SU1198460A1 - Digital system for position control - Google Patents

Abstract

1. ЦИФГОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПО ЗЩИОННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержаща  .последовательно соединенные блок задани  перемещени , сумматор, преобразователь код- частота, блок ограничени  частоты, интегратор и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к первому входу блока регулировани , соединенного выходом через двигатель с входом импульсного датчика положени , выход которого через формировагель. импульсов подключен к входу счетчика импульсов , выход счетчика импульсов соединен с вторым входом сумматора, отличающа с  тем, что, с целью повышени  зкономичности и расширени  области применени  системы, в нее введены блок задани  времени перемещени  и блок задани  скорости , первый вход которого соединен с выходом блока задани  времени перемещени , второй вход подключен к выходу блока задани  перемещени , выход - к второму входу блока ограничени  частоты, второй вход S интегратора соединен с выходом формировасл тел  импульсов.1. DIGITAL SYSTEM FOR PROTECTIVE REGULATION, containing successively connected displacement unit, adder, code-frequency converter, frequency limiting unit, integrator, and digital-analog converter, the output of which is connected to the first input of the control unit connected to the output through a motor with a pulse sensor input position, the output of which through shaperovagel. impulses connected to the input of the impulse counter, the output of the impulse counter is connected to the second input of the adder, characterized in that, in order to increase efficiency and expand the scope of application of the system, a motion reference unit and a velocity reference unit are entered, the first input of which is connected to the output the transfer time setting unit, the second input is connected to the output of the movement setting unit, the output is connected to the second input of the frequency limiting unit, the second input S of the integrator is connected to the output of the pulse generator.

Description

;о;about

0000

4 a4 a

Фие.1Phie.1

2. Система по п. 1, о т л и ч а ю щ а   с   тем, что блок задани  скорости содержит последовательно соединенные генератор /эталонной частоты первый ключ, первый преобразователь частоты, второй ключ, первый счетчик импульсов, второй преобразователь частоты, второй счетчик импульсов и блок сравнени  коAOB ,jiepBbH i выход которого соединен с вторым входом первого ключа, второй выход - с вторым в содом второго ключа, третий выход.2. The system of claim 1, wherein the speed setting unit contains a series-connected alternator / reference frequency first key, first frequency converter, second key, first pulse counter, second frequency converter, second a pulse counter and a COAOB comparison unit, jiepBbH i whose output is connected to the second input of the first key, the second output to the second in the soda of the second key, the third output.

Изобретение относитс  к устройствам дл  автоматического управлени  и регулировани  электропривода, предназначено дл  точной отработки рабочим органом заданного перемещени  в течение заданного времени и может быть использовано дл  управлени  электроприводами поточно-транспортных линий или других механизмов, работающих в старт-стопном режиме, дл  котсфых в каждом рабочем цикле регламентируютс  величина перемещени  и его длительность, а также дл  позиционировани  механизмов резки проката в непрерывном технологическом потоке.The invention relates to devices for the automatic control and regulation of the electric drive, designed to precisely work the working body of a given movement for a predetermined time and can be used to control electric drives of flow-transport lines or other mechanisms operating in start-stop mode for each the cycle regulates the amount of movement and its duration, as well as for positioning the mechanisms for cutting steel in a continuous process stream.

Цель изобретени  - повышение экономичности и расширение области применени  сиетемы .The purpose of the invention is to increase efficiency and expand the scope of application of the system.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы; на фш-. 2 - схема блока задани  скорости перемещени ; на фиг. 3 - временные диаграммы сигналов.FIG. 1 shows a block diagram of the system; on fsh- 2 is a block diagram of the movement speed setting; in fig. 3 - time diagrams of signals.

Система содержит блок 1 задани  перемещени , сумматор 2, первый счетчик 3 импульсов , преобразователь 4 код-частота, блок 5 ограничени  частоты, формирователь 6 импульсов , интегратор 7, дифроаналоговый преобразователь 8, блок 9 регулировани , двигатель 10, импульсный датчик 11 положени , блок 12 задани  времени перемещени  и блок 13 задани  скорости.The system contains a displacement setting unit 1, an adder 2, a first pulse counter 3, a code-frequency converter 4, a frequency limiting unit 5, a pulse shaper 6, an integrator 7, a diffro-analog converter 8, a control unit 9, a motor 10, a pulse sensor 11, a block 12 tasks of moving time and unit 13 of tasks of speed.

