CS243791B1 - Zapojenie číslicového čiferenčného člena polohového servosystému - Google Patents

Abstract

Číslicový diferenčný člen pozostává z frekvenčného modulačného obvodu so vstupom signálu želanej polohy, ďalej so vstupom logického signálu směru a so vstupom hodinové) frekvencie. Výstup frekvenčného modulačného obvodu a vstup incializačného signálu je spojený s čííačom, ktorého výstupy sú spojené so vstupom počítacieho obvodu a so vstupom vzorkovacieho obvodu. Vstup spatnovazobného signálu je spojený s tvarovacím obvodom, ktorého výstup je spojený s počítacím obvodom. Vstup hodinovej frekvencie a vstup inicializačného signálu sú připojené na vstupy počítacieho obvodu, ktorého výstup spolu s výstupom vzorkovacieho obvodu tvoria číslicovú hodnotu regulačnej odchýlky polohy. Zapojenie jednoducho rieši meranie fázového rozladenia spatnovazobného signálu voči zadávanému v širokom rozsahu s vysokou rozlíšitelnosťou a svysokou rýchlosťou. Zapojenie možno využit v polohových servosystémoch s cyklicky-absolútnym odmeriavaníra polohy, u ktorých sa vyžaduje vysoká dynamika, přesnost, široký regulačný rozsah a taktiež v meracej technike

Description

Vynález sa týká zapojenia číslicového diferenčného člena polohového servosystému s cyklicky absolútnym odmeriavaním polohy.

V technickej praxi sa pre vysoko přesné polohové servosystémy so širokým regulačným rozsahom používajú zapojenia s fázovou synchronizáciou, kde diferenčný člen vyhodnocuje fázovú odchýlku želaného a spatnovazobného signálu. Ako fázové diskriminátory sa využívajú obvody logického súčinu a obvody logického súčtu modulu dva.

Signál z logických obvodov sa ďalej spracúva v dolnopriepustnom filtri a výstupom je analogové napatie úměrně fázovému rozladeniu porovnávaných signálov. Takéto zapojenie má nedostatky v tom, že takto riešený převodník fáza — napatie vnáša do regulačného obvodu oneskorenie, mění fázové poměry, vnáša nelinearítu a teplotnú nestabilitu. Pri číslicovom meraní regulačnej odchýlku polohy sa vyhodnocuje rozdiel medzi fázou zadávacieho signálu a fázou spatnovázohného signálu pomocou ďalšieho meracieho obvodu, čím sa diferenčný člen stává obvodovo náročnější, pričom třeba navýše brat do úvahy prekročenie fázového rozladenia o viac ako 2 rad.

Tieto nedostatky v prevážnej miere odstraňuje zapojenie číslicového diferenčného člena podfa vynálezu, pozostávajúce z frekvenčného modulačného obvodu, čítača, tvarovacieho obvodu, počítacieho obvodu, vzorkovacieho obvodu, ktorého podstata spočívá v tom, že vstup signálu želanej polohy je připojený na modulačný vstup frekvenčného modulačného obvodu, ktorého riadiaci vstup je připojený na vstup logického signálu směru. Referenčný vstup frekvenčného modulačného obvodu je připojený na vstup hodinovej írekvencie, tak aj na synchronizačný vstup počítacieho obvodu, ktorého nastavovací vstup je spojený so vstupom inicializačného signálu ako aj s nastavovacím vstupom čítača, ktorého vstup je spojený s výstupom frekvenčného modulačného obvodu. Přenosový vstup čítače je spojený s načítavacím vstupom počítacieho obvodu, ktorého odčítavací vstup je připojený tak na taktovací vstup vzorkovacieho obvodu, ako aj na přerušovací vstup mikropočítača a súčasne aj na výstup tvarovacieho obvodu, ktorého vstup je spojený so svorkou spatnovazobného signálu. Paralelný číslicový výstup čítača je připojený na vstup vzorkovacieho obvodu, ktorého paralelný číslicový výstup je připojený na prvý číslicový vstup mikropočítača, ktorého druhý číslicový vstup je připojený na paralelný číslicový výstup počítacieho obvodu.

