14.3. Амплитудный цпу с переменной структурой

Выбор оптимального типа преобразователя для конкретного применения — трудная задача, усложняемая рядом противоречивых ограничений. Последние определяются возможностями, достоинствами и недостатками каждого типа, Перспективным является адаптивный тип преобразователя. Рассмотрим его амплитудный вариант, обладающий расширенными возможностями и преиму­ществами исходных типов. Алгоритм его работы меняется посредством пере­стройки структуры в функции ошибки преобразования [а.с 1116446 (СССР)]. Для повышения быстродействия в переходных режимах в состав преобра­зователя (рис. 14.7) введен блок переключения режимов БПР, осуществляющий перевод отсчетной части ЦПУ при больших рассогласованиях в режимах поразрядного уравновешивания. Границы переключения формируются компа­раторами, на сигнальные входы которых поступает выходной сигналот ФЧВ, а на опорные — напряжения от ИОН. Эти напряжения определяются требуемыми переходными характеристиками ЦПУ для известных входных воздействий. Выходные сигналы компараторов объединяются схемой 2И —ИЛИ, выходной сигнал которой формируется в соответ­ствии с логическим выражением —выходной сигнал завершения преобразования регистра.

Напряжение поступает на вход одновибратора ОВ, формирующего

Импульс запуска регистра последовательных приближений РПП, который начи-нает работать с тактовой частотой ГЦ, Последовательно, начиная со старшего разряда, к информационным входам PC подключаются соответствующие раз-

ряды РПП. Их состояние определяется выходным сигналом компараторов по информационному входу РПП, На сигнальный вход соответствующего ком­паратора поступает сигнал который сравнивается с нулем. Код РПП изме­няется таким образом, чтобы стремилось к нулю. Появление сигналасоответствует возвращению преобразователя в режим слежения и готовности, к отработке следующего изменения входного воздействия.

Схемное построение (рис 14.7) предусматривает существенное уменьшение-времени установления отсчетной части за счет автоматического измененая структуры электронной, следящей системы в переходных режимах. Меняется ее алгоритм функционирования: из режима пропорционального управления она при больших рассогласованиях переводится в релейный режим. С точке зрения теории автоматического управления применение БПР аналогично введению логического нелинейного корректирующего устройства. В этом случае ЦПУ становится адаптивным.

Рассмотрим работу преобразователя при скачке угла поворота 0 ротора. СКВТ. В этом случае напряжениена выходеДУ значительно, соответствен­но и напряжениена выходеФЧВ также велико, а полярность его опреде­ляется отставанием или опережением цифрового значения кода относи­тельно угла Работу преобразователя в этом случае определяет БПР_Г на первые входы компараторов которого поступает напряжение с выхода ФЧВ. На вторые входы компараторов подаются напряжения которые-задают порог их срабатывания. При этом а их значения выбира­ются в зависимости от требуемого времени установления преобразователя. в следящем режиме и допустимых изменений угла 0 поворота ротора СКВТ при включениях, сбоях и резких изменениях. При превышении напряжениемпорога срабатывания одного из компараторов он срабатывает и выходное напряжение поступает на вход элемента И — ИЛИ. С выхо­да элемента И — ИЛИ сигналпоступает на входОВ, который формирует' импульс запуска РПП.

Работа БПР поясняется временными диаграммами на рис. 14.8.

В момент времени напряжение рассогласования превышает порог сра-батывания компаратора, на его выходе появляется напряжение соот-

ветствующее 1, которое поступает на первый вход элемента И — ИЛИ, на вто-рой вход которого идет инвертированный сигнал завершения преобразованы. В результате на выходе элемента И — ИЛИ появляется напряжениесоответствующее 1, которое запускает ОВ. С его выхода на вход запуска РПП поступает импульс длительностью В момент времени на втором выходе-РПП появляется напряжениесоответствующее 1, которое поступает на вход,загрузки кода PC и останавливает его. Инвертированное значение напряже­ния блокирует прохождение напряжений на выход элемента И — ИЛИ до завершения полного цикла преобразования. С момента временя t2 РПП начинает работать с тактовой частотой ГИ, последовательно, начиная со старшего разряда, подключая к информационный входам PC соответствую­щие разряды, состояние которых определяется компаратором, выход которого-подключен к информационному входу РПП. Первый вход компаратора подклю­чен к выходу ДУ, на второй вход подано опорное напряжение, равное нулю.