Блок 13 задани  скорости (фиг.2) содержи генератор 14 эталонной частоты, первый 15 и второй 16 ключи, первый 17 и второй 18 преобразователи частоты, второй 19 и третий 20 счетчики импульсов, и блок 21 сравнени  кодов.The speed setting unit 13 (Fig. 2) contains the reference frequency generator 14, the first 15 and second 16 keys, the first 17 and second 18 frequency converters, the second 19 and third 20 pulse counters, and the code comparison unit 21.

Система работает следующим образом.The system works as follows.

В исходном состо нии на выходе блока 1 задани  перемещени  код заданного положени  NI равен нулю. Первый счетчик 3 импульсов и интегратор 7 наход тс  в нулевом состо нии, сигнал задани  скорости н&In the initial state, at the output of the movement assignment block 1, the code of the specified position NI is zero. The first pulse counter 3 and integrator 7 are in the zero state, the speed reference signal n &

198460198460

, с установочным входом первого счетчика импульсов, выход второго ключа соединен с вторым входом второго преобразовател  частоты, установочные входы блока сравнени  кодов, первого и второго преобразователей частоты соединены с вторым входом бло задани  скорости, первый вход которого соединен с третьим входом первого преобразовател  частоты, выход - с выходом второго преобразовател  частоты., with the installation input of the first pulse counter, the output of the second key is connected to the second input of the second frequency converter, the installation inputs of the code comparison unit, the first and second frequency converters are connected to the second input of the speed reference unit, the first input of which is connected to the third input of the first frequency converter, output - with the output of the second frequency converter.

выходе дифроаналогового преобразовател  88 output analog output converter

равен нулю и двигатель 10 электроприводаis zero and motor 10 of the electric drive

находитс  в состо нии поко .is at rest.

Введенный в блок 1 задани  перемещени  код NI заданного положени  подаетс  на первый вход сумматора 2. На выходе сумматора возникает код рассогласовани  д М|, которьш подаетс  на вход преобразовател  4 код-частота. На выходе преобразовател  4, имеющего линейную характеристику, возникают импульсы, следующие с частотой ij , величина которой пропорциональна коду рассогласовани  U N 1 . Импульсы частоты , поступают на первый вход блока 5 ограничени  частоты. На выходе блока 5 возникают имг1ульсы, частота 1ц следовани  которыхThe set position code NI entered into the displacement setting unit 1 is fed to the first input of the adder 2. At the output of the adder, a mismatch code occurs, M |, which is fed to the input of the code-frequency converter 4. At the output of the transducer 4, having a linear characteristic, pulses appear, which follow with frequency ij, the value of which is proportional to the error code U N 1. Frequency pulses are fed to the first input of the frequency limiting unit 5. At the output of block 5, pulses arise, the frequency of which is 1 c

равна частоте f j. импульсов, поступающих на его второй вход с выхода блока 13 задани  скорости. Вырабатываемые блоком 5 импульсы суммируютс  в цифровом интеграторе 7, выходна  величина Nn которого преобразуетс  цифроаналоговым преобразователем 8 в напр жение задани  скорости U , которое подаетс  на вход блока 9 регулировани , управл ющего скоростью двигател  10. При этом двигатель начинает разгон тьс , импульсный датчик 11 начинает выдавать импульсы, частота следовани  которых пропорциональна скорости вращени  двигател . Эти импульсы через формирователь 6 импульсов подаютс  на второй вход интегратора 7 и  вл ютс  сигналом обратной св зи в цифровом контуре регулировани  скорости . С выхода формировател  6 импульсы подаютс  также на вход счетчика 3 импульсов, производ щего их суммирование. На выходе счетчика 3 код N представл ет собой фактическое положение механизма и  вл етс  сигналом обратной св зи в цифровом контуре регулировани  положени .equal to the frequency f j. pulses arriving at its second input from the output of the speed-setting unit 13. The pulses produced by block 5 are summed up in digital integrator 7, the output value Nn of which is converted by digital to analogue converter 8 to voltage setting voltage U, which is fed to the input of control unit 9, which controls the speed of engine 10. At this, the engine starts to accelerate, pulse sensor 11 starts deliver pulses whose frequency is proportional to the speed of rotation of the engine. These pulses through the pulse shaper 6 are fed to the second input of the integrator 7 and are a feedback signal in a digital speed control loop. From the output of the imaging unit 6, the pulses are also fed to the input of the counter of 3 pulses, which produce their summation. At the output of counter 3, the N code represents the actual position of the mechanism and is a feedback signal in the digital position control loop.

