального значения разнос ти кодов и кодов, отличающихся на несколько единиц, ИЗУ бу дет проскакивать нулевую отсчетную линию за счет инерцион ности двигателя. Так, если в регистре записан код "О", а от
ИЗУ приходит |
большой код, то отработка будет |
влево. |
После |
совпадения кода двигатель отключится, но по инерции |
ИЗУ |
может пройти |
через ноль, и с него опять будет сниматься |
код, больший |
нуля, т .е . |
больший кода регистра, и двигатель |
включится для |
отработки |
влево. В этом случае |
двигатель бу |
дет непрерывно вращаться и правильная система будет наруше на. Аналогичная картина будет при отработке кода регистра,
отличающегося на несколько младших единиц от нулевого зна чения. Для устранения этого явления служит дополнительное логическое устройство, состоящее из триггеров 7рв,7р и вен
тилей 0 з Лсг.гка работы устройства состоит н следую щем.
Если на регистре Р записан код, состоящий из несколь ких единиц младшего разряда, а на ИЗУ есть единица в стар шем разряде, -<• отработку нужно производить не по обычной логике, т . е . влево, а по обратной, чем обеспечится переклю чение направления вращения двигателя при переходе ИЗУ че рез нулевую отсчетную линию при отработке малых значений кода регистра.
Аналогичная логика требуется и для больших кодов ре гистра, отличающихся от максимального значения на несколь ко младших единиц. В этом случае, если код, записанный на регистре, максимальный или отличается от этого значения на несколько единиц, а в коде ИЗУ значение старшего разряда есть "О", то отработка должна происходить не вправо, как обычно, а влево, чем обеспечивается переключение направле ния вращения двигателя при переходе ИЗУ в нулевую отсчетную линию при отработке максимальных значений кода регистра. Такой порядок работы реализуется следующим образом.
3 исходном состоянии триггеров 7р к Трд вентили Ё>13и
£>lS закрыты; L -м импульсом ДИО / L - номер импульса ИО, зависящий от количества отсчетных единиц, которые проходят по инерции ИЗУ после отключения двигателя при его вращении с максимальной скоростью/ триггер Трд перебрасывается в
состояние - " I " , открывая |
вентиль Big . Затем |
п -м импульсом |
ИО триггер |
1"р& ставится |
в положение |
"I", |
открывая венти |
ли В 13 и B>i5. Если код |
на |
ИЗУ |
больше |
половины максимально |
го значения, |
то импульс, означающий наличие "I" в старшем |
разряде ИЗУ, |
будет |
на |
выходе |
вентиля |
В5 . Этот импульс че |
рез открытые |
на время между п -м |
и / л |
+ 1/-м |
импульсами |
ИО вентили |
В 13 и |
В ^ |
/вентиль |
В ^ |
открыт, |
если после |
338 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i -го импульса ИО с |
регистра Р на |
вход триггера |
Т рд че |
рез схему |
"ИЛИ" не поступит |
ни одного импульса, т .е . если |
в регистре записано число, |
состоящее из L младших разрядов, |
поступает |
на |
вход |
триггера |
Т р |
и ставит его с состояние |
’'I й, |
хотя |
пс |
обычной |
логике |
он был установлен в нулевое со |
стояние . |
Теперь / |
п |
+ I / —й |
импульс |
пройдет через |
вентиль |
А 0 |
и установит |
триггер |
Тр5 |
з |
состояние "О", |
чем обес |
печится отработка влево, хотя по обычной логике должна быть отработка вправо. При отработке больших значений кодов им
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пульс, означающий ”0” в старшем разряде ИЗУ, появится |
с |
выхода вентиля Bs , пройдет через |
открытый |
вентиль |
Ё>15 и |
поступит |
на |
схему совпадения, состоящую из |
клапанов ft |
, |
управляемых |
соответствующими триггерами регистра. Эти кла |
паны будут |
открыты, если триггеры |
соответствующих |
разря |
дов регистра находятся в состоянии "I" . Количество клапа |
нов |
определяется числом л - ь , г д е |
I |
- количество разрядов, |
которые ИЗУ проходит по инерции после отключения двигателя |
при максимальной скорости его вращения. Вентили подключены |
к |
( n - i ) |
старшим разрядам регистра. В связи с этим, |
если |
в регистре |
записано число, отличающееся от |
максимального |
значения |
на |
L младших разрядов, |
то |
клапаны |
оудут |
открыты, |
а |
поэтому импульс |
с |
вентиля |
fiJ5 , означающий |
нали |
чие |
нуля |
в |
старшем разряде ИЗУ, пройдет через вентили |
|
р(. --/Y |
, |
поступит на вход |
Тр |
и перебросит его в состо- |
яние |
"О” |
/ п |
+ 1/-й импульс ИО пройдет через открытый |
вен |
тиль |
В9 |
и опрокинет триггер |
Тр^ |
в состояние " I ”, |
чем обес |
печится |
отработка влево, т. е . |
обратное направление |
вращения |
двигателя по сравнению с направлением, устанавливаемым обыч ной логикой реверса.
Импульсы с дополнительного логического устройства долж
ны поступать |
между п-м импульсом схемы сравнения и / п +1/-м |
импульсом |
ИО, |
для обеспечения |
чего использована линия за |
держки ЛЗ |
, |
обеспечивающая |
приход импульса дополнительно- |
|
О |
|
|
