專(zhuān)利名稱:速度和相位控制系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及到的系統(tǒng)是為了保證一個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，譬如，一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或一個(gè)移動(dòng)機(jī)構(gòu)以予定的速度并且在相位上和予定的參考相位同步的方式運(yùn)行。
把相位控制加到速度系統(tǒng)中，例如，控制錄像頭的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，要求實(shí)現(xiàn)錄像頭轉(zhuǎn)動(dòng)精確，而且縱軸同步信號(hào)均勻地同步運(yùn)行。在這樣的系統(tǒng)中，速度由測(cè)得的實(shí)際值和參考值間的誤差來(lái)確定，根據(jù)誤差量來(lái)較正初始設(shè)定值。由于實(shí)現(xiàn)了速度誤差的自動(dòng)校正，所以速度總是穩(wěn)定在參考值或目的值上。
為了實(shí)現(xiàn)相位控制，一個(gè)相位控制系統(tǒng)加到上述的速度系統(tǒng)中，這種為實(shí)現(xiàn)速度誤差校正的系統(tǒng)，往往并不可取。因?yàn)?，如果在速度誤差校正控制的過(guò)程中引入相位控制，由于相位控制電路有輸出，將使被控對(duì)象的速度有所偏離。速度誤差對(duì)偏離速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種狀態(tài)重復(fù)進(jìn)行，從而使相位同步需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，此外，用這種控制方式，在速度還沒(méi)有足夠接近目的值的情況下，使系統(tǒng)牽入相位同步，運(yùn)動(dòng)體的速度相對(duì)目的速度保持一個(gè)偏離量，由于速度偏差不可能測(cè)量，速度誤差校正就不能實(shí)現(xiàn)，其結(jié)果，速度控制系統(tǒng)誤差測(cè)量輸出一個(gè)錯(cuò)誤的數(shù)值，相位控制系統(tǒng)要產(chǎn)生一個(gè)輸出來(lái)抵銷(xiāo)這個(gè)錯(cuò)誤的誤差輸出量，去實(shí)現(xiàn)相位同步。因此，在相位從正確的位置上偏離的情況下即使相位已被拉入同步，同步也要受到影響。如果這樣的相移出現(xiàn)，在信號(hào)幅值的正負(fù)方向，相位控制的動(dòng)態(tài)范圍變得不平衡。這種條件不是最佳控制狀態(tài)。
為了克服這種缺點(diǎn)，有一種方法，當(dāng)速度誤差正在進(jìn)行校正時(shí)，停止相位同步控制，例如美國(guó)專(zhuān)利(U.S.Patent)No、4、301，395發(fā)明了一種方法，在這個(gè)方法里，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)予定值時(shí)，相位控制系統(tǒng)開(kāi)始投入運(yùn)行，然而，在此方法中由于相位同步是在存在著速度偏差的條件下進(jìn)行的，而速度偏差是由于要求從相位牽入開(kāi)始到完成相位同步的時(shí)間縮短，而設(shè)置了一個(gè)誤差速度值。
本發(fā)明的目的是為了解決上面所說(shuō)的各種問(wèn)題，同時(shí)對(duì)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供了一種在最佳時(shí)刻停止速度誤差校正，與此同時(shí)啟動(dòng)相位控制系統(tǒng)，為的是使被控對(duì)象在沒(méi)有速度和相位偏差的情況下，盡可能快地穩(wěn)定到目的值。