В процессе отработки заданного перемещени  разгон, движение на установившейс  скорости и торможение электропривода осуществл ютс  в соответствии с величиной сигнала 4.2 задани  скорости, отрабатываемого цифро вым контуром регулировани  скорости. При этом количество импульсов частоты i выработанных блоком 13 задани  скорости в течение заданного времени перемещени , в точности соответствует заданной величине перемещени . 2 - о контроль В конце цикла при отработки заданного перемещени  осуществл  етс  цифровым контуром регулировани  положени . В этом случае при наличии ошибки (например, из-за инерционности контура регулировани  скорости, либо из-за наличи  статического момента) на вход интегратора 7 через блок 5 поступают импульсы частоты i J . Код N на выходе интегратора, а следовательно, и сигнал Uj , на выходе цифроаналогового преобразовател  измен ютс  таким образом, что устран етс  рассогласоэание по пути. При достижении величиной Nm значени  равного Mj рассогласование становит с  равным нулю и электропривод останавливаетс  в заданном положении. Реализацию оптимальной по величине потер в электроприводе трапецеидальной тахограммы обеспечивает блок задани  скорости, временные аграммы сигналов которого приведены на фиг. 3. Блок задани  скорости работает следующим образом. В исходном состо нии счетчики 19 и 20 импульсов наход тс  в нулевом состо нии, код заданного времени N -перемещени  и код Иц заданного перемещени , поступающие соответственно на первый и второй входы блока, равны нулю, на выходах преобразователей частоты сигналы равны нулю, ключи 15 и 16 открыты. Введенные в блок 1 задгши  перемещени  и в блок 12 задани  времени перемещени  . коды Нц и N.J. подаютс  соответственно на второй и первый входы блока 13. На частот rfbrii вход преобразовател  17 частоты через ключ 15 подаетс  сигнал f (, с выхода генератора 14 эталонной частоты. На выходе преобразовател  17 частота следовани  им-,. пульсов определ етс  выражением: Mt °:In the process of testing a given displacement, acceleration, movement at a steady speed and braking of the electric drive are carried out in accordance with the magnitude of the speed reference signal 4.2, which is processed by the digital speed control loop. At the same time, the number of frequency pulses i generated by the speed setting unit 13 during a predetermined movement time corresponds exactly to the specified movement value. 2 - about control At the end of the cycle, when working off a given movement, it is carried out by a digital loop for adjusting the position. In this case, if there is an error (for example, due to the inertia of the speed control loop, or due to the presence of a static moment), the frequency i J pulses arrive at the input of the integrator 7 through the block 5. The code N at the output of the integrator, and hence the signal Uj, at the output of the digital-to-analog converter is changed in such a way that the mismatch along the way is eliminated. When the value of Nm is equal to Mj, the mismatch becomes zero and the drive stops at a predetermined position. The implementation of the optimum value of the losses in the trapezoidal tachogram electric drive is provided by the speed setting unit, the time frames of the signals of which are shown in FIG. 3. The speed reference block works as follows. In the initial state, the counters 19 and 20 of the pulses are in the zero state, the code of the specified time N-displacement and the code of the Itz of the specified movement received respectively at the first and second inputs of the block are zero, at the outputs of the frequency converters the signals are zero, the keys 15 and 16 are open. The movements that were entered in block 1 and the travel time assignment in block 12 are specified. Nts and N.J. codes respectively, the second and first inputs of block 13 are fed. At the rfbrii frequency, the input of the frequency converter 17 uses the key 15 to receive the signal f (from the output of the reference frequency generator 14. At the output of the converter 17, the pulse frequency is determined by the expression: Mt °:

гдеWhere

сЗsz

Т-t Tt

Схема 21 сравнени  кодов производит сравнение кода К J,С кодом заданного перемещени  Н. В момент времени t,, когда код Ng 55 достигает величины И(.М, на втором выходе схемь 21 возникает сигнал, закрывающий ключ 16. При этом в счетчике 19 фиксируетс  некоторый код Ни . соответствующий 0- где (j. - прин та  дискретность задани  времени перемещени  (цена импульса генератора 14 талонной частоты); dj - прин та  дискретность задани  и измерени  величины перемещени  ( цена импульсов на выходе формировател  6); Ь - зада1ша  величина перемещени ; i - заданное врем  перемещени . С выхода преобразовател  частоты 17 импульсы i( поступают через ключ 16 на частотный вход счетчика 19, на выходе которого код N, измен етс  во времени в соответствии с выражением: 1 ri,-t . Импульсы i поступают также на частотный вход преобразовател  18 частоты, на выходе которого частота i следовани  импульсов определ етс  соотнощением : , XN, ta-tiX которое с учетом (I) и (5) имеет вид: 4.5N, i. где k - 4,5- посто нный коэффициент. Пренебрега  динамической ощибкой в скорости при разгоне электропривода можно записать, что где V - скорость движени  электропривода . С учетом (2)-(4) и (7) выражение (6) принимает вид: V--T-i(8) и соответствует равноускоренному движению с ускорением Импульсы частоты i подаютс  на вход четчика 20, на выходе которого код N,j змен етс  во времени в соответствии с выражением t.р„(10) Niji. максимальному значению скорости электропривода . Врем  ip разгона электропривода определ етс  из выражени  (10) с учетом (2) и (4) Подставив значение ip в выражение (8), наход т значение максимальной скорости В момент времени tg , когда код N на выходе счетчика 20 станет равным величине 3Ni./4, иа втором выходе схемы 21 сравне ..и  кодов возникает сигнал, рткрьтающий : ключ 16, а на третьем выходе - сигнал, реверсирующий счет импульсов счетчиком 19 При этом код N, на выходе счетчика 19 начинает уменьшатьс , в результате чего уменьшаетс  также и частота iy, импульсов задани  скорости на выходе преобразовател  .18. Привод начинает замедл тьс . Врем  движени  на установившейс  максимальной скорости определ етс  выражением: I. L.-t« 4 Процессторможени  электропривода осуществл етс  равнозамедленно с отрицательнымThe code comparison circuit 21 compares the code K J, C with the code of the specified displacement N. At the time t, when the code Ng 55 reaches the value I (.M, a signal appears at the second output of the circuit 21 closing the key 16. In this case, in the counter 19 some code H is recorded corresponding to 0- where (j. is the discreteness of the assignment of travel time (price of the pulse frequency generator 14); dj is the received discreteness of the task and measurement of the displacement amount (price of impulses at the output of the imager 6); displacement amount; i - specified time ne From the output of the frequency converter 17, the pulses i (go through the key 16 to the frequency input of the counter 19, the output of which is code N, varies over time in accordance with the expression: 1 ri, -t. The pulses i also go to the frequency input of the converter 18 the frequency at the output of which the pulse frequency i is determined by the ratio:, XN, ta-tiX which, taking into account (I) and (5), has the form: 4.5N, i, where k is a 4.5-constant coefficient. Neglecting the dynamic error in speed when accelerating an electric drive can be written down, where V is the speed of movement of the electric drive. Taking into account (2) - (4) and (7), expression (6) takes the form: V - Ti (8) and corresponds to uniformly accelerated motion with acceleration. Frequency pulses i are fed to the input of the meter 20, the output of which is code N, j time in accordance with the expression t.р „(10) Niji. the maximum value of the speed of the drive. The acceleration time ip of the electric drive is determined from the expression (10) taking into account (2) and (4) Substituting the ip value into the expression (8), we find the maximum speed At the time tg, when the code N at the output of counter 20 becomes equal to 3Ni ./4, and in the second output of circuit 21, comparing ... and codes, a signal arises, which is key: key 16, and at the third output, a signal that reverses the counting of pulses by counter 19 In this case, the N code at the output of counter 19 begins to decrease, resulting in also the frequency iy, of the speed reference pulses at the output of the converter .18. The drive starts to slow down. The time of movement at a steady-state maximum speed is determined by the expression: I. L.-t "4 The process of inhibiting the electric drive is carried out immediately with a negative

