SU1151925A1 - Digital servodrive - Google Patents

Abstract

ЦИФРОВОЙ СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД , содержащий первый преобразователь кода, входы которого подключены к первому и второму входам привода, элемеиты И-НЕ, инвертор, триггер знака, элемеиты И, элементы ИЛИ-НЕ и последовательно соединенные реверсивный счетчик импульсов , второй преобразователь кода, усилитель мощности и исполнительный двигатель, вал которого механически св зан импульсным датчиком, подключенным выходом к блоку обратной св зи, причем выходы первого и второго элементов И-НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами триггера знака, выходы первого и второго элементов И через первый элемент ИЛИ- НЕ подключены к первому входу реверсивного счетчика импульсов, выходы третьего и четвертого элементов И через второй элемент ИЛИ-НЕ - к второму входу реверсивного счетчика импульсов, пр мой выход триггера знака соединен с первыми входами второго и четвертого элементов И, а инверсный выход триггера знака - с первыми входами первого и третьего элементов И, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности и надежности привода, в него введены первый, второй и третий элементы ИЛИ, первые входы первого и второго элементов ИЛИ подключены к соответствующим выходам первого преобразовател  кода, вторые входы - к выходам блока обратной св зи, а выходы - к первым входам соответственно первого и второго элементов И-НЕ, выходы реверсивного счетчика импульсов через третий элемент И- НЕ соединены с вторыми входами первого и второго элементов И, а через третий элемент ИЛИ - с вторыми входами третье (Л го и четвертого элементов И, выход первого эле.мента ИЛИ подключен к третьим входам первого и четвертого элементов И, выход второго элемента ИЛИ - к третьим входам второго и третьего элементов И, выход третьего элемента ИЛИ через инвертор - к вторым входам первого и второго элементов И-НЕ, пр мой выход триггера ел знака - к второму входу второго преобразовател  кода, а третьи входы второго элемента ИЛИ и реверсивного счетчика им пульсов - к третьему входу привода. tc слDIGITAL FOLLOWING DRIVE containing the first code converter, whose inputs are connected to the first and second drive inputs, AND-NOT elements, inverter, sign trigger, AND elements, OR-NOT elements and series-connected reversing pulse counter, second code converter, power amplifier and an executive motor whose shaft is mechanically connected by a pulse sensor connected by an output to a feedback unit, the outputs of the first and second elements AND-NAND being connected respectively to the first and second inputs of the trigger the character of the sign, the outputs of the first and second elements AND through the first element OR - are NOT connected to the first input of the reversible pulse counter, the outputs of the third and fourth elements AND through the second element OR NOT - to the second input of the reverse pulse counter, the direct output of the sign trigger is connected to the first inputs of the second and fourth elements are And, and the inverse output of the sign trigger is with the first inputs of the first and third elements And, characterized in that, in order to increase the accuracy and reliability of the drive, the first, second and third are entered into it elements OR, the first inputs of the first and second elements OR are connected to the corresponding outputs of the first code converter, the second inputs are connected to the outputs of the feedback unit, and the outputs are connected to the first inputs of the first and second NAND elements, respectively, the outputs of the reversible pulse counter via the third the AND element is NOT connected to the second inputs of the first and second AND elements, and through the third OR element to the second inputs of the third (the first and fourth elements of AND, the output of the first element OR is connected to the third inputs of the first and fourth elec And, the output of the second element OR to the third inputs of the second and third elements AND, the output of the third element OR through the inverter to the second inputs of the first and second elements AND-NOT, the direct output of the trigger signal of the sign to the second input of the second code converter, and the third inputs of the second OR element and the reversible pulse counter to the third input of the drive. tc cl

Description

Изобретение относитс  к автоматизированным системам с цифровыми регул торами и может найти применение в след щих системах с импульсными датчиками обратной св зи, с цифровым заданием управл ющего воздействи .The invention relates to automated systems with digital controllers and can be used in servo systems with pulse feedback sensors, with a digital reference control.

Известен цифровой регул тор, содержащий задатчик регулируемой величины, цифровой сумматор, распределитель импульсов, реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, фильтр низких частот, исполнительный механизм и датчик обратной св зи 1.A digital controller is known, comprising a variable size setpoint adjuster, a digital adder, a pulse distributor, a reversible counter, a digital-to-analog converter, a low-pass filter, an actuator, and a feedback sensor 1.

Недостатком данного устройства  вл етс  то, что старш-ие разр ды выхода сумматора соединены с входом реверсивного счетчика , при этом передача информацииосуществл етс  со старших разр дов сумматора в реверсивный счетчик в параллельном виде, что приводит к скачкообразному изменению напр жени  на выходе цифро-аналогового преобразовател  (ЦАП). Амплитуда скачкообразного напр жени  зависит от величины напр жени  на выходе сумматора, что приводит к снижению точности за счет неравномерного движени  выходного звена исполнительного двигател .The disadvantage of this device is that the most significant bits of the output of the adder are connected to the input of the reversible counter, while the information is transmitted from the higher bits of the adder to the reversing counter in parallel form, which leads to an abrupt change in voltage at the digital-analog output Converter (DAC). The amplitude of the surge voltage depends on the magnitude of the voltage at the output of the adder, which leads to a decrease in accuracy due to the uneven movement of the output link of the executive engine.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  цифровой след щий электропривод, содержащий триггер знака, пр мой выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И-НЕ, выходы которых подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов ИЛИ-НЕ, а инверсный выход триггера знака соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И-НЕ, выходы которых подключены к вторым входам соответственно первого и второго элементов ИЛИ-НЕ, и последовательно соединенные реверсивный счетчик, преобразователь кода, усилитель мощности, исполнительный двигатель, импульсный датчик блок, обратной св зи, задающий блок, схемы контрол  переполнени  и нул  счетчика 2.The closest to the invention to the technical essence is a digital follow-up electric drive containing a sign trigger, the direct output of which is connected to the first inputs of the first and second AND-NOT elements, whose outputs are connected respectively to the first inputs of the first and second OR-NOT elements, and the inverse output of the sign trigger is connected to the first inputs of the third and fourth elements AND-NOT, the outputs of which are connected to the second inputs of the first and second elements OR-NOT, respectively, and a series-connected reverse account chick, code converter, power amplifier, executive motor, pulse sensor unit, feedback, master unit, overflow control circuits and zero counter 2.