為了達(dá)到這個(gè)目的，按照本發(fā)明的方式(第一種方式)所提供的控制系統(tǒng)有一個(gè)速度控制裝置，這個(gè)裝置檢測(cè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)際速度，從而去控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使其實(shí)際速度達(dá)到初始設(shè)定值;有一個(gè)相位控制裝置，這個(gè)裝置檢測(cè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)際相角位置，參考信號(hào)的相位與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的相位同步;有一個(gè)寄存了速度目的值的誤差校正裝置，為的是檢測(cè)實(shí)際速度與目的值之間的誤差，從而根據(jù)這個(gè)誤差去校正初始設(shè)定值，還有一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置，這個(gè)裝置用來(lái)停止速度誤差校正(當(dāng)誤差變成予定值時(shí))并啟動(dòng)相位控制系統(tǒng)。
按照本發(fā)明的另一種方式，是在上述方案中(即第一種方式)增加一個(gè)測(cè)量相位控制相移的裝置，這個(gè)裝置的輸出，提供給誤差校正裝置。
本發(fā)明將參照后面附圖加以詳細(xì)的說(shuō)明圖1，是為解釋本發(fā)明工作情況的速度控制電路方框圖圖2表示本發(fā)明更具體化的方框圖;
圖3到圖6是為了解釋圖2電路運(yùn)行的各種波形圖;
圖7和圖8各自表示圖2中誤差檢測(cè)器的一個(gè)例子的方框圖;
圖9是一個(gè)電路圖，它作為圖8的整形電路的一個(gè)例子;
圖10表示圖9整形電路主要部份的波形圖;
圖11是誤差檢測(cè)比較器功能流程圖。
觀看圖1，在本發(fā)明具體化描述之前，敘述一下速度控制系統(tǒng)的工作情況(以舉例方式)。在圖1中示出了帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在圖中提供了速度控制電路1頻率發(fā)生器2，脈沖發(fā)生器3，予置電路4，速度測(cè)量記數(shù)器5，鎖存電路6，數(shù)模變換器(D/A)7，驅(qū)動(dòng)放大器8，電機(jī)9，速度誤差檢測(cè)電路11，速度測(cè)量記數(shù)器12，鎖存電路13，比較器14，低道濾波器(LPF)15，可逆計(jì)數(shù)器16，和速度參考信號(hào)源17。
下面將敘述這些電路的工作情況，隨著電機(jī)9的轉(zhuǎn)動(dòng)，與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的頻率信號(hào)由頻率發(fā)生器2產(chǎn)生，這個(gè)信號(hào)提供給脈沖發(fā)生器3，在信號(hào)的上升沿，脈沖發(fā)生器3產(chǎn)生一個(gè)鎖存脈沖L和一個(gè)清零脈沖R，整形后清零脈沖送給兩個(gè)速度計(jì)數(shù)器5和12，鎖存脈沖送兩個(gè)鎖存線路6和13。
隨著脈沖L產(chǎn)生，檢測(cè)計(jì)數(shù)器5和12中的數(shù)據(jù)分別被寄存到鎖存電路6和13中。這個(gè)瞬間操作之后，檢測(cè)計(jì)數(shù)器5被設(shè)置到由設(shè)置電路4確定的初始值，檢測(cè)計(jì)數(shù)器12被設(shè)置到予定的數(shù)值，例如零，清零脈沖R產(chǎn)生瞬間之后，檢測(cè)計(jì)數(shù)器5和12開(kāi)始對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)(圖中未表示)。
通過(guò)上述過(guò)程，檢測(cè)器12和鎖存電路13便完成對(duì)信號(hào)的一個(gè)測(cè)量周期，鎖存電路13與從參考信號(hào)源17產(chǎn)生的參考信號(hào)5進(jìn)行比較，下一階段利用比較器14測(cè)量信號(hào)的速度誤差分量△f，到更下一階段僅有一個(gè)由數(shù)字式低通濾波器(LPF)15決定的直流分量△5。在下個(gè)階段上可逆計(jì)數(shù)器16變成它的減法計(jì)數(shù)階段，在一個(gè)確定的周期內(nèi)，例如，在這種情況F+△f保持可逆計(jì)數(shù)器16中的值，由它的初始值零變到-1。因此，寄存在設(shè)定電路14中的初始設(shè)定值(即予置值)N0減1，即其值變成N0-1。
其次，如果對(duì)于一個(gè)予先確定的時(shí)間周期，+△f。的狀態(tài)一直保持，可逆計(jì)數(shù)器變發(fā)減法計(jì)數(shù)狀姿，可逆計(jì)數(shù)器中的數(shù)值變?yōu)?2。
