Регулятор межэлектродного промежутка электроимпульсной установки Советский патент 1983 года по МПК G05B19/04 G05D5/00 

Изобретение относится к системе промышленной автоматики, в частности к системам автоматического регулирования электроимпульсных установок для очистки литья или снятия остаточных напряжений со сварных швов. Известны устройства для автоматического регулирования электроимпульсных установок, в которых величина межэлектродного промежутка поддерживается в зависимости от ве ли.чины тока, измеренного при прмоми датчика, индуктивно связанного с разрядной цепью l}. Недостаток. ; устройств заключается в том, что они не учитывают степень достоверности полученного сигнала. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор межэлектродного промежутка электроимпульсной установки, содержащий блок памяти, последовательно соединенные преобразователь сигнал-вероятность и дешифратор положени-я электрода, к второму входу которого подключен выход блока памяти. Вход последнего связан с вторым выходом преобразователя сигналвероятность, вход которого подключен к датчику тока. Выход дешифратора положения электрода соединен с регулирующим блоком, В таком регуляторе сигнал откло нения, информирующий об изменении межэлектродного промежутка, поступает на вход преобразователя сигнал-вероятность .На выходе преобразователя в соответствии с априорны ми данными о законе распределения и средне-квадратичном-отклонении величины межэлектродного промежутк вызванного случайными причинами, получают значение условной вероятности того, что межэлектродный про межуток изменился. С выхода преобразователя сигнал поступает на вход дешифратора и на блок памяти, выход которого соедин с вторым входом дешифратора, Дешиф тор по совокупности сигнала, получ ного с выхода преобразователя, и сигналов, полученных с блока памят определяет уточненную вероятность го, что межэлектродный промежуток менился. По достижении значения ут венной вероятности заданной величи ны, установленной, исходя из харак тера изменения входного сигнала и принятой гипотезы регулирования, дешифратор выдает сигнал об измене НИИ промежутка на регулирующий бло который подает на исполнительный механизм команду на изменение величины межэлектродного поомежутк 1 С 2 j . Недостаток известного. регулятора заключается в том, что в нем отсутствует отсеивание сигналов, поступивших с датчика при так называемых холостых разрядах. Эти разряды характеризуются .тем, что они протекают при отсутствии сформированного канала электронной проводимости, ток в цепи при этом обусловлен только ионной проводимостью жидкости и его амплитуда в несколько раз меньше амплитуды тока при этой величине межэлектродного промежутка при разряде, протекающем при сформировавшемся канале (амплитуда тока обратно пропорциональна величине межэлектродного промежутка). Как показывают экспериментальные исследования частота таких Холостых разрядов достаточно велика, они могут происходить при любом значении межэлектродного промежутка, с его ростом их частота увеличивается. Отклонение амплитуды при холостых разрядах значительно (в несколько раз) превышает предельное значение величины случайного отклонения ЗСГ(СГ- среднеквадратичное отклонение) . Вероятность изменения величины межэлектродного промежутка, определенная на основании сигнала, поступившего при холостом разряде, не соответствует действительности. Регулятор по такому сигналу сразу выдает ложную команду на уменьшение величины межэлектродного промежутка.При этом происходит подача команды с регулирующего блока на исполнительный механизм, вызывающей перемещение электрода вниз, что приводит к отклонению межэлектродного промежутка от заданного значения,а следовательно, к понижению точности работы регулятора, работе бысоковольтного оборудования в режиме, близком к короткому замыканию, что сокращает срок его службы и повышает вероятность возникновения аварийных ситуаций- в процессе эксплуатации электроимпульсной установки. В конечном итоге снижение точности работы регулятора и работа в режиме короткого замыкания приводят к понижению эффективности обработки деталей, в ряде случаев к нарушению их целостности, а также к сокращению ресурса работы оборудования злектроимпульснЬй установки. Реализация известного регулятора требует больших аппаратурных затрат, обусловленных сложностью создания преобразователя сигнал-вероятность, который бы каждому значению сигнала ставил в соответствие условную вероятность. Значительных аппаратурных затрат требует также создание. блока памяти на большой объем информации и дешифратора положения электрода, который бы определял уточненную вероятность того, что и менялась величина межэлектродного промежутка. . Известное устройство является сложным и требует для своей реализ ции значительных аппаратурных затрат, что повьниает его стоимость и снижает надежность Цель изобретения - повышение то ности и надежности работы устройст Поставленная цель достигается тем, что в регулятор межэлектродно го промежутка электроимпульсной ус .