Недостатком известного устройства  вл етс  то, что оба выхода задающего блока подключены к суммирующему входу реверсивного счетчика, а выходы блока обратной св зи - к вычитающему входу реверсивного счетчика. При такой схеме режим торможени  исполнительного элемента осуществл етс  только за счет уменьшени  количества импульсов с выхода задающего устройства . При этом знак направлени  движени  измен етс  до тех пор, пока скорость перемещени  не установитс  до нулевого значени . В противном случае изменение знака направлени  на противоположный ведет к скачкообразному изменению напр жени  на выходе преобразовател  кода, что приводит к возникновению в природе динамического удара, соответственно резко снижает надежность работы привода и всего устройства, уменьшает точность отработки траектории. Этот недостаток исключает возможность использовани  такого привода в высокоточном оборудовании, например в станках типа «Обрабатывающий центр или сборочных роботах.A disadvantage of the known device is that both outputs of the master unit are connected to the summing input of the reversible counter, and the outputs of the feedback unit to the subtractive input of the reversible counter. In this scheme, the braking mode of the actuating element is carried out only by reducing the number of pulses from the output of the driver. In this case, the sign of the direction of movement changes until the speed of movement is set to zero. Otherwise, changing the direction sign to the opposite leads to an abrupt change in voltage at the output of the code converter, which leads to dynamic impact in nature, respectively, dramatically reduces the reliability of the drive and the entire device, and reduces the accuracy of the trajectory. This disadvantage eliminates the possibility of using such a drive in high-precision equipment, for example, in machines such as the Machining Center or assembly robots.

Цель изобретени  - повыщение точности и надежности привода.The purpose of the invention is to increase the accuracy and reliability of the drive.

0 Поставленна  цель достигаетс  тем, что в цифровой след щий привод, содержащий первый преобразователь кода, входы которого подключены к первому и второму входам привода, элементы И-НЕ, инвертор,0 The goal is achieved by the fact that in the digital following drive, containing the first code converter, the inputs of which are connected to the first and second inputs of the drive, are the elements of NAND, inverter,

5 триггер знака, элементы И, элементы ИЛИ-НЕ и последовательно соединенные реверсивный счетчик импульсов, второй преобразователь кода, усилитель мощности и исполнительный двигатель, вал которого механически св зан с импульсным датчиком,5 sign trigger, AND elements, OR-NOT elements and a series-connected reversing pulse counter, a second code converter, a power amplifier and an executive motor, the shaft of which is mechanically coupled to a pulse sensor,

0 выходом подключенным к блоку обратной св зи, причем выходы первого и второго элементов И-НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами триггера знака, выходы первого и второго элементов0 output connected to the feedback unit, the outputs of the first and second elements AND-NOT connected respectively to the first and second inputs of the trigger sign, the outputs of the first and second elements

5 И через первый элемент ИЛИ-НЕ подключены к первому входу реверсивного счетчика импульсов, выходы третьего и четвертого элементов И через второй элемент ИЛИ-НЕ - к второму входу реверсивного счетчика импульсов, пр мой выход триггера знака соединен с первыми входами второго и четвертого элементов И, а инверсный выход триггера знака - с первыми входами первого и третьего элементов И, введены первый, второй и третий элементы ИЛИ, причем первые входы первого и второго элементов ИЛИ подключены к соответствующим выходам первого преобразотвател  кода, вторьге входы - к выходам блока обратной св зи, а выходы - к первым входам соответственно первого и второго элементов И-НЕ, выходы реверсивного счетчика импульсов через третий элемент И-НЕ соединены с вторыми входами первого и второго элементов И, а через третий элемент ИЛИ - с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выход5 And through the first element OR NOT are connected to the first input of the reversible pulse counter, the outputs of the third and fourth elements AND through the second element OR NONE to the second input of the reversible counter of pulses, the direct output of the character trigger is connected to the first inputs of the second and fourth elements AND , and the inverse output of the sign trigger - with the first inputs of the first and third elements AND, the first, second and third elements OR are introduced, and the first inputs of the first and second elements OR are connected to the corresponding outputs of the first converter code, the second inputs are to the outputs of the feedback unit, and the outputs are to the first inputs of the first and second elements AND-NOT, respectively; the outputs of the reversible pulse counter are connected to the second inputs of the first and second elements AND through the third element AND, and the third element OR - with the second inputs of the third and fourth elements AND, the output

5 первого элемента ИЛИ подключен к третьим входам первого и четвертого элементов И, выход второго элемента ИЛИ - к третьим входам второго и третьего элементов И, выход третьего элементом ИЛИ через инвертор - к вторым входам первого и второго элементов И-НЕ, пр мой выход триггера знака - к второму входу второго преобразовател  кода, а третьи выходы второго элемента ИЛИ и реверсивного счетчика импульсов - к третьему входу привода.5 of the first element OR is connected to the third inputs of the first and fourth elements AND, the output of the second element OR to the third inputs of the second and third elements AND, the output of the third element OR through the inverter to the second inputs of the first and second elements NAND, direct trigger output the sign to the second input of the second code converter, and the third outputs of the second OR element and the reversible pulse counter to the third input of the drive.

На фиг. 1 изображена блок-схема цифрового след щего привода; на фиг. 2 - блоксхема первого преобразовател  кода; наFIG. 1 is a block diagram of a digital servo drive; in fig. 2 - block circuit of the first code converter; on

фиг. 3 - блок-схема второго преобразовател  кода; на фиг. 4 - блок-схема блока обратной св зи.FIG. 3 is a block diagram of a second code converter; in fig. 4 is a block diagram of a feedback unit.