在這樣的方式中，減法計(jì)數(shù)一直進(jìn)行，檢測(cè)計(jì)數(shù)器5在設(shè)定值N0-1，N0-2……前的基礎(chǔ)上對(duì)信號(hào)5的周期開(kāi)始測(cè)量，因此，被鎖存電路6鎖存的數(shù)值變得較小了，同時(shí)從D/A變換器產(chǎn)生的信號(hào)電平變低了。于是，電機(jī)9的轉(zhuǎn)速也變得較低，同時(shí)信號(hào)的周期變成較長(zhǎng)。即，設(shè)定值被反復(fù)地修正直到誤差分量變成零。
由于上述操作反復(fù)進(jìn)行，結(jié)果△f0小到不能測(cè)量出來(lái)的程度，這時(shí)信號(hào)與參考信號(hào)f趨于一致。即，電機(jī)的速度已經(jīng)達(dá)到目的值。
其次，參照?qǐng)D2，在下面具體地描述本發(fā)明。這里提供了一個(gè)電機(jī)(被控對(duì)象)21，頻率發(fā)生器22，速度控制電路23，誤差校正電路24，相位控制電路25，加法器26，電機(jī)驅(qū)動(dòng)放大器27，相位檢測(cè)器28和相位參考信號(hào)輸入端29。速度控制電路23，是由一個(gè)脈沖發(fā)生器30，數(shù)模(D/A)變換器31，鎖存電路32，速度檢測(cè)計(jì)數(shù)器33，設(shè)置電路34和參考值設(shè)定發(fā)生器35。
誤差校正電路24是由一個(gè)速度檢測(cè)計(jì)數(shù)器36，鎖存電路37，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器38，誤差檢測(cè)器39和數(shù)字加法器40所組成。相位控制電電路25是由一個(gè)比較計(jì)數(shù)器41，鎖存電路42，數(shù)模(D/A)變換器43，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器44和鎖相檢測(cè)器45所組成。
下面敘述它的具體工作情況，參照?qǐng)D3，首先敘述速度控制電路23的工作情況，由頻率發(fā)生電22(以后將參考信號(hào)縮寫(xiě)成FG信號(hào))獲得準(zhǔn)信號(hào)，脈沖發(fā)生器30＊，成功地產(chǎn)生鎖存脈沖L和清零脈沖R，分別送到鎖存電路32和檢測(cè)計(jì)數(shù)器33中，其波形如圖3(b)和(C)所示，隨著鎖存脈沖L的出現(xiàn)，檢測(cè)計(jì)數(shù)器33所存的數(shù)值NP被送入鎖存電路32中，在這瞬刻之后，檢測(cè)計(jì)數(shù)器33被清零脈沖R清零，接著當(dāng)清零脈沖一消失，檢測(cè)計(jì)數(shù)器33便開(kāi)始對(duì)時(shí)鐘脈沖(圖內(nèi)未表示)進(jìn)行計(jì)數(shù)。圖3(d)以模擬波形示出了計(jì)數(shù)值NP，即，縱座標(biāo)表示時(shí)鐘信號(hào)的計(jì)數(shù)值。
＊原文誤寫(xiě)成33
在誤差校正電路24中，檢測(cè)計(jì)數(shù)器36的計(jì)數(shù)值送入鎖存電路37，并通過(guò)切換開(kāi)關(guān)(以后縮寫(xiě)成“SW”)提供給誤差檢測(cè)器39，和速度控制電路23的方式十分相似，在這樣的一瞬時(shí)，切換開(kāi)關(guān)(SW)38的觸點(diǎn)a閉合。在那時(shí)誤差檢測(cè)器39的計(jì)數(shù)數(shù)值與FG信號(hào)頻率的參考目的值相符合，(即速度目的值)和測(cè)量所得的誤差值一致(這里的誤差是指上述接收到的數(shù)據(jù)與FG參考頻率之間的誤差)，誤差檢測(cè)器39的輸出送到數(shù)字加法器40，加法器40將參考設(shè)定值發(fā)生器35中的參考設(shè)定值與上述誤差輸出相加，并將其和送給設(shè)定電路34。設(shè)定參考值與誤差檢測(cè)器39中的FG參考信號(hào)頻率相對(duì)應(yīng)。設(shè)定電路34中的設(shè)定值，根據(jù)誤差信號(hào)增加/減少。即，誤差值具有(一)符號(hào)時(shí)，設(shè)定值減少;誤差值具有(+)符號(hào)時(shí)，設(shè)定值增加。因此，其工作過(guò)程與圖1的工作過(guò)程類(lèi)似。
在轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SW38的觸點(diǎn)a閉合的周期時(shí)間內(nèi)，誤差校正電路24工作，連續(xù)地控制速度，在到電機(jī)速度達(dá)到目的值，在這個(gè)周期里，開(kāi)關(guān)SW44處于切斷狀態(tài)。