f/if / i

Вжод Vzhod

фиг, 2 0 ускорением, величина которого определ етс  выражением (9). В процессе торможени  код N, на выходе счетчика 19 и частота 12 импульсов на выходе преобразовател  18 уменьшаютс  до нулевого значени . В момент времени, когда код Н на выходе счетчика. 20 станет равным величине N , на первом выходе схемы 21 возникает сигнал, закрывающий ключ 15, Цикл работы блока задани  скорости на этом заканчиваетс . Таким образом, в течение заданного времени цикла отработки рассогласовани  блок задани  скорости формирует частотный сигнал задани  скорости по трапецеидальному закону, вырабатыва  при этом количество импульсов, равное коду задгГнного перемещени . Периоды времени разгона, движени  на установившейс  скорости и торможени  равны между собой и составл ют третью часть от заданного времени отработки перемещени . Така  трапецеидальна  тахограмма обеспечивает гтинимум тепловых потерь в  корной цепи электропривода к в этом смысле  вл етс  оптимальной. Предлагаема  система дл  позиционного регулировани  позвол ет существенно снизить тепловые потерн в электроприводе и регламентировать врем  позиционировани , что имеет большее значение дл  механизмов. „... „„„„„.. работающих в технологическом, потокеFig. 2 0 by acceleration, the value of which is determined by expression (9). During the deceleration process, the code N, at the output of the counter 19, and the frequency 12 of the pulses at the output of the converter 18 are reduced to zero. At the time when the code H at the output of the counter. 20 will become equal to the value of N, on the first output of the circuit 21 a signal appears that closes the key 15, the operation cycle of the speed setting unit ends there. Thus, during a predetermined mismatch cycle time, the speed reference unit generates a frequency reference signal according to the keystone law, producing a number of pulses equal to the code of the zagdny movement. The periods of acceleration, motion at steady speed, and deceleration are equal to each other and constitute a third of the predetermined movement time. Such a trapezoidal tachogram ensures the maximum of thermal losses in the electric drive root circuit in this sense is optimal. The proposed system for position control allows to significantly reduce heat losses in the electric drive and regulate the positioning time, which is more important for mechanisms. „...„ „„ „.. working in the process stream

f Аf A

г.year

NyNy

tptp

iy iiiy ii

Фие . 3Phie. 3

Claims (2)

1. ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПО^ ЗИЦИОННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержащая .последовательно соединенные блок задания перемещения, сумматор, преобразователь кодчастота, блок ограничения частоты, интегратор и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к первому входу блока регулирования, соединенного выходом через двигатель с входом импульсного датчика положения, выход которого через формирователь, импульсов подключен к входу счетчика импульсов, выход счетчика импульсов соединен с вторым входом сумматора, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и расширения области применения системы, в нее введены блок задания времени перемещения и блок задания скорости, первый вход которого соединен с выходом блока задания времени перемещения, второй вход подключен к выходу блока задания перемещения, выход — к второму входу блока ограничения частоты, второй вход § интегратора соединен с выходом формирователя импульсов.1. A DIGITAL SYSTEM FOR POSITIONAL CONTROL, comprising sequentially connected displacement task unit, adder, frequency code converter, frequency limiting unit, integrator and digital-to-analog converter, the output of which is connected to the first input of the control unit connected by the output through the motor to the input of the pulse position sensor , the output of which through the driver, of the pulses is connected to the input of the pulse counter, the output of the pulse counter is connected to the second input of the adder, characterized in that, with in order to increase efficiency and expand the scope of the system, it introduced a block for setting the movement time and a block for setting the speed, the first input of which is connected to the output of the block for setting the time of movement, the second input is connected to the output of the block for setting the movement, and the output is for the second input of the frequency limiting block, the second input of the integrator § is connected to the output of the pulse shaper. Фиг. {FIG. { 2- Система по п. 1,огличающая с я тем, что блок задания скорости содержит последовательно соединенные генератор [эталонной частоты первый ключ, первый преобразователь частоты, второй ключ, первый счетчик импульсов, второй преобразователь частоты, второй счетчик импульсов и блок сравнения кодов,_первый выход которого соединен с вторым входом первого ключа, второй выход — с вторым вводом второго ключа, третий выход*. с установочным входом первого счетчика импульсов, выход второго ключа соединен с вторым входом второго преобразователя частоты, установочные входы блока сравнения кодов, первого и второго преобразователей частоты соединены с вторым входом блока задания скорости, первый вход которого соединен с третьим входом первого преобразователя частоты, выход — с выходом второго преобразователя частоты.2- The system according to claim 1, stating that the speed setting unit contains a series-connected generator [reference frequency first key, first frequency converter, second key, first pulse counter, second frequency converter, second pulse counter and code comparison unit, whose first output is connected to the second input of the first key, the second output to the second input of the second key, the third output *. with the installation input of the first pulse counter, the output of the second key is connected to the second input of the second frequency converter, the installation inputs of the code comparison unit, the first and second frequency converters are connected to the second input of the speed setting unit, the first input of which is connected to the third input of the first frequency converter, the output is with the output of the second frequency converter.