Цифровой след щий привод содержит первый преобразователь 1 кода, первый и второй элементы ИЛИ 2 и 3, первый и второй элементы И-НЕ 4 и 5, первый, второй, третий и четвертый элементы И 6-9, триггер 10 знака, второй преобразователь 1 кода, усилитель 12 мощности, исполнительный двигатель 13„ импульсный датчик 14, блок 15 обратной св зи, реверсивный счетчик 16 импульсов, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ 17 и 18, третий элемент И- НЕ 19, третий элемент ИЛИ 20, инвертор 21, генератор 22 импульсов, счетчик 23 импульсов , формирователи 24 импульсов, элемент И-ИЛИ-НЕ 25, регистр 26, элементы И 27 и 28, инвертор 29, цифро-аналоговый преобразователь 30, элементы И 31 и 32, источники 33 и 34 опорного напр жени , инвертор 35, элементы И-ИЛИ-НЕ 36 и 37, формирователи 38-41 импульсов/ элементы НЕ 42 и 43.The digital servo drive contains the first transducer 1 of the code, the first and second elements OR 2 and 3, the first and second elements NAND 4 and 5, the first, second, third and fourth elements AND 6-9, the trigger 10 characters, the second converter 1 code, power amplifier 12, executive motor 13, pulse sensor 14, feedback unit 15, reversible counter 16 pulses, first and second elements OR-NOT 17 and 18, third element AND-NOT 19, third element OR 20, inverter 21 , generator 22 pulses, counter 23 pulses, shapers 24 pulses, element AND-OR-NOT 25, reg TP 26, elements AND 27 and 28, inverter 29, digital-analog converter 30, elements AND 31 and 32, sources 33 and 34 of the reference voltage, inverter 35, elements AND-OR-NOT 36 and 37, formers 38-41 pulses elements NOT 42 and 43.

Цифровой след щий привод работает следующим образом.The digital tracking drive operates as follows.

При включении питани  привода по сигналу начальной установки, приход щему на третий вход привода, реверсивный счетчик 16 импульсов устанавливаетс  в единичное состо ние, а триггер 10 знака устанавливаетс  в единичное состо ние. Код скорости перемещени  на входе первого преобразовател  Г кода имеет нулевое значение . Импульсы задани  скорости с выхода первого преобразовател  1 кода и импульсы обратной св зи с блока 15 обратной св зи отсутствуют. На выходе второго преобразовател  11 кода и выхода усилител  12 мощности присутствует сигнал нулевого уровн .When the drive power is turned on according to the initial setup signal arriving at the third drive input, the reversing pulse counter 16 is set to one state, and the trigger 10 characters is set to one state. The code of the velocity of movement at the input of the first converter G of the code is zero. The speed setting pulses from the output of the first converter 1 of the code and the feedback pulses from the feedback block 15 are absent. At the output of the second converter 11 of the code and the output of the amplifier 12 of power there is a signal of zero level.

После задани  направлени  перемещени  с ЦВМ, например положительного, определ емого нулевым значением знакового разр да кода, поступающего на вход первого преобразовател  1 кода и задани  кода скорости пере.мещени  в первом преобразователе 1 кода, с его первого выхода ( + 1) на первый вход элемента ИЛИ 2 начинают поступать импульсы единичного кода, количество которых за период управлени  привода определ ет значение скорости перемещени  исполнительного двигател  13. При этом первый импульс с выхода элемента ИЛИ 2 через элемент 4 устанавливает триггер 10 знака в нулевое состо ние, а на его инверсном выходе по вл етс  логическа  единица. Импульсы с выхода элемента ИЛИ 2 через последовательно включенные элементы И 6, ИЛИ-НЕ 17 поступают на первый (суммирующий) вход реверсивного счетчика 16 импульсов. Первый импульс в двоичном реверсивном счетчике 16 преобразуетс  вторым преобразователем 11 кода в аналоговый сигнал и на выходе усилител  12 мощности по вл етс  сигнал Шьк 0. В результате чего исполнительный двигатель 13 и импульсный датчик 14 перемещаютс  в положительном направлении . Одновременно по вл етс  логическа  единица на выходе третьего элемента ИЛИ 20, котора  при наличии единиц в реверсивном счетчике 16 импульсов разрещает прохождение импульсов на второй (вычитающий) вход реверсивного счетчика 16 импульсов и через инвертор 21 запрещает прохождение импульсов на вход триггера 10 знака.After specifying the direction of movement from a digital computer, for example, a positive sign determined by the zero value of the sign bit of the code that enters the input of the first converter 1 of the code and sets the speed transfer code in the first converter of the code 1, from its first output (+ 1) to the first input of the OR 2 element, pulses of a single code begin to arrive, the number of which during the drive control period determines the value of the speed of movement of the executive engine 13. The first pulse from the output of the OR 2 element set through 4 The trigger 10 characters in the zero state, and at its inverse output appears logical unit. The pulses from the output of the element OR 2 through the series-connected elements AND 6, OR-NOT 17 arrive at the first (summing) input of the reversible counter 16 pulses. The first pulse in the binary reversing counter 16 is converted by the second converter 11 of the code into an analog signal and the output of Shk 0 appears at the output of the power amplifier 12. As a result, the executive motor 13 and the pulse sensor 14 move in the positive direction. At the same time, a logical unit appears at the output of the third element OR 20, which, if there are units in the reversing pulse counter 16, permits the passage of pulses to the second (subtractive) input of the reversible counter 16 pulses and prevents the pulses to enter the trigger 10 sign through the inverter 21.

Перемещение импульсного датчика 14 в положительном направлении вызывает по вление последовательности импульсов на первом выходе блока 15 обратной св зи, частота следовани  которых пропорциональна скорости поворота оси импульсного датчика 14.Moving the pulse sensor 14 in the positive direction causes a sequence of pulses at the first output of the feedback unit 15, the frequency of which is proportional to the speed of rotation of the axis of the pulse sensor 14.