В момент времениРПП включает свой первый старший разряд, которыйпоступает на информационный вход PC я проходят на его выход, так как на входе загрузки присутствует разрешающий сигнал соответствующий 1.

С выхода PC этот разряд поступает на вход ФКТК и с его выхода на циф­ровой вход УЦАП, на выходе которого появляется напряжение значение Которого определяется кодом на цифровом входе УЦАП. Напряжение посту-пает на второй вход ДУ, где вычитается из напряженияв результате формнру-ется напряжение рассогласования полярность которого определяет состоя-ние выхода компараторов. В момент времени РПП подключает следую-

щий разряд к информационному входу PC и отключает первый старший раз­ряд, так как на выходе компаратора до моментасохраняется низкое значе­ние напряжения Соответственно изменяется состояние кода и на выходе PC, так как на входе загрузки присутствует разрешающий сигнал соот­ветствующий 1. С выхода PC новое значение кода поступает на вход ФКТК и с его выхода—на цифровой вход УЦАП. На выходе УЦАП появляется новое значение напряжения которое вычитается из напряженияи на выходе ДУ появляется новое значение напряжения рассогласованияполярность которого определяет состояние выхода компаратора. При этомнапряжение рассогласования уменьшается по абсолютной величине. В мо­мент времени РПП подключает следующий разряд, не изменяя состояния предыдущего, так как на выходе компараторов сохранилось напряже­ние соответствующее 1. При этом напряжение рассогласования еще более уменьшается. В последующие моменты времениРПП изменяет значение

хода в соответствии с выходным напряжением компаратора таким образом, чтобы напряжение рассогласования стремилось к нулю.

На рис 14.8 условно показано, что регистр последовательных приближе­ний имеет восемь разрядов в соответственно восемь рабочих тактовПо окончании последнего такта в момент времени сигнал завершения преобразования становится равным нулю, разрешая работу PC в счетном ре­жиме, в преобразователя — в следящем режиме. При переходе в следящий режвм на выходе PC фиксируется кодцифровое значение которого равно

углу поворота ротора СКВТ, приведенному в первый октант. Инверсное зна­чение напряжения поступает на второй и четвертый входы элемента И—ИЛИ, разрешая прохождение напряжений на его выход пря последующих скачках угла поворота ротора СКВТ.

Время установления преобразователя определяется как числом разрядов РПП, которое равно числу разрядов PC, так и длительностью одного такта преобразования, которая ограничивается временем установления напряжения яа выходе УЦАП. Максимальное время установления преобразователя с точностью до значения младшего разряда равно

где—частота опорного напряжения:—время определяющее длитель-ность импульса преобразователя; —время одного такта преобразования;п — число разрядов РПП. При частоте опорного напряжения 400 Гц

числе разрядов РПП п=10, времени одного такта

и времениьремя установления равно что на несколь-

ко порядков меньше времени, необходимого для преобразователя, работаю­щего только в следящем режиме.

Линейная модель следящего преобразователя [65] не может в достаточ­ной мере отразить особенности динамики адаптивного преобразователя, являю­щегося нелинейной системой. Оценка динамических свойств отсчетной части произведена цифровым моделированием по схеме рис. 14.9 в соответствии с алгоритмом расчета, представленным на рис. 14.10.

По результатам моделирования построены переходные характеристики следящего (кривая а) и адаптивного (кривая б) преобразователей (рис. 14.11). Сопоставление их свидетельствует об эффективности предложенного построения в части снижения времени установления: оно уменьшилось на три порядка [66]. Экспериментальная проверка подтвердила достоверность результатов моделиро­вания.

В заключение следует отметить, что при соответствующем построении следящего ЦПП в его отсчетной части можно формировать и цифровой экви­валент скорости входного воздействия Код скорости можно получить в режиме слежения преобразованием аналогового сигнала на выходе фильтра низкой частоты ЦПУ с помощью АЦП (см. рис. 14.7). Такой ЦПП обеспечи­вает решение комплексной задачи получения цифровых эквивалентов угла и скорости, что необходимо в микропроцессорных САУ роботами и манипуля-торами при реализации оптимальных алгоритмов управления перемещением (68,72—74].

ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