Hlavně výhody takéhoto zapojenia sú, že diferenčný člen dosahuje vysokú presnosť a rýchlosť vzorkovania, dovoluje používat lačný cyklicky-absolútny snímač, efektívnejšie využívá funkčně bloky doteraz používaných zapojení diferenčných členov. Výstupom diferenčného člena je číslicový údaj s velmi vysokým rozlišením o okamžitom fázovom rozladění systému, ktorý sa ďalej spracúva v číslicových regulátoroch realizovaných mikropočítačmi. Číslicový údaj zachytává regulačnú odchýlku vo velmi širokom rozsahu a je k dispozícii bez oneskorenia, ihned po zavzorkovani od spátnovazobného signálu. Tieto výhody dovolujú realizovat regulátory polohového servosystému pomocou mikropočítačov a umožňují realizovat štruktúry servosystémov bez snímača rýchlosti.

Na pripojenom výkres je příklad zapojenia číslicového diferenčného člena polohového servosystému s cyklicky absolútnym odmeriavaním.

Zapojenie číslicového diferenčného člena polohového servosystému je tvořené frekvenčným modulačným obvodom 1, na ktorého vstupy je připojený vstup 9 signálu želanej polohy, ďalej vstup 10 logického signálu směru ako aj vstup 6 hodinovej frekvencie. Výstup frekvenčného modulačného obvodu 1 je spojený so vstupom čítača 2, ktorého přenosový výstup je připojený na vstup počítacieho obvodu 4 a paralelný číslicový výstup je připojený na vstup vzorkovacieho obvodu 5. Vstup 8 spatnovazobného signálu je připojený na vstup tvarovacieho obvodu 3, ktorého výstup je připojený tak na vstup počítacieho obvodu 4, ako aj na vstup vzorkovacieo obvodu 5 a súčasne aj na přerušovací vstup 13 mikropočítača. Vstup 7 inicializačného signálu je připojený na nastavovací vstup čítača ,2, ako aj na nastaovovací vstup počítacieho obvodu 4. Výstup vzorkovacieho obvodu 5 je připojený na prvý číslicový vstup 11 mikropočítača, ktorého druhý číslicový vstup 12 je připojený na výstup počítacieho obvodu 4.

Činnost zapojenia číslicového diferenčného člena polohového servosystému podlá vynálezu znázorněného na výkrese je nasledujúca:

V počiatočnom kludovom stave pri nulovej frekvencii signálu želanej polohy, sú na výstupe frekvenčného modulačného obvodu 1 impulzy konštantnej írekvencie, ktoré načítáva čítač 2. Na přenosovém výstupe čítača 2 je obdížnikový signál s frekvenciou zhodnou s frekvenciou napájecieho napStia cyklicky-absolutného snímača polohy, so vzájomným nulovým fázovým posunutím, Ak je súčasne frekvencia na vstupe 8 spatnovazobného signálu zhodná s frekvenciou napájacieho napatia cyklicky-absolutného snímača polohy potom paralelný číslicový výstup počítacieho obvodu 4 medzi zvorkovaniami udává hodnotu prislúchajúcu nulovej regulačnej odchýlke v počte celých otáčok, ktorej vhodný kód bol nastavený príchodom impulzu na vstup 7 inicializačného signálu. Okamihy vzorkovania sú určené impuzami na výstupe tvarovacieho obvodu 3. Tým je určená aj žiadosf o prerušenie na přerušovací vstup 13 mikropočítača. Postupné cyklicky narastajúca hodnota paraleleného číslicového výstupu čitača 2 sa využívá ako odmerovacia hodnota, ktorá sa v okamihu zavzorkovania odpamátá pomocou vzorkovaného obvodu 5 na prvý číslicový vstup 11 mikropočítača. Tým je určená hodnota fázového rozladenia v rámci jednej periody medzi signálom želanej polohy na prenosovom výstupe čitača 2 a signálom skutočnej polohy na výstupe tvarovača 3, ktorý tvaruje harmonické napatie na vstupe 8 spátnovazobného signálu na impulzný signál. Želaná poloha sa zadáva v unitárnom kóde na vstup 9 signálu želanej polohy, ktorý je spojený s modulačným vstupom frekvenčného modulačného obvodu 1. Impulzy na vstupe frekvenčného modulačného obvodu 1 sa pódia úrovně na vstupe 10 logického signálu směru buď synchronně pripočítavajú alebo odpočítavajú od impulzov na vstupe S hodinovej frekvencie. Po vydělení výslednej frekvencie z výstupu frekvenčného modulačného obvodu 1 v čítači 2 je na načítavacom vstupe počítacieho obvodu 4 signál, ktorého fáza sa mění priamo úměrně počtu impulzov na vstupe 9 signálu želanej hodnoty. Počítací obvod 4 pracuje ako synchronizovaný fázový diskriminátor s parna íou prekročenia odchýlky fázy o 2, ktorého paralelný číslicový výstup je vzorkovaný príchodom impulzu z výstupu tvarovača 3. Rozsah meranej regulačnej odchýlky v počte celých period s uvažováním směru je daný rozsahom vratného čitača počítacieho obvodu 4, ktorého paralelný číslicový výstup tvoří horné bity číslicového údaja o regulačnej odchýlke polohy na druhom vstupe 12 mikropočítača. Rozlišitelnost merania odchýlky fázy v rémci jednej periody je daná rozsahom čitača 2. Paralelný číslicový výstup vzorkovacieho obvodu 5, tvoří dolné bity číslicového údaja o regulačnej odchýlke polohy na prvom číslicovom vstupe 11 mikropočítača. Najvyšší významový bit výstupu počítacieho obvodu 4 sa při inicializácii nastavuje na logickú úroveň ,,H“ a představuje znamienkový bit. Údaj na číslicovom vstupe 11 mikropočítača spolu s číslicovým vstupom 12 mikropočítača potom představuje informáciu o polohovej odchýlke v dvojkovo doplnkovom kóde s invertovaným znamienkovým bitom.

Uvedené zapojenie podfa vynálezu možno využit v číslicových regulačných strukturách, v ktorých sa vyžaduje vysoká dynamika, přesnost, široký regulačný rozsah, ako sú servosystémy robotov, manipulátorov a posuvovo obrábacích strojov.

Dalej možno uvedené zapojenie podfa vynálezu využit v meracej technike pri meraní fázového rozladenia meraného signálu voči referenčnému signálu tam, kde sa vyžaduje široký rozsah merania pri vysokej rozlišovacej schopnosti.

Claims (2)

1. Zapojenie číslicového oiferenčného člena polohového servosystému s cyklicky absolutným odmeriavaním polohy, pozostávajúce z frekvenčného modulačného obvodu, čitača, tvarovacieho obvodu, počítacieho obvodu, vzorkovacieho obvodu, vyznačujúce st tým, že vstup (9) signálu želanej polohy je připojený na modulačný vstup frekvenčného modulačného obvodu (1), ktorého riadiaci vstup je připojený na vstup (10) logického signálu směru, pričom referenčný vstup frekvenčného modulačného obvodu (1) je připojený na vstup (6) hodinovej frekvencie, ako aj na synchronizačný vstup počítacieho obvodu (4), ktorého nastavovací vstup je spojený so vstupom (7) inicializačného signálu, ako aj s nastavovacím vstupom Čitača

   VYNÁLEZU (2), ktorého vstup je spojený s výstupom frekvenčného modulačného obvodu (1), pričom přenosový výstup čitača (2) je spojený s načítavacím vstupom počítacieho obvodu (4), ktorého odčítavací vstup je připojený tak na taktovací vstup vzorkovacieho obvodu (5), ako aj na přerušovací vstup (13) mikropočítača a súčasne a.j na výstup tvarovacieho obvodu (3), ktorého vstup je spojený so vstupom (8) spátnovazobného signálu, pričom paralelný číslicový výstup čitača (2) je připojený na vstup vzorkovacieho obvodu (5), ktorého paralelný číslicový výstup je připojený na prvý číslicový vstup (11) mikropočítača, ktorého druhý číslicový vstup (12) je připojený na paralelný číslicový výstup počítacieho obvodu (4).