參照?qǐng)D4，來(lái)解釋電機(jī)21的速度隨時(shí)間上升的狀態(tài)。在圖4中，分別用橫座標(biāo)和縱座標(biāo)表示時(shí)間和電機(jī)21的速度。在一般系統(tǒng)中，沒(méi)有速度控制的條件下，電機(jī)速度上升軌跡至少有三種。如圖4中的曲線A′到e′。
如果采用本發(fā)明實(shí)施的速度控制系統(tǒng)同樣具有上述的速度上升軌跡，但是這些軌跡變成如圖4所示的實(shí)線A到e。圖4中f0表示電機(jī)的額定速度，它也是速度校正的目的值，fc表示有待于速度校正的最小可能速度。在圖4中，當(dāng)進(jìn)行速度校正時(shí)，電機(jī)由處于狀態(tài)A1變成狀態(tài)A，即，電機(jī)的速度在達(dá)到fc值以前和沒(méi)有校正的以同樣方式上升，而當(dāng)速度達(dá)到fc后，電機(jī)需要在加速方向進(jìn)行校正，然后，當(dāng)速度變得超過(guò)f0值時(shí)，速度需要向減速方向校正，這樣電機(jī)可迅速地達(dá)到額定速度f(wàn)0值。
利用誤差校正電路24(速度校正)使電機(jī)21的速度達(dá)到額定速度f(wàn)時(shí)，開(kāi)關(guān)SW38的觸點(diǎn)b閉合，根據(jù)誤差檢測(cè)器39的指令，將速度誤差檢測(cè)系統(tǒng)(迴路)斷開(kāi)，與此同時(shí)，將開(kāi)關(guān)SW44閉合，去啟動(dòng)相位控制電路25，使它投入運(yùn)行。從而，用相位控制器控制電機(jī)21轉(zhuǎn)子的相位與參考信號(hào)REF的相位同步。例如，在錄像機(jī)中園筒的轉(zhuǎn)速控制，相位參考信號(hào)REF是垂直同步掃描信號(hào)，這種相位同步控制方法是大家熟悉的，下面只作簡(jiǎn)略的敘述。
為了解釋相位同步的工作情況，在圖5中示出了幾種波形。相位參考信號(hào)REF，通過(guò)參考信號(hào)輸入端29，輸送到相位控制電路25中，N表示比較計(jì)數(shù)器44的輸出，這個(gè)計(jì)數(shù)器從參考信號(hào)REF的F降沿＊開(kāi)始對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，相位檢測(cè)器28的輸出信號(hào)就是轉(zhuǎn)速值。比較計(jì)數(shù)器41在相位參考信號(hào)REF的每一個(gè)沿的觸發(fā)下對(duì)時(shí)鐘信號(hào)(圖中未表示)進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)電機(jī)到達(dá)予定的相角位置時(shí)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速脈＊原文有錯(cuò)，因?yàn)榘磮D5應(yīng)該是REF的下降沿。(而原文是即，上升沿)用轉(zhuǎn)速脈沖做采樣脈沖，對(duì)數(shù)值NI的斜坡位置進(jìn)行采樣，并把采樣得到的數(shù)值鎖存到鎖存電路42中，因此相位誤差對(duì)應(yīng)于鎖存計(jì)數(shù)值，當(dāng)相位誤差為零時(shí)，轉(zhuǎn)速脈沖的相位被調(diào)節(jié)到數(shù)值NI斜坡位置的中心。用數(shù)模換轉(zhuǎn)器(D/A)43將所得的相位誤差數(shù)值信號(hào)變?yōu)槟M信號(hào)，并通過(guò)開(kāi)關(guān)44送到加法器26中，與速度控制電路23的輸出相加(這時(shí)速度控制電路已經(jīng)不進(jìn)行速度誤差校正了)，同時(shí)，把這個(gè)模擬信號(hào)輸送給電機(jī)的驅(qū)動(dòng)放大器，致使電機(jī)速度輕微而瞬時(shí)地變化，控制其相位趨向目的值，上述調(diào)節(jié)過(guò)程一直保持到相位完成同步為止。
利用開(kāi)關(guān)SW38來(lái)隔離速度誤差校正，這樣可以防止速度誤差校正可能產(chǎn)生誤動(dòng)作現(xiàn)象，這種誤動(dòng)作是當(dāng)相位控制電路25投入運(yùn)行時(shí)，相位控制系統(tǒng)的輸出如同一個(gè)干擾加到速度控制系統(tǒng)中，從而引起電機(jī)的速度輕微變化而造成。在完成相位同步時(shí)，開(kāi)關(guān)SW38的觸點(diǎn)C閉合，同時(shí)，誤差檢測(cè)器39開(kāi)始檢測(cè)相位誤差。這是為了去補(bǔ)償一個(gè)相移而進(jìn)行的，相移的產(chǎn)生是當(dāng)速度存在偏差的情況下，相位開(kāi)始同步3，從而產(chǎn)生了相位偏移。