тановки, содержащей последовательн соединенные датчик тока, связанный с разрядной цепью, преобразователь сигндл-вероя ност-ь, блок памяти, регулирующий блок, усилитель мощности и исполнительный механизм,вве дены последовательно соединенные амплитудный селектор и блок формиро вания тактирующих импульсов, выходо подключенный к управляющему входу блока памяти, а вход амплитудного селектора подключен к выходу датчик тока. На чертеже приведена функциональ ная схема предлагаемо1чэ регулятора . Регулятор содержит накопитель 1 энергии, коммутатор 2, рабочий элек род 3, обрабатываемое изделие 4, датчик 5 тока с обмоткой б, преобра зователь 7 сигнал-вероятность, состоящий из 2 п соединенны входами цепочек из последовательно соединен ных пороговых элементов 8 и спуско вых элементов 3, блок 10 памяти, состоящий из регистров- 1Q, -10j сдвиг регулирующий блок 11, состоящий из логических элементов совпадения, и усилитель 12 мощности , исполнительный механизм 13, амплитудный селектор 14, блок 15 формирования тактир ющих импульсов. Исполнительный привод кинематически связан с электродом. В качестве датчика тока может бы применен трансформатор тока или катушка Роговского. В качестве пороговых элементов- могут быть применены компараторы напряжения. в качестве спусковых схем могут быть применены одновибраторы. Поскольку, запись в регистры осуществляется |По заднему фронту тактового импульс длительность импульса, сформированного тактовой спусковой схе мой,чдолжна быть меньше длительности импульсов, сформированных спусковыми схемами преобразователя,,. в качестве накопителя 1 энергии в электроимпульсных установках обычно применяются импульсные конденсаторы, зарядка которых до напряжения срабатывания коммутатора 2 осуществляется зарядным устройством, подключенным к сети. Зарядноф устройство состоит из последовательно включенных токоогра ничивающего устройства, повышшощёго устройство (трансформатора) и высоковольтного выпрямителя. В качестве коммутаторов обычно используйтся неуправляемые искровые разрядники. Разрядная цепь установки, образов. ванная последовательным включением накопителя 1 энергии, коммутатора 2/ рабочего электрода 3 и обрабатываемого изделия 4, посредством обмотки б индуктивно связана с датчиком 5 тока, выход которого подключен к преобразователю 7 сигнал-вероятность и амплитудному селектору. 14, выход последнего связан с входом блока 15 . формирования тактирующих импульсов. Выходы первого регистра 10 подключены к информационным входам второго регистра, и т.д., выходы К-1 - к входам К-го. Управляющие входы регистров соединены с выходом блока 15 формировайия так- тирующих импульсов. При таком выполнении блока памяти информация в нем после каждого очередного разряда параллельным кодом продвигается на один шаг. Количество регистров К определяет сколько предыдущих значений сигнала используется при регулировании. Выходы регистров блока, 10 памяти подключены к входам регули рующего блока 11, выход которого связан с входом исполнительного механизма 13, кинематически связанного с электродом. К входам каждогЬ элемента совпадения блока 11 под-ключены выходы различных регистров (по одному от регистра). Например, к первому элементу совпадения подклйчены выходы первых разрядов регистров, к второму - минус выходы первых, к третьему - выходы вторых разрядов и т.д. Цепь,состоящая из датчика 5 TOKai с обмоткой б, преобразователя 7, блока 10 памяти, регулирующего блока 11, исполнительного механизма 13 и межэлектродного промежутка И щэедставляет контур регулирования. Последовательно включенные амп-. литудный селектор 14 и формирования тактирующих импульсов,выход которого соединен с управляющим входом блока 1О памяти, представляют собой-цепь управления блоком памяти и отсеивания сигналов, поступающих при холостых разрядах. Регулятор работает следующим образом. Поскольку процесс носит стохастический характер, то амплитудное

значение текущей реализации импульса тока может отличаться от математического ожидания амплитуды m-j при тех же условиях на величину случайного отклонения (J. Величина случайного отклонения амплитуды распределена по нормальному закону и может ивменяться от О до предельного значения ±3 б , т.е. текущее значение амплитуды при неизменных условиях реализаций может колебаться около математического ожидания в диапазоне от га, т-,+30.

Диапазон возможных случайных отклонений амплитуд разделяют на 2п уровней дискретизации. Номера уровг ней отсчитывают от среднего уровня, вверх до +1г-го вниз до -п-го. Для каждого уровня можно определить условкую Бвроятность того, что амплитуда при случайном отклонении превысит его, 7:, е. каждому уровню соответствует определенное значение вероятности случайного отклонения. Величину вероятности можно определить из .выражения

Р |- -f ф (с/(Т ) ,

где .ф - табулированная функция

Лапласа;

с - уровень дискретизации. Средний урозенъ принимается равным мате;/1атическому ожиданию амплитуды п iiPK заданном режиме, ОТ него вверх до -fn-ro и вниз до -п-го (си№У1етрично при нормальном законе распределения) в соответствии с априорными данныгли о величине сред неквадратичного отклонения, квантуя по вероятности случайного отклонения весь диапазон предлагаемого изменения амплитуд, выставляются остальные уровни срабатывания пороговых элементов. Амплитудный 9блекТОР 14 настраивается на пропуск им пульсов, амплитуда которых превышает амплитуду холостых разря- доз UXPПосле срабатывания коммутатора 2 в разрядкой цепи установки протекает ток,, наводящий ЭДС в обметке б датчика 5. Датч11к 5 с Обмоткой б может представлять собой трансформатор тока или катушку Роговского.С выхода датчика 5 тока сигнал, пропорциональный току в разрядной цепи, поступает на йходы пороговых элe зeвтoв 8 преобразователя 7 сигна вероятность и амплитудного селектор 14, Пороговые уст Ойства, уровень к торых ниже амплитуды сигнала с чика, срабатывают и запускают подключенкь е к их выходам спусковые эл манты 9,. с выхода которых сигнал поступает на информационные входы первого регистра 10 блока 10 памяти, при этом если амплитуда сигНала с датчика выше амплитулы холостных разрядов, амплр тудный се- . лектор 14 запускает блок 15, который подает сигнал на управляющие входа регистров блока 10 памяти, и в разряды регистра, .подключенные- к выходам сработавших спусковых элементов 9, будут занесены 1 а к выходам несработавших - О, Так как срабатывают спусковые элементы,

0 подключенное к выходам только тех пороговых элементов, уровень которых превьт ен амплитудой входного сигНс1ла, то состояние, в которое переходит первый регистр, полностью

5 определяется уровнем, которого достигла амплитуда сигнала. Поскольку каждому уровню соответствует . определенное значение вероят-. нести случайного отклонения, то код/

Q занесенный в первый регистр, соответствует вероятности. Например, если При поступлении сигнала срабатывает .пороговый. эДемент, настроенный на уровень m-j+sfr, то вероятность того, что отклонение вызвано случайны. ми причинами, равна 1,5%, Поскольку уровни выставлены с шагом по вероятности/ то размерность кода в регистре соответствует единицам вероятности .

При поступлении следующего сигнала происходит сдвиг информации в регистрах блока 10 памяти на один шаг, при этом информация с первого регистра переносится во второй, с второго - в третий, с К-1 - в К-й, а в первый регистр заносится информация о текущем импульсе.

С выхода регистров блока 10 памя-

0 ти сигналы поступают на регулирующий блок 11, в котором контролируется состояние регистров и Определяется вероятность отклонения сигнала, превысившего установленный предел,

5 Элементы совпадения объединяют выходы разрядов разных регистров, выбирая сочетания состояний выходов, которые дают значение вероятности, превышаю1яее установленный уровень,

Q Например, если сигнал при одной ре- .ализации превышает уровень, соответствующий вероятности случайного отклонения РСО 0,5, то, если он превысит его дважды Р, 6,5x0,,25 и триж г ды - ,0,125, при этом расчет вероятности того, что произошло отклонение режима PQP соответственно дли двухпревышений 1-0,, 75, для трегх Рцр 0,875 и т.д. Поскольку по роговое значение вероятности могут

0 давать различные сочетания состояНИИ регистров, т.е. несколько сочетаний, то элементов совпадения несколько; их выходы на усилители мощности подаются .через элемент ИЛИ.

65 Поскольку сигнал может отклоняться от математического ожидания как вверх,так и вниз,, то существуют сочетания, дающие вероятность в сторону увеличения и в сторону умен шения от задания. Так как пороговые уровни выставлены симметрично относительно т,а разряды регистров ;изменяются от -п-го Йо (исключая нулевой), то и схема .регулйрующего блока, состоящего из элемен ,тов совпадения и усилителей мощности, является также симметричной.С выхода регулирующего блока 11 сигна поступает на усилитель 12 мощности, который усиливает сигнал и подает на исполнительный- привод 13, кинематически связанный с электродом, команду увеличить или уменьшить величину Межэлектродного промежутка. Электрод 3 перемещается до тех пор, пока в регистрах не исчезнут комбинации, дающие Pop больше утановленного уровня Pi Изменение Р производится подключением входов элементов совпадения к выходам друг разрядов регистров. Если при очередной реализации процесса произойдет холостой разряд, то информация в блок 10 памяти- с выхода преобразователя занесена не будет, Tak как амплитудный селектор 14 не сработает и не запус тгят блок 15. Применение в,предлагаемом устройстве амплитудного селектора 14 и блока формирования тактирующих импульсов 15 позволяет отсеивать сигналы, поступаю1аие при холостых разрядах и управлять блоком памяти. Применение параллельных объединенных входами цепочек, состоящих из порогового элемента и спусковых элементов, позволяет определять условную вероятность того, что произошло отклонение режима работы установки от заданного. Применение регистров сдвига Позволяет запомнить информацию об амплитуде К предыдущих реализаций. Применение элементов совпадения позволяет выявлять .комбинации состояния ВЫХОДОВ .регистрон, дающие услов- ную вероятность отклонения режима больше допустимого уровня. Применение предлагаемого устройства позволяет исключить ложные команды, подаваегиые регулятором при холостых разрядах, повысить точность работы,упростить структуру, снизить аппаратурные затраты на реализацию регулятора, повысить его надежность, увеличить ресурс работы оборудования электроимпульсной установки.

Н

ч

.

N

РЕГУЛЯТОР МЕЖЭЛЕКТРОДНОГО ПРОМЕЖУТКА ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСЙОЙ УСТАНОВКИ, содержащий последовательно Соединенные датчик тока, связанный с разрядной цепью электроимпульсной, установки, преобразователь сигнал-вё роятность, блок памяти, регулирующий блок, усилитель мощности и исполнительный механизм, о т л и ч а ю . щ и и с я тем, что, с целью повыше:ния точности к -надежности работы, в него введены последовательно соединенные амплитудный селектор и блок формирования тактирующих импульсов, выходом подключенный к управляющему входу блока памяти, а вход амплитудного селектора подключен к выходу датчика тока. ,