Эти импульсы через элементы ИЛИ 3, И 8, ИЛИ-НЕ 18 поступают на второй (вычитающий) вход реверсивного счетчика 16 импульсов. В нем по вл етс  число, соответствующее разности частот с первого преобразовател  1 кода и блока 15 обратной св зи, а на выходе усилител  12 мощности - аналоговый,сигнал +ивых , который увеличиваетс  до тех пор, пока частоты с блока 15 обратной св зи и первого преобразовател  1 кода не сравн ютс , что соответствует достижению исполнительным двигателем 13 скорости перемещени , равной заданной в положительном направлении. Если произойдет перерегулирование и частота следовани  импульсов с блока 15 обратной св зи превысит частоту с выхода первого преобразовател  1 кода число в реверсивном счетчике 16 импульсов уменьщитс , а соответственно уменьщитс  и напр жение + UBHX на выходе усилител  12 мощности, что приведет к уменьщению скорости перемещени  исполнительного двигател  13, а также уменьщит частоту следовани  импульсов с блока 15 обратной св зи. Таким образом , осуществл етс  автоматическое поддержание заданной скорости. Установка значени  скорости осуществл етс  записью кода скорости в первый преобразователь 1 кода.These pulses through the elements OR 3, and 8, OR-NOT 18 arrive at the second (subtracting) input of the reversing counter 16 pulses. A number corresponding to the frequency difference from the first converter 1 of the code and the feedback unit 15 appears in it, and the output of the power amplifier 12 is analog, the signal + the out signals, which increases until the frequencies from the feedback unit 15 and the first converter 1 of the code does not match, which corresponds to the achievement by the executive motor 13 of a movement speed equal to that set in the positive direction. If the overshoot occurs and the pulse frequency from the feedback unit 15 exceeds the frequency from the output of the first converter 1, the number in the reverse counter 16 pulses will decrease, and the voltage + UBHX at the output of the power amplifier 12 will decrease accordingly, which will decrease the speed of the executive engine 13, as well as reduce the pulse frequency from feedback unit 15. Thus, a given speed is automatically maintained. The setting of the speed value is made by writing the speed code to the first code converter 1.

Дл  обратного движени  исполнительного двигател  13 в первый преобразователь 1 кода занос тс  код скорости и его знак «1, соответствующий обратному направлению перемещени , при этом с второго выхода первого преобразовател  1 кода на вход элемента ИЛИ 3 начнут поступать импульсы единичного кода заданной скорости . Первый импульс с выхода элемента ИЛИ 3 через элемент И-НЕ 5 установит триггер 10 знака в единичное состо ние иFor reverse movement of the executive engine 13, the speed code and its sign "1, corresponding to the reverse direction of movement, are entered into the first code converter 1, and pulses of a given speed unit code will begin to flow from the second output of the first code converter 1 to the input of the OR 3 element. The first pulse from the output of the element OR 3 through the element AND-NOT 5 will set the trigger 10 characters to one and

на его пр мом выходе по витс  логическа  единица. Импульс с выхода элемента ИЛИ 3 через элементы И 7, ИЛИ-НЕ 17 поступает на первый (суммирующий) вход реверсивного счетч11ка 16 импульсов. Первый импульс в реверсивном счетчике 16 импульсов преобразуетс  вторым преобразователем 11 кода в аналоговый сигнал и на выходе усилител  12 мощности по витс  сигнал UBVIX О, который вызовет перемещение исполнительного двигател  13 и импульсного датчика 14 в обратном направлении . Одновременно по витс  уровень логической единицы на выходе третьего элемента ИЛИ 20, который разрешает прохождение импульсов с выхода элемента ИЛИ 2, через элементы И 9, ИЛИ-НЕ 18 на второй (вычитающий) вход реверсивного счетчика 16 импульсов, а через инвертор 21 запретит поступление импульсов через элементы И-НЕ 4 и 5 на входы триггера 10 знака.at its direct output is Vits logical unit. The pulse from the output of the element OR 3 through the elements AND 7, OR-NOT 17 is fed to the first (summing) input of the reversible counter 16 pulses. The first pulse in the reversible counter 16 pulses is converted by the second converter 11 of the code into an analog signal and at the output of the power amplifier 12 a UBVIX O signal, which will cause the displacement of the executive motor 13 and the pulse sensor 14 in the opposite direction. At the same time, the level of the logical unit at the output of the third element OR 20, which permits the passage of pulses from the output of the element OR 2, through the elements AND 9, OR-NOT 18 to the second (subtracting) input of the reversing counter, 16 pulses, and through the inverter 21 prevents the flow of pulses through the elements AND-NOT 4 and 5 to the inputs of the trigger 10 characters.