在相位鎖定完成后，還要指出這樣一個(gè)事實(shí)，即相位已經(jīng)和參考信號(hào)REF同步，相位鎖定檢測(cè)器45引起開(kāi)關(guān)SW38的觸點(diǎn)C閉合，而且，隨著觸點(diǎn)C的閉合，鎖存電路42的數(shù)據(jù)送到誤差檢測(cè)器39中。相位鎖定檢測(cè)器45用來(lái)測(cè)量插入記數(shù)信號(hào)NI(見(jiàn)圖5)斜坡位置中的任何一個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖，這種電路可用大家都熟悉的門(mén)電路元件組成。
“相移”這個(gè)術(shù)語(yǔ)的意思是從相位參考點(diǎn)算起的靜態(tài)相位偏移，即，從計(jì)數(shù)信號(hào)NI的斜坡中心算起，根據(jù)本發(fā)明，相移也是自動(dòng)校正的。與這個(gè)相位參考點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的參考值被存到誤差檢測(cè)器39中，并將它與鎖存電路42送來(lái)的相位數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而測(cè)出相移值。所測(cè)出的相移值作為一種誤差信號(hào)送到數(shù)字式加法器40中，去校正電機(jī)的速度，而且在使相移變成零的方向上對(duì)電機(jī)速度進(jìn)行控制，這與速度誤差校正方法是類(lèi)似的。
其次，將要敘述使速度誤差校正方式切換到相位控制方式的方法。這種方法即當(dāng)開(kāi)關(guān)SW38的閉合狀態(tài)由觸點(diǎn)a切換到觸點(diǎn)b時(shí)，同時(shí)使開(kāi)關(guān)SW44同步地閉合。
第一種方法是設(shè)定一個(gè)速度閾值，這個(gè)閾值的邊界是從目的速度f(wàn)狀態(tài)線所對(duì)的上下邊取f+和f-，它們與目的速度f(wàn)有一個(gè)微小的速度差。只有當(dāng)電機(jī)21的速度落入圖6所示的f+和f-之間的區(qū)域內(nèi)，相位控制才進(jìn)行。在這種方法中，速度控制系統(tǒng)是在電機(jī)速度充份接近f0值時(shí)，相位控制才連續(xù)地工作。當(dāng)具有非常小的速度偏差如同一個(gè)小的相移時(shí)，相位同步是有效的。根據(jù)這個(gè)方法，在速度校正確實(shí)被速度誤差校正系統(tǒng)完成之后，運(yùn)行狀態(tài)可以換到相位控制。
圖7是根據(jù)第一種方法，構(gòu)成誤差檢測(cè)器39方案的一個(gè)例子。在這個(gè)圖中，數(shù)字46指的是為了測(cè)量誤差的比較器46。
誤差檢測(cè)比較器46，將接收的數(shù)據(jù)與寄存在這里的參考值進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差數(shù)據(jù)送到數(shù)字加法器40中，此外，誤差檢測(cè)比較器46也可檢測(cè)電機(jī)21速度的上升，而且產(chǎn)生一個(gè)上升檢測(cè)信號(hào)加到數(shù)字加法器40中，當(dāng)它測(cè)得電機(jī)速度達(dá)到f0值時(shí)，接受上升檢測(cè)信號(hào)，數(shù)字加法器40取入由誤差檢測(cè)比較器46輸出的誤差數(shù)據(jù)，因此，誤差檢測(cè)比較器46也適合作為速度校正初始信號(hào)發(fā)生器。數(shù)字47和48指的是鑒頻器，當(dāng)電機(jī)21的速度稍小于圖6中的速度值f+時(shí)，整形器產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)，當(dāng)電機(jī)21的速度稍大于速度值f-時(shí)，整形器產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)，因此，僅僅當(dāng)電機(jī)21的速度落入f-到f+的范圍內(nèi)時(shí)，開(kāi)關(guān)SW44才閉合，去執(zhí)行相位控制，這時(shí)開(kāi)關(guān)SW38的觸點(diǎn)b閉合。
