Результат интеллектуальной деятельности: ЦИФРОВОЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР
Вид РИД
Изобретение
Известны цифровые регуляторы, в которых пропорционально-интегральный закон осуществляется за счет интегрирования на исполнительном механизме суммарного значения первой разности от отклонения и пропорциональной составляющей.
Предложенное устройство отличается от известных тем, что в нем выходы первого и второго аналого-цифрового преобразователя подключены соответственно к шинам сложения и вычитания счетчика импульсов, выход которого подсоединен к цифро-аналоговому преобразователю, управляющему запуском второго аналого-цифрового преобразователя. Это упрощает конструкцию устройства и повышает его надежность.
На чертеже дана схема цифрового регулятора.
Регулятор содержит два аналого-цифровых преобразователя 1 и 2 входного сигнала постоянного тока в число-импульсный код с условным нулем с регулируемыми коэффициентами передачи. В качестве основы для построения применен алгоритм
где µ(t) - угол поворота вала исполнительного. механизма;
K3 - коэффициент передачи цифро-аналогового преобразователя;
K1 - коэффициент настройки разности Х[nТ] - Х[(n-1)Т];
K2 - коэффициент настройк сигнала, пропорционального [XnT];
Х[nТ], Х[(n-1)T] - величины, пропорциональные входному сигналу в дискретные моменты времени;
Т - время цикла работы регулятора;
n - количество циклов работы регулятора.
Требование к точности настройки коэффициентов K1U (K1+K2) удовлетворяется использованием аналого-цифрового преобразователя в качестве блока настройки.
Цифровой преобразователь 2 предназначен для преобразования входного сигнала постоянного тока в число-импульсный код с условным нулем и настройки коэффициента K1. Коэффициент K1 настраивается изменением коэффициента передачи преобразователя.
Суммарный коэффициент (K1+K2) настраивается аналогично в аналого-цифровом преобразователе 1. В этом же преобразователе устанавливается заданное значение регулируемой величины, если регулятор подключается непосредственно к датчику.
Измеряемый сигнал постоянного тока суммируется на входе каждого преобразователя с напряжением смещения, величина которого больше или равна максимальному значению входного сигнала. С выхода каждого преобразователя снимается число импульсов, пропорциональное этой сумме,
у=Кп(Uвх+Uо)=KпUвx+KтUо=у1+у2;
где Uвх - входной сигнал преобразователей 1 и 2,
U0 и U′0 - напряжения смещения;
Kп и K′п - коэффициенты передачи преобразователей 1 и 2;
у1 и у′1 - количество импульсов на выходе преобразователей 1 и 2, пропорциональных входному сигналу;
у2 и у′2 - количество импульсов на выходе преобразователей 1 и 2, пропорциональных напряжению смещения.
Изменяя напряжение U0 или U0′ можно сделать у′2 равным у2. Тогда на одном выходе каждого цифрового преобразователя будут выдаваться при Uвх=0 у2 импульсов, а при Uвх<0 или Uвх>0 - соответственно у<у2 или у>у2.
Количество импульсов у2 будет соответствовать условному нулю на выходе преобразователя. Использование условного нуля не исказит разности (K1+K2) Х[nТ] - K1 Х[(n-1)T], так как разность у2-у′2=0.
Цикл работы предлагаемого регулятора начинается с того, что в счетчике 3 разности находится величина отклонения, умноженная на коэффициент K1 в преобразователе 2 в предыдущем цикле K1{-Х[(n-1)T]}. В момент nТ генератор 4 тактов запускает аналого-цифровой преобразователь 1. Количество импульсов (K1+K2) Х[nТ] поступает с выхода преобразователя 1 на шину сложения счетчика 3 независимо от знака входного сигнала. По окончании счета в счетчике оказывается величина (K1+K2) X[nT]-K1X[n-1)T], выраженная в двоичном коде. Эта величина преобразуется во время - импульсный сигнал с помощью цифро-аналогового преобразователя 5, запускаемого импульсом V1 конца работы преобразователя 1 и умножается на коэффициент K3. При этом счетчик устанавливается в нуль, а вал исполнительного механизма 6 поворачивается на угол, соответствующий (K1+K2)Х[nТ]-K1X[nT-τ] импульсам. Вслед за этим, импульсом V2 окончания работы преобразователя 5 запускается аналого-цифровой преобразователь 2, и на шину вычитания счетчика 3 поступает количество импульсов K1X[nT+τ]. Эта величина хранится в счетчике до конца цикла. Затем цикл повторяется.
Интервал времени τ, определяемый только необходимым временем для преобразования числа в счетчике во времяимпульсный сигнал и временем преобразования регулируемой величины в цифровой код, намного меньше времени цикла Т. Поэтому можно считать, что
Для получения условного нуля на выходе аналого-цифровых преобразователей 1 и 2 рекомендуется применять преобразователи, снабженные времяимпульсными модуляторами, ко входу которых подключается напряжение смещения. Тогда число импульсов, полученных на выходе цифровых преобразователей при нулевом входном сигнале, является условным нулем.
Цифровой пропорционально-интегральный регулятор, содержащий два аналого-цифровых преобразователя, счетчик импульсов и цифро-аналоговый преобразователь, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности регулятора, в нем выходы первого и второго аналого-цифрового преобразователя подключены соответственно к шинам сложения и вычитания счетчика импульсов, выход которого подсоединен к цифро-аналоговому преобразователю, управляющему запуском второго аналого-цифрового преобразователя.