Перемещение импульсного датчика 14 в обратном направлении вызывает по вление последовательности импульсов на втором выходе блока 15 обратной св зи с частотой , пропорциональной скорости поворота оси датчика 14. Эти импульсы через элементы ИЛИ 2, И 9, ИЛИ-НЕ 18 поступают на второй (вычитающий) вход реверсивного счетчика 16 импульсов. В случае переполнени  реверсивного счетчика 16 импульсов на выходе элемента И-НЕ 19 по вл етс  логический ноль, запрещающий прохождение импульсов через элементы И 6, И 7, ИЛИ-НЕ 17 на первый (суммирующий ) вход реверсивного счетчика 16 импульсов , чем предотвращаетс  его переход в нулевое состо ние. На выходе второго преобразовател  11 кода и усилител  12 мощности в этом случае присутствует максимальный сигнал +ивых или - Usbix в зависимости от состо ни  триггера 10 знака и обеспечиваетс  максимальна  скорость перемещени  исполнительного двигател  13 в соответствующем направлении. При изменении направлени  движени  величина напр жени  на выходе усилител  12 мощности плавно измен етс  за счет уменьщени  частоты следовани  импульсов с первого преобразовател  1 кода или подачи с него импульсов противопоположного направлени  движени . Таким образом, может быть сформирован любой наиболее эффективный дл  данного исполнительного двигател  13 закон разгона и торможени .Moving the pulse sensor 14 in the opposite direction causes a sequence of pulses at the second output of the feedback unit 15 at a frequency proportional to the speed of rotation of the sensor axis 14. These pulses through the elements OR 2, AND 9, OR-NOT 18 arrive at the second (subtracting) The input of the reversing counter is 16 pulses. In the case of overflow of the reversible counter 16 pulses at the output of the element IS-NE 19, a logical zero appears prohibiting the passage of pulses through the elements AND 6, AND 7, OR-NOT 17 to the first (summing) input of the reversible counter 16 pulses, thus preventing its transition to zero state. At the output of the second converter 11 of the code and the power amplifier 12, in this case there is a maximum signal + Ivi or - Usbix depending on the state of the trigger 10 characters and the maximum speed of the driving motor 13 in the corresponding direction is ensured. When the direction of movement is changed, the voltage at the output of power amplifier 12 smoothly changes by decreasing the pulse frequency from the first code converter 1 or by supplying pulses from it in the opposite direction of movement. Thus, any law of acceleration and deceleration that is most effective for this executive engine 13 can be formed.

При движении исполнительного двигател  13 в положительном направлении со скоростью задаваемой последовательностью импульсов с первого выхода первого преобразовател  1 кода триггер 10 знака установлен в нулевое состо ние, и импульсы с выхода элемента ИЛИ 2 через элементы И 6 и ИЛИ-НЕ 17 поступают на первый (суммирующий ) вход реверсивного счетчика 16 импульсов. Импульсы обратной св зи с первого выхода блока 15 обратной св зи через элемент ИЛИ 3 и элементы И 8 и ИЛЛ-НЕWhen the actuator 13 moves in the positive direction with the speed specified by the pulse sequence from the first output of the first converter 1 of the code, the trigger 10 of the character is set to the zero state, and the pulses from the output of the OR 2 element through the AND 6 and OR-NOT 17 elements arrive at the first (summing ) the input of the reversing counter 16 pulses. Feedback pulses from the first output of the feedback block 15 through the element OR 3 and elements 8 and ILL-NOT

17 поступают на второй (вычитающий) вход реверсивного счетчика 16 импульсов. При изменении направлени  движени  на обратное в первый преобразователь 1 кода записываетс  код скорости с противоположным знаком, при этом задающие импульсы с второго выхода первого преобразовател  1 кода Начинают поступать на вход второго элемента ИЛИ 3 и совместно с импульсами обратной св зи поступают на второй вычитающий вход реверсивного счетчика 1617 are fed to the second (subtracting) input of the reversible counter of 16 pulses. When the direction of movement is reversed, the speed converter with the opposite sign is written to the first code converter 1, and the driving pulses from the second output of the first code converter 1 are started to arrive at the input of the second element OR 3 and, together with the feedback pulses, go to the second subtractive input of the reverse counter 16

импульсов, что приводит к быстрому уменьшению числа, записанному в счетчик и соответственно уменьшению абсолютного значени  напр жени  на выходе усилител  12 мощности и быстрому торможению исполнительного двигател  13. При достижении нулевого состо ни  реверсивного счетчика 16 импульсов по вл етс  логический ноль на выходе третьего элемента ИЛИ 20, который запрещает дальнейшее прохождение импульсов через элементы И 8 и 9 и элементpulses, which leads to a rapid decrease in the number recorded in the counter and, accordingly, to a decrease in the absolute value of the voltage at the output of the power amplifier 12 and rapid deceleration of the actuator 13. When the reversing counter reaches the zero state, a logical zero appears at the output of the third element OR 20, which prohibits further passage of pulses through the elements And 8 and 9 and the element

ИЛИ-НЕ 18 на второй (вычитающий) вход реверсивного счетчика 16 импульсов. Одновременно по вл етс  логическа  единица на выходе инвертора 21, котора  разрешает прохождение импульсов через элементы И-НЕ 4 или 5. Следующим после этогоOR NOT 18 to the second (subtracting) input of the reversible counter 16 pulses. At the same time, a logical unit appears at the output of the inverter 21, which permits the passage of pulses through the elements of NAND 4 or 5. Next

импульсом с выхода элемента ИЛИ 3 через элемент И-НЕ 5 триггер 10 знака переключитс  в единичное состо ние, разрешит прохождение импульсов через элементы И 7 и 9, запретит прохождение импульсов через элементы И 6 и 8 и переключит знак выходного напр жени  во втором преобразователе 11 кода. В результате этого задаюшие импульсы с выхода второго элемента ИЛИ 3 через элемент И 7 и элемент ИЛИ- НЕ 17 начинают поступать на первый (суммирующий ) вход реверсивного счетчика 16 импульсов. После поступлени  на первый (суммирующий) вход реверсивного счетчика 16 импульсов первого импульса на выходе третьего элемента ИЛИ 20 вновь по вл етс  логическа  единица, разрещающа  прохождение импульсов через элементы И 8 и 9, на выходе инвертора 21 по вл етс  логический ноль, запрещающий прохождение импульсов через элементы И-НЕ 4 и 5 на установку триггера. 10 знака. По мере накоплени  импульсов в реверсивном счетчике 16 импульсов на выходе усилител  12 мощности увеличиваетс  выходное напр жение противоположного знака, и исполнительный двигатель 13 начинает ускоренное движение в обратном направлении, при этом импульсы обратной св зи по вл ютс  на втором выходе блока 15 обратной св зи и через элемент ИЛИ 2, элемент И 9, элемент ИЛИ-НЕ 18 начинают поступать на второй (вычитающий) вход двоичного реверсивного счетчика 16.the pulse from the output of the element OR 3 through the element IS-NOT 5, the trigger 10 characters switches to one state, allows the passage of pulses through elements 7 and 9, prevents the passage of pulses through elements 6 and 8 and switches the sign of the output voltage in the second converter 11 code. As a result, the driving pulses from the output of the second element OR 3 through the element AND 7 and the element ORID17 begin to flow to the first (summing) input of the reversible counter 16 pulses. After the first impulse reversing counter 16 arrives at the first (summing) input, a logical unit appears at the output of the third element OR 20 again, allowing the impulses to pass through AND 8 and 9, and the output of the inverter 21 appears to inhibit the passage of impulses through the elements AND-NOT 4 and 5 to install the trigger. 10 characters. As the pulses accumulate in the reversible counter 16 pulses at the output of power amplifier 12, the output voltage of opposite sign increases, and the executive motor 13 starts accelerated motion in the opposite direction, and feedback pulses appear at the second output of the feedback unit 15 and through the element OR 2, the element And 9, the element OR NOT 18 begin to flow to the second (subtractive) input of the binary reversing counter 16.