在第二種方法中，針對(duì)這樣的事實(shí)，即，電機(jī)21的速度交錯(cuò)地向上，向下與額定速度f(wàn)0相交，如圖6所示，在這個(gè)過(guò)程中，電機(jī)速度趨向目的值。就是說(shuō)，在這個(gè)方法里，電機(jī)21的速度與固定速度f(wàn)0從上向下相交(從f+邊到f-邊)的交點(diǎn)數(shù)被計(jì)數(shù)，當(dāng)所計(jì)數(shù)值達(dá)到予定值時(shí)，相位控制進(jìn)行工作。這種方法，有許多優(yōu)點(diǎn)，它不要求規(guī)定速度值，不論判斷f+邊或者f-邊，只要監(jiān)視速度的校正方向，就能夠達(dá)到判別的目的。從而切換的判斷方法只要用少量計(jì)數(shù)器就可實(shí)現(xiàn)。
圖8示出3對(duì)應(yīng)第2種方法的誤差檢測(cè)器的方框圖39，它由誤差檢測(cè)比較器46，成形器50和定時(shí)控制計(jì)數(shù)器51(為了使相位控制系統(tǒng)定時(shí)開(kāi)始起作用)組成。
圖8電路的工作情況，將在下面敘述，用檢測(cè)計(jì)數(shù)器36測(cè)量數(shù)據(jù)并鎖存到鎖存電路37中，鎖存電路37的輸出通過(guò)開(kāi)關(guān)SW38送到誤差檢測(cè)比較器46中，誤差檢測(cè)比較器將提供的數(shù)據(jù)與參考值(寄存在誤差檢測(cè)比較器46中)進(jìn)行比較，如上所述，產(chǎn)生誤差數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)被送到數(shù)字加法器40中，與此同時(shí)，當(dāng)誤差數(shù)據(jù)分別是正(+)和負(fù)(-)時(shí)，誤差檢測(cè)比較器46分別給出邏輯“1”信號(hào)和邏輯“0”信號(hào)送到成形器50。圖9是成形器的一個(gè)例子，而圖10示出了圖9中h到r各點(diǎn)的波形。假設(shè)具有圖10中所示的波形h的h信號(hào)傳輸?shù)綀D9的成形器50，根據(jù)誤差的極性或符號(hào)，信號(hào)h由反相器50a反相，并由微分電路(它用電容器50b和電阻50C組成)進(jìn)行微分，因此，微分電路的輸出信號(hào)i具有如圖10中所示的浪形i，這個(gè)信號(hào)送到與非門(mén)50d的一個(gè)輸入端，這個(gè)門(mén)的其他輸入端均接到電平“1”上，因此與非門(mén)50d的輸出信號(hào)具有如圖10中所示的波形。
即，只有在由誤差檢測(cè)比較器46所測(cè)量的誤差數(shù)據(jù)的符號(hào)從正變到負(fù)時(shí)，成形器50才產(chǎn)生一個(gè)脈沖。成形器50的輸出脈沖作為信號(hào)的符合被送到觸發(fā)器的T輸入端，去觸發(fā)控制計(jì)數(shù)器51，而且，例如，當(dāng)信號(hào)的符號(hào)從正(+)變到負(fù)(-)，(在圖6中當(dāng)信號(hào)從f+邊到f-邊時(shí))，計(jì)數(shù)器51進(jìn)行加法計(jì)數(shù)。在誤差檢測(cè)比較器46中，速度上升也可以測(cè)量(如上所描述的那樣)，當(dāng)速度達(dá)到fc值時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)上升檢測(cè)信號(hào)，這個(gè)上升檢測(cè)信號(hào)送到定時(shí)控制器51的清零端去初始化計(jì)數(shù)器51，這個(gè)上升檢測(cè)信號(hào)控制誤差檢測(cè)比較器46的輸出使它同步，同時(shí)也可當(dāng)作速度校正的啟動(dòng)信號(hào)。
這里，速度誤差校正是起作用的，而且將信號(hào)的符號(hào)電平送到定時(shí)控制計(jì)數(shù)器51，這個(gè)電平重復(fù)地交替于“1”和“0”之間變化。由于有一個(gè)予先確定的記數(shù)值N，計(jì)數(shù)器51用指令去使SW44閉合，而且使SW35由觸點(diǎn)a接通轉(zhuǎn)到觸點(diǎn)b接通，一般地說(shuō)，計(jì)數(shù)值N的數(shù)值是由試驗(yàn)來(lái)確定。