Первый преобразователь 1 кода работает следующим образом.The first transducer 1 code works as follows.

Код от ЦВМ, задающий скорость перемещени  исполнительного двигател  13, поступает в регистр 26, причем старщий разр д определ ет знак перемещени . Прием кода осуществл етс  по сигналу на вход от ЦВМ, определ ющего цикл управлени  привода и поступающего на синхронизирующий вход регистра 26. Одновременно сигналом «Т устанавливаетс  в ноль (по входу R) счетчик 23 импульсов и запускаетс  генератор 22 импульсов. Импульсы с выхода генератора 22 импульсов поступают на счетный вход счетчика 23, а с его выходов поступают на соответствующие входы блока формирователей 24 коротких импульсов. На выходах формирователей 24 коротких импульсов формируютс  короткие импульсы от переднего фронта импульсов с каждого выхода счетчика 23.The code from the digital computer, which specifies the speed of movement of the executive engine 13, enters the register 26, and the high-order bit determines the sign of the movement. The code is received by the input signal from the digital computer that determines the drive control cycle and enters the clock input of the register 26. At the same time, the signal "T is set to zero (at input R) pulse counter 23 and the pulse generator 22 is started. The pulses from the generator output 22 pulses arrive at the counting input of the counter 23, and from its outputs go to the corresponding inputs of the block of drivers of 24 short pulses. At the outputs of the short pulse formers 24, short pulses are generated from the leading edge of the pulses from each output of the counter 23.

При этом частота следовани  импульсов имеет максимальное значение на первом выходе блока формирователей 24 коротких импульсов, где выдел ютс  передние фронты с первого выхода счетчика 23 и соответственно уменьшаютс  с кратностью, равной двум, на каждом последующем выходе блока формирователей 24 коротких импульсов. Импульсы с выходов блока формирователей At the same time, the pulse frequency has a maximum value at the first output of the shaper unit 24 short pulses, where the leading edges from the first output of the counter 23 stand out and correspondingly decrease with a multiplicity equal to two, at each subsequent output of the shaper unit 24 short pulses. Impulses from the outputs of the block of formers

24коротких импульсов поступают на соответствующие входы элемента И-ИЛИ-НЕ 25, куда поступают дл  попарной обработки (старший разр д регистра 26 и сигнал с выхода блока формирователей 24 коротких импульсов, имеющий максимальную частоту следовани , младший разр д регистра 26 и сигнал с выхода блока формирователей 24 коротких импульсов, имеющий минимальную частоту следовани ).24 short pulses arrive at the corresponding inputs of the AND-OR-NE 25 element, where they are received for pair processing (the high register bit 26 and the output signal from the block of shaper units 24 short pulses, which have the maximum frequency, the low order bit of the register 26 and the output signal from the block shapers 24 short pulses, having a minimum frequency of following).

Таким образом, при наличии единиць только в младшем разр де регистра 26, на выходе элемента И-ИЛИ-НЕ 25 будут проходить только импульсы, сформированные из передних фронтов старшего п-го разр да счетчика 23. При наличии единицы только в старшем п-м разр де регистра 26 на выход элемента И-ИЛИ-НЕ 25 будут проходить только импульсы от передних фронтов младшего разр да счетчика 23, при этом частота импульсов на выходе элемента И-ИЛИ-НЕ 25 будет в два раза меньше частоты импульсов, поступающих с генератора 22 импульсов. При наличии в регистре 26 единиц во всех п разр дах на выход элемента И-НЕ-НЕ 25 будут проходить импульсы от передних фронтов всех п разр дов счетчика 23 и частота импульсов на выходе элемента И-ИЛИ-НЕThus, if there is a unit only in the low order of de register 26, the output of the AND-OR-NOT 25 element will pass only pulses formed from the leading fronts of the high-order nth counter of counter 23. If there is a unit only in the high-order n the discharge of de register 26 to the output of the element AND-OR-NOT 25 will only pass pulses from the leading edges of the lower bit of counter 23, while the frequency of the pulses at the output of the element AND-OR-NOT 25 will be half the frequency of the pulses coming from the generator 22 pulses. If there are 26 units in the register, pulses from the leading edges of all n bits of counter 23 and the frequency of the pulses at the output of the AND-OR-NO element

25будет максимальной и равной частоте импульсов, выдаваемых с генератора 2225 will be maximum and equal to the frequency of the pulses emitted from the generator 22

импульсов. Импульсы с выхода элемента И-ИЛИ-НЕ 25 поступают на первые входы элементов И 27 и 28. при этом прохождение импульсов через элемент И 27 разрешаетс  при наличии единицы в n-fl разр да регистра 26, который соединен с вторым входом элемента И 27, а прохождение импульсов через элeмe т И 28 разрещаетс  при наличии логического нул  в п + 1 разр де регистров 26 и соответственно логической единицы на инверторе 29.pulses. The pulses from the output of the AND-OR-NOT 25 element are fed to the first inputs of the AND elements 27 and 28. In this case, the passage of the pulses through the AND 27 element is allowed if there is a unit in the n-fl bit of the register 26, which is connected to the second input of the And 27 element and the passage of pulses through the cell T 28 is permitted in the presence of a logical zero in n + 1 bit de registers 26 and, accordingly, a logical unit on the inverter 29.

При переполнении разр дов счетчика 23 по вл етс  единица на выходе п-|-1 разр да двоичного счетчика 23 и запрещает работу генератора 22 импульсов. Таким образом , за период между двум  тактовыми сигналами проходит только один цикл работы счетчика 23 и за один период управлени  на выходе элементов И 27 и 28 может по вл тьс  от 1 до (2 -1) импульсов в зависимости от значени  кода, записанного в регистре 26. Таким образом, осуществл етс  преобразование кода, заданного с ЭВМ в соответствующее число импульсов.When the bits of the counter 23 overflow, a unit appears at the output of the n- | -1 bit of the binary counter 23 and prohibits the operation of the generator 22 pulses. Thus, for the period between two clock signals, only one cycle of the counter 23 passes and for one control period, from 1 to (2 -1) pulses may appear at the output of the elements 27 and 28 depending on the value of the code recorded in the register 26. Thus, the conversion of the code specified from the computer to the corresponding number of pulses is carried out.

Второй преобразователь 11 кода работает следующим образом.The second code converter 11 operates as follows.

Код, поступающий с реверсивного счетчика 16 импульсов на вход цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 30, преобразуетс  в соответствующее аналоговое напр жение , максимальна  величина которого определ етс  величиной выходного напр жени  источников положительного 34 или отрицательного 33 напр жений в зависимости от знака перемещений. С выхода ЦАП 30 аналоговое напр жение поступает на вход усилител  12 мощности. Знак выходного напр жени  на ЦАПе 30 определ етс  знаком напр жени , поступающего с выходов элементов И 31 и 32 на знаковый вход ЦАП 30. При поступлении логического нул  с триггера 10 знака элемент И 31 закрыт, а от логической единицы с выхода инвертора 35 срабатывает элемент И 32 и подключает выход источника 34 положительного напр жени  к знаковому входу ЦАП 30.The code received from the reversible counter of 16 pulses to the input of the digital-to-analog converter (DAC) 30 converts to the corresponding analog voltage, the maximum value of which is determined by the output voltage of the sources of positive 34 or negative 33 voltages depending on the sign of the displacements. From the output of the DAC 30, the analog voltage is fed to the input of amplifier 12 of power. The sign of the output voltage on the DAC 30 is determined by the sign of the voltage coming from the outputs of the elements 31 and 32 to the sign input of the DAC 30. When a logical zero arrives from the trigger 10 of the 10, the element 31 closes and from the logical unit from the output of the inverter 35 And 32 and connects the output of the source 34 of the positive voltage to the sign input of the DAC 30.

При поступлении с триггера 10 знака логической единицы на входы инвертора 35, элементов И 31 и 32 элемент И 32 будет закрыт логическим нулем с выхода потенциального инвертора 35, а через открытый элемент И 31 к знаковому входу ЦАПа 30 подключаетс  источник 33 отрицательного напр жени .When 10 units of the logical unit arrive at the inputs of the inverter 35, the elements 31 and 32, the element 32 will be closed with a logical zero from the output of the potential inverter 35, and through the open element 31 and to the sign input of the DAC 30 a negative voltage source 33 is connected.

Блок 15 обратной св зи работает следующим образом.The feedback unit 15 operates as follows.

С датчика 14, оцифрованного в коде Гре , импульсные сигналы поступают на первый и второй входы блока 15 обратной св зи с частотой следовани , пропорциональной скорости поворота ротора.импульсного датчика 14, при этом положительному вращению соответствует положительный сдвиг фаз между сигналами ( + 90°). На элементах НЕ 42 и 43 происходит инверси  входных сигналов. Передние и задние фронты импульсов выдел ютс  формировател ми коротких импульсов соответственно 38, 40 и 39, 41. На элементах И-ИЛИ-НЕ 36 и 37 сигналы с импульсного датчика 14 и формирователей 38-41 коротких импульсов собираютс  по ИЛИ, в результате чего при вращении датчика 14 в положительном направлении импульсы по вл ютс  только на выходе элемента И-ИЛИ-НЕ 36, на выходе элемента И-ИЛИ-НЕ 37 - сигнал единичного уровн .From the sensor 14 digitized in the Gre code, the pulse signals arrive at the first and second inputs of the feedback unit 15 with a frequency that is proportional to the speed of rotation of the rotor of the pulse sensor 14, while a positive rotation corresponds to a positive phase shift between the signals (+ 90 °) . The elements HE 42 and 43 are inverted input signals. The leading and trailing edges of the pulses are separated by shapers of short pulses, respectively 38, 40 and 39, 41. At the AND-OR-HE 36 and 37 elements, signals from the pulse sensor 14 and shapers 38-41 short pulses are collected by OR, resulting in when the sensor 14 is rotated in the positive direction, pulses appear only at the output of the AND-OR-NOT element 36, and at the output of the AND-OR-NOT element 37 - a signal of a unit level.

Таким образом, при положительном сдвиге фаз (4-90°) импульсные сигналы с частотой следовани , пропорциональной скорости поворота ротора импульсного датчика 14, по вл ютс  только на выходе элемента И-ИЛИ-НЕ 36,  вл ющимс  первым выходом блока 15 обратной св зи, соединенным с вторым входом второго элемента ИЛИ 3. При отрицательном перемещении датчика на входы блока 15 обратной, св зи поступают импульсные сигналы с датчика 14 с отрицательным сдвигом фаз (-90°). На элементах НЕ 42 и 43 происходит инверси  входных сигналов. Передние и задние фронты импульсов выдел ютс  формировател ми коротких импульсов соответственно 38, 40 и 39, 41. На элементах И-ИЛИ-НЕ36 и 37 сигналы с импульсного датчика 14 и формирователей 38-41 коротких импульсов, собираютс  по ИЛИ, в результате чего при вращении импульсного датчика 14 в отрицательном направлении импульсы по вл ютс  только на выходе элемента И-ИЛИ-НЕ 37, на выходе элемента И-ИЛИ-НЕ 36 сигнал единичного уровн .Thus, with a positive phase shift (4-90 °), the pulse signals with a frequency that is proportional to the rotor speed of the pulse sensor 14 appear only at the output of the AND-OR-HE element 36, which is the first output of the feedback unit 15 connected to the second input of the second element OR 3. When the sensor moves negatively, the inputs of the feedback unit 15 receive pulse signals from the sensor 14 with a negative phase shift (-90 °). The elements HE 42 and 43 are inverted input signals. The leading and trailing edges of pulses are extracted by short pulse shapers 38, 40 and 39, 41, respectively. At the AND-OR-HE36 and 37 elements, signals from the pulse sensor 14 and shapers 38-41 short pulses are collected by OR, with the result that when the pulse sensor 14 is rotated in the negative direction, the pulses appear only at the output of the AND-OR-HE element 37, at the output of the AND-OR-HE element 36 a unit-level signal.

Таким образом, при отрицательном сдвиге фаз (-90°) импульсные сигналы с частотой следовани , пропорциональной скорости поворота оси импульсного датчика 14, по вл ютс  только на выходе элемента И-ИЛИ-НЕ 37,  вл ющимс  вторым выходом блока 15 обратной св зи, соединенным с вторым входом первого элемента ИЛИ 2.Thus, with a negative phase shift (-90 °), pulse signals with a frequency that is proportional to the speed of rotation of the axis of the pulse sensor 14 appear only at the output of the AND-OR-HE element 37, which is the second output of the feedback unit 15, connected to the second input of the first element OR 2.

Предлагаемый цифровой след щий привод позвол ет более эффективно выполнить режимы уменьшени  скорости исполнительного двигател  13, его торможени  и реверса , что обуславливает определенный технико-экономический эффект в случае его применени  в различных автоматизированных системах, например, в промышленных работах.The proposed digital servo drive makes it possible to more effectively carry out modes of reducing the speed of the executive engine 13, its braking and reverse, which causes a certain technical and economic effect if it is used in various automated systems, for example, in industrial operations.

ФМд.FMd.

Claims (1)

ЦИФРОВОЙ СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД, содержащий первый преобразователь кода, входы которого подключены к первому и второму входам привода, элементы И—НЕ, инвертор, триггер знака, элементы И, элементы ИЛИ—НЕ и последовательно соединенные реверсивный счетчик импульсов, второй преобразователь кода, усилитель мощности и исполнительный двигатель, вал которого механически связан импульсным датчиком, подключенным выходом к блоку обратной связи, причем выходы первого и второго элементов И—НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами триггера знака, выходы первого и второго элементов И через первый элемент ИЛИ— НЕ подключены к первому входу реверсивного счетчика импульсов, выходы третьего и четвертого элементов И через второй элемент ИЛИ—НЕ — к второму входу ревер- сивного счетчика импульсов, прямой выход триггера знака соединен с первыми входами второго и четвертого элементов И, а инверсный выход триггера знака — с первыми входами первого и третьего элементов И, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности привода, в него введены первый, второй и третий элементы ИЛИ, первые входы первого и второго элементов ИЛИ подключены к соответствующим выходам первого преобразователя кода, вторые входы — к выходам блока обратной связи, а выходы — к первым входам соответственно первого и второго элементов И—НЕ, выходы реверсивного счетчика импульсов через третий элемент И— НЕ соединены с вторыми входами первого g и второго элементов И, а через третий “ элемент ИЛИ — с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выход первого элемента ИЛИ подключен к третьим входам первого и четвертого элементов И, выход второго элемента ИЛИ — к третьим входам второго и третьего элементов И, выход третьего элемента ИЛИ через инвертор — к вторым входам первого и второго элементов И—НЕ, прямой выход триггера знака — к второму входу второго преобразователя кода, а третьи входы второго элемента ИЛИ и реверсивного счетчика импульсов — к третьему входу привода.DIGITAL NEXT DRIVE containing the first code converter, the inputs of which are connected to the first and second inputs of the drive, AND-NOT elements, an inverter, a sign trigger, AND elements, OR-NOT elements and a reversed pulse counter connected in series, a second code converter, a power amplifier and an executive motor, the shaft of which is mechanically connected by a pulse sensor connected by an output to the feedback unit, and the outputs of the first and second AND — NOT elements are connected respectively to the first and second inputs of the trigger sign, the outputs of the first and second elements AND through the first element OR are NOT connected to the first input of the reversible pulse counter, the outputs of the third and fourth elements AND through the second element OR are NOT connected to the second input of the reversible pulse counter, the direct output of the sign trigger is connected to the first inputs of the second and fourth elements And, and the inverse output of the sign trigger - with the first inputs of the first and third elements And, characterized in that, in order to improve the accuracy and reliability of the drive, the first, second and third ele ORs, the first inputs of the first and second elements OR are connected to the corresponding outputs of the first code converter, the second inputs are to the outputs of the feedback block, and the outputs are connected to the first inputs of the first and second elements AND, NOT, respectively, the outputs of the reversible pulse counter through the third element AND - NOT connected to the second inputs of the first g and the second AND elements, but through the third “OR element - to the second inputs of the third and fourth AND elements, the output of the first OR element is connected to the third inputs of the first and fourth elements And, the output of the second OR element - to the third inputs of the second and third elements AND, the output of the third OR element through the inverter - to the second inputs of the first and second elements AND NOT, the direct output of the sign trigger - to the second input of the second code converter, and the third inputs of the second element OR and a reverse pulse counter - to the third input of the drive. SU ₍₁₁, 1151925 >SU ₍₁₁ , 1151925>