接著，開(kāi)關(guān)SW44閉合去執(zhí)行相位控制，使電機(jī)21轉(zhuǎn)子相位與參考信號(hào)REF的相位同步，然后開(kāi)關(guān)SW38的觸點(diǎn)c閉合，因此，相位比較數(shù)據(jù)被提供給誤差檢測(cè)器39去測(cè)量相移。根據(jù)測(cè)得的相移量，以數(shù)字方式適當(dāng)校正速度，就可以自動(dòng)地校正相移。
當(dāng)比較器46用微處理機(jī)來(lái)完成時(shí)，相位檢測(cè)比較器46的功能將參考圖11進(jìn)行敘述。
步驟S1根據(jù)電機(jī)21的速度是否超過(guò)上升檢測(cè)信號(hào)fc來(lái)判斷，如果超過(guò)了(yes)，操作前進(jìn)到步驟S2。
步驟S2、S3上升檢測(cè)信號(hào)被產(chǎn)生。速度f(wàn)和穩(wěn)定速度f(wàn)0之間的差，即，f-f0的誤差數(shù)被計(jì)算，而且把這個(gè)誤差數(shù)送入數(shù)字加法器40中。
步驟S4根據(jù)f-f的誤差數(shù)是正或者是負(fù)來(lái)判斷，如果是正(yes)，操作前進(jìn)到步驟S5，如果是負(fù)(No)操作跳到步驟S6。
步驟S5邏輯信號(hào)“1”產(chǎn)生。
步驟S6邏輯信號(hào)“0”產(chǎn)生。
步驟S7根據(jù)開(kāi)關(guān)SW38是否切換到觸點(diǎn)b上接觸的狀態(tài)和開(kāi)關(guān)SW44是接通還是斷開(kāi)來(lái)進(jìn)行判斷，如果是接通了(yes)操作前進(jìn)到步驟S8。如果是斷開(kāi)的(No)操作返回到步驟S1。
步驟S8根據(jù)開(kāi)關(guān)SW是否切換到觸點(diǎn)C閉合來(lái)進(jìn)行判斷，如果是(yes)，操作前進(jìn)到S9。
步驟S9參考相位值Q和電機(jī)的相位值Q之間的誤差數(shù)Q0-Q加入到數(shù)字加法器40中。
步驟S10根據(jù)電機(jī)21的驅(qū)動(dòng)是否停止，來(lái)進(jìn)行判斷，如果沒(méi)有停止(No)，操作返回到步驟S1，如果停止了(yes)就結(jié)束操作。
用微處理機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)誤差檢測(cè)器的上述功能，僅僅是作為一個(gè)例子而說(shuō)，還可以用各種方式變化上面的功能。例如，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器38和44的各種功能可以用軟件進(jìn)行操作，它很容易代替熟練的人工方式，用機(jī)械的或半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件來(lái)連續(xù)地接通，斷開(kāi)驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)然，誤差檢測(cè)比較器46可以用眾所周知的邏輯門(mén)電路組成。另外，在圖8中，為了簡(jiǎn)化圖形，省略了表示開(kāi)關(guān)SW切換狀態(tài)和SW44接通到誤差檢測(cè)比較器46的連線。
權(quán)利要求
1.采用一個(gè)驅(qū)動(dòng)源去驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)予定運(yùn)動(dòng)的速度和相位控制系統(tǒng)。其特點(diǎn)為速度控制器檢測(cè)所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)際速度，控制這個(gè)機(jī)構(gòu)，使其實(shí)際速度達(dá)到初始設(shè)定值；相位控制器檢測(cè)所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的相位，使其相位與參考信號(hào)相位同步；誤差校正器在其中寄存了速度的目的值，同時(shí)測(cè)量上述實(shí)際速度和目的值之間的誤差，按照這個(gè)誤差去校正上述初始設(shè)定值；切換器為了實(shí)現(xiàn)停止上述誤差校正器的運(yùn)行，而進(jìn)行切換操作，與此同時(shí)，切換器啟動(dòng)上述相位控制器，使它在誤差變成予定值時(shí)投入運(yùn)行。
2.按照權(quán)利要求
1的速度和相位控制系統(tǒng)，其中的誤差校正器，包括寄存了分別從速度目的值的正和負(fù)方向稍微離開(kāi)的一對(duì)值的比較器，比較器用來(lái)實(shí)現(xiàn)切換操作，在測(cè)得實(shí)際速度進(jìn)入值中時(shí)，切換器進(jìn)行切換。
3.按照權(quán)利要求
1的速度和相位控制系統(tǒng)，其中的誤差校正器，包括一個(gè)檢測(cè)誤差是正向還是負(fù)向變化的器件;一個(gè)記錄上述變化事件數(shù)目的計(jì)數(shù)器(即實(shí)際速度與設(shè)定值的交點(diǎn)數(shù))，和一個(gè)當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到予定值時(shí)進(jìn)行切換操作的切換器。
4.采用一個(gè)驅(qū)動(dòng)源去驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)予定運(yùn)動(dòng)的速度和相位的系統(tǒng)，其特點(diǎn)是速度控制器檢測(cè)所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的相位，使其相位與參考信號(hào)相位同步;誤差校正器在其中寄存3速度和相位的目的值，并測(cè)量實(shí)際速度和目的值之間的速度和相位誤差，根據(jù)所測(cè)量的誤差把它們校正到設(shè)定的初始值;切換器為了實(shí)現(xiàn)停止上述誤差校正器的運(yùn)行，而進(jìn)行切換操作，與此同時(shí)，切換器啟動(dòng)相位控制器，使它在誤差變成予定值時(shí)投入運(yùn)行;相位同步檢測(cè)器它產(chǎn)生一個(gè)檢測(cè)信號(hào)，用上述相位控制器，去測(cè)量相位同步是否完成，根據(jù)相位同步檢測(cè)器所測(cè)量的信號(hào)，切換器提供一個(gè)相應(yīng)同步相位點(diǎn)的值，到誤差校正器中。
5.按照權(quán)利要求
4的速度相位控制系統(tǒng)中，其誤差校正器，包括寄存著分別從速度目的值的正和負(fù)方向稍微離開(kāi)的一對(duì)閾值的比較器，比較器用來(lái)實(shí)現(xiàn)切換操作，在測(cè)得實(shí)際速度進(jìn)入閾值中時(shí)，切換器進(jìn)行切換。
6.按照權(quán)利要求
4的速度和相位控制系統(tǒng)，其中的誤差校正器包括一個(gè)檢測(cè)誤差是正向還是負(fù)向變化的器件;一個(gè)記錄上述變化事件數(shù)目的計(jì)數(shù)器(即實(shí)際速度與設(shè)定值的交點(diǎn)數(shù))，和一個(gè)當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到予定值時(shí)進(jìn)行切換操作的切換器。
專(zhuān)利摘要
利用電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置，運(yùn)用一套速度控制系統(tǒng)控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度達(dá)到初始設(shè)定值。運(yùn)用一套相位控制系統(tǒng)使運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)參考信號(hào)在相位上同步。誤差校正裝置中寄存著目標(biāo)值，為的是把它與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)際速度相位進(jìn)行比較，檢測(cè)出二者間的誤差，然后根據(jù)誤差來(lái)校正初始設(shè)定值。此外，為了使控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度和相位都達(dá)到目標(biāo)值，為運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度接近目標(biāo)值時(shí)，切除速度控制系統(tǒng)與此同時(shí)，將相位控制系統(tǒng)投入運(yùn)行。
文檔編號(hào)G05D13/62GK85101789SQ85101789
公開(kāi)日1987年1月10日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者小堀康功, 罔本周幸, 福島勇夫, 谷正尊, 西島英勇, 加納賢二, 坂江鐵男 申請(qǐng)人:日立制作所株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan