Система автоматического регулирования Советский патент 1984 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к системам промышленной автоматики, в частности к системам автоматического регулирования электроимпульсных установок, например установок для очистки литья и установок для снятия .остаточных на пряжений швов сварных конструкций. Известно устройство для автоматического регулирования электроимпульсных установок, в котором величина межэлектродного промежутка поддерживаетсл в зависимости от величины раз рядного тока, измеренного при помощи датчика, индуктивно связанного с разрядной цепью установки, причём при вырабатывании управляющего воздействия используются вероятностные характеристики входных сигналов, по которым определяется степень достоверности поступающей информации l . Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор межэлектродного промежутка :электроимпульсной установки, содержа щий последовательно соединенные датчик тока, преобразователь сигнал-вероятность, блок памяти, регулирующий блок, усилители мощности, исполнител ный механизм вертикального перемещения электрода, последовательно соеди ненные амплитудный селектор и блок формирования тактирующих импульсов, выходом подключенный к управляющему входу блока памяти, а вход амплитудного селектора соединен с выходом датчика тока. В таком регуляторе сигнал с датчи ка тока, пропорциональный амплитудному значению импульсного тока, протекающего в разрядной цепи установки при разряде емкостного накопителя на обрабатываемую деталь, поступает на вход преобразователя сигнал-вероятность, на выходе которого получает значение условной вероятности измене иия межэлектродного промежутка, С вы хода преобразователя сигнал поступает на блок памяти, производящий накопление поступающей информации и пе редачу ее в регулирующий блок, где с помощью схем совпадения определяют ся комбинации состояний выходов ретк стров блока памяти, указывающие на то, что вероятность отклонения сигна ла превысила установленный предел. При превышении установленного пре дела вероятности отклонения сигнала с выхода регулирующего блока через усилители мощности подается команда увеличить или уменьшить промежуток на исполнительный привод, кинематически связанный с электродом. Электрод перемещается до тех пор, пока в регистрах блока памяти не исчезнут комбинации, указывающие на отклонение в режиме работы устройства. Применение амплитудного селектора совместно с блоком формирования тактирующих импульсов, управляющего работой регистров блока памяти, позволяет производить 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 обусловлен только ионной проводимостью жидкости и его амплитуда в несколько раз меньше чем амплитуда тока., протекающего в цепи при разряде со сформированным каналом проводимости (при неизменном значении межэлектродного промежутка). Частота таких холостых разрядов достаточно велика, они могут происходить при любом значении межэлектродного промежутка, с его ростом их частота увеличивается. Отклонения амплитуды при холостых разрядах значительно превышает предельное значение величины случайного отклонения 2 . Недостаток регулятора заключается в низкой точности и надежности, обусловленной тем, что в нем отсутствуют средства/, позволяющие отличать отдельные холостые разряды, которые могут происходить при любом режиме работы установки от режима холостых разрядов, в который электроимпульсная установка может перейти при резком увеличении величины межэлектродного промежутка после очередного разряда, вследствие, например, разрушения формовочных . смесей, покрывающих изделие, смещения изделия или выхода электрода в процессе движения за его пределы. Известно, что при увеличении величины межэлектродного промежутка до определенных значений электрические разряды полностью прекратятся и в жидкости будут протекать только ионные токи, которые по амплитуде не отличаются от холостых разрядов. Поэтому если в процессе работы установки по каким-то причинам промежуток резко увеличится, то разряды в ее цепи прекратятся и она перейдет в режим холостых разрядов. Эти ситуации возникают при обработке отливок, имеющих большие габаритные размеры и резкие перепады высот обрабатываемой поверхности, или наличие в ней больших масс формовочных смесей, которые разрушаются при разрядах. В этих ситуациях значения сигНсшов, поступающих с датчиков скачкообразно, уменьшаются до величины меньшей, чем порог срабатывания амплитудного селектора. При этом на блок памяти не будут поступать сигналы управления с блока формирования тактирующих импульсов, что приводит к прекращению записи поступающей информации с преобразователя сигнгшвероят(1ость i потере возможности вы рабатывания управляющего воздействия Целью изобретения является повыше ние качества обработки отливок путем повышения надежности и точности работы устройства, Поставленная достигается тем что в систему автоматического регули рования, содержащую последовательно соединенные накопитель энергии, высоковольтный коммутатор и рабочий электрод, последовательно соединенны датчик тока, преобразователь сигналвероятность, первый блок памяти, регулирующий блок, усилитель мощности и исполнительный механизм, последовательно соединенные первый амплитудный селектор и первый блок формирования тактирующих импульсов, подключенный выходом к управляющему входу первого блока памяти, вход амплитудного ceл,JKTopa соединен с выхо дом датчика тока, а второй выход накопителя энергии соединен с обрабатываемым изделием, дополнительно вве дены второй блок памяти, второй амплитудный селектор, второй блок формирования тактирующих импульсов, расширитель импульсов и коммутатор, соединенный выходом с вторым входом исполнительного механизма, а входом с прямым выходом расширителя импульсов, инверсный выход которого подключен к первому входу второго блока памяти, с вторым входом которого соединен выход второго блока формирования тактирующих импуль- . сов, вход второго амплитудного селек .. тора соединен с выходом датчика тока, а выход - с входом второго блока формирования тактирующих импульсов, вход расширителя импульсов соединен с выходом первого блока формирования тактирующих импульсов, вы ход второго блока памяти соединен с вторым входом регулирующего блока. На чертеже приведена функциональная схема устройства. Устройство содержит накопитель энергии 1, высоковольтный коммутатор 2,рабочий электрод 3, датчик 4 тока преобразователь сигнал-вероятност-ь 5, первый блок памяти 6, регулирующий блок 7, усилитель мощности 8, исполнительный механизм 9, первый ам плитудный селектор 10, первый блок формирования тактирующих импульсов, 11, обрабатываемое изделие 12, второй блок памяти 13, второй амплитудный .селектор 14, второй блок формирования тактирующих импульсов 15, расширитель импульсов 16, коммутатор 17. Преобразователь сигнал-вероятност 5 содержит 2п пороговых элементов 1 и 2п спусковых элементов 19. Первый блок памяти 6 содержитк регистров сдвига 20 разрядности 2п. Второй блок памяти 13 содержит к регистров сдвига 21. Исполнительный механизм 9 содержит привод вертикального перемещения 22 и привод горизонтального перемещения 23. Устройство работает следующим образом. Поскольку процесс носит стохастический характер, то амплитудное значение текущей реализации импульса тока IJ может отличаться от математического ожидания амплитуды m у при тех же условиях на величину случайного отклонения 8 . Величина случайного отклонения амплитуды распределена по нормальному закону и может изменяться, от О до предельного значения . 3б, т.е. текущее значение амплитуды при неизменных условиях реализации может колебаться около математического ожидания в диапазоне от туЗб до niij + 36. Диапазон возможных случайных отклонений амплитуд разделяют на 2п уровней дискретизации. Номера уровней отсчитывают от среднего уровня, вверх до (+п)-ного, вниз до (-п)-ного. Для каждого уровня можно определить условную вероятность того, что амплитуда при случайном отклонении превысит его, т.е. каждому уровню соответствует определенное значение вероятности случайного отклонения. Величину вероятности можно определить из выражения Р -|- - ФСС/б), где Ф - табулированная функция Лапласа;С - уровень дискретизации. Средний уровень принимается равным математическому ожйдани амплитуды Шу при заданном режиме. От него вверх до (+п)-ного и вниз до (-ft)ного (симметрично при нормальном законе распределения) в соответствий с априорными данными о величине среднеквадратичного отклонения, квантуя по вероятности случайного отклонения весь диапазон предполагаемого изменения амплитуд, выставляются остальные уровни срабатывания пороговых устройств. Амплитудный селектор 10 настраивается на пропуск импульсов, амплитуда которых превышает амплитуду холостых разрядов Ux.p., Амплитудный селектор 14 настраивается на пропуск сигналов, отличных от нуля. Оператор электроимпульсной установки включает ее и посредством пульта управления задает необходимую траекторию перемещения электрода 3 над обрабатываемой отливкой. При этом электрод 3 начинает горизонтальное движение, а накопитель энергии 1 заряжается до напряжения срабатывания высоковольтного коммутатора 2. После включения блока 2 в разрядной цепи установки протекает ток, наводящий ЭДС в обмотке датчика 4. С выхода датчика 4 сигнал, п эопорциональ ный току в разрядной цепи, поступает на входы пороговых элементов 18 преобразователя сигнал-вероятность 5, амплитудных селекторов 10 и 14. Пороговые устройства, уровень настройки которых ниже амплитуды сигнала с датчика, срабатывают и запускают подключенные к их выходам спусковые элементы 19, с выхода которых сигнал поступает на информационные входы первого регистра блока памяти, при этом если амплитуда сигнала с датчика выше амплитуды холостых разря дов, амплитудный селектор 10 запусТИТ, блок формирования тактируюодах им пульсов 11, который подает сигнал на управляемые входы регистров блока памяти 6 и на расширитель импульсов 16. С выхода расширителя импульсов 16 на установленный вход регистров блока памяти б поступит сигнал, разрешающий запись информации, и в разряды регистра, подключенные к сработавшим спусковым элементам 19, будет занесена информациял причем в разряды регистра, подключенные к инверсным выходам спусковых элементов 19, занеоьтся состояние логического О а разряды, соединенные с прямыми выходами - состояние логической Так как срабатывают спусковые эле- менты,подключенные к выходам только тех пороговых устройств, уровень которых превышен амплитудой входного сигнала, то состояние, в которле переходит первый регистр 20, полностью определяется уровнем, которого достигла амплитуда сигнала. Поскольку каждому уровню соответствует определенное значение вероятности случайного отклонения, тoJ{oд, занЪсенный в первый регистр 20 соотвёт сгвует вероятности. Например, если при поступлении сигнала сработало пороговое устройство, настроенное на уровень niy + 36, то вероятность ТОГ15, что отклонение вызвано случайными причинами, равна 1,5%. Поскольку уровни выставлены с шагом по вероятности, то размерность кода в регистрах соответствует единицам вероятности. При поступлении следующего сигнал происходит сдвиг ин1фор1мации в регистрах блока памяти 6 на один шаг, При этом информация с первого регистра переносится во второй, со второго в третий, с к-1 в К-й, а в первый регистр заносится информация о текущем импульсе. С выхода регистров блока памяти 6сигналы поступают на входы регули.рующего блока 7, которые контролируют состояние регистров и определяют, что вероятность отклонения сигнала превысила установленный предел. Блок 7объединяет выходы разрядов разных регистров, выбирая сочетания Состояний выходов, которые дают значение вероятности,превышающее установленный уровень. Например, если сигнал при одной реализации превысил уровень, соответствующий вероятности случайного отклонения РС.О, 0,5, то если он превысит его дважды P(-Q 0,5 0,5 0,25, трижды - 0,125, при этом расчет вероятности того, что произошло отклонение режима Р.р соответственно для двух превышений Рдр, 10,25 Е 0,75, для трех P(j.p. - 0,875 и т.д. Поскольку пороговое значение вероятности могут давать различные сочетания регистров, т,е. несколько сочетаний, то схем совпадения в блоке 7 несколько, а их выходы на усилитель мощности подаются через схему ИЛИ, входящую в регулирующий блок 7, Поскольку сигнал может отклоняться от математического ожидания как вверх, так и вниз, то существуют сочетанияj дающие вероятность Р.р. сторону увеличения и в сторону уменьшения от задания . Так как пороговые уровни выставлены симметрично относительно Гоц, а разряда регистров изменяются от (-п)-ного до (+п)-ного (исключая нулевой) , то и схема регулирующего блока, состоящего из схем совпадения, является также симметричной, С выхода блока 7, если после поступления оче.редного сигнала образуется сочетание разрядов в регистрах, дающее значение POP (в большую или меньшую сторону) больше установленного уровня, через схему ИЛИ сигнал поступает на усилив таль мощности В, который усиливает сигнал и подает на исполнительный привод 9, кинематически связанный с электродом 3, команду увеличить или уменьшить величину межэлектродного промежутка. Электрод 3 перемещается до тех пор/ пока в регистрах не исчезнут комбинации, дающие Р(,п больше установленного уровня Р до п. Изменение Р до п производится ПОДКЛЮ-. чением входа блока 8 к выходам других разрядов регистров. Бели при очередной реализации процесса произойдет холостой разряд, то информация в блок памяти 6 с выхода преобразователя занесена не будет, так как амплитудный селектор 10 не сработает и не запустит блок формирования тактируюидах импульсов 11, что в свою очередь, включит,рас1фитель импульсов 16, При этом сигнал логического О, поступающий с выхода расширителя импульса 16, произведет сброс информации, занесенной в регистры блока памяти 6, и отключит коммутатор 17, а сигнгш логической , поступающий с инверсного выхода расширителя импульсов 16 на установленный вход регистров 21 блока памяти 13, даст разрешение на запись логической постоянно присутствующей на входе первого регистра блока памяти 13. Поступление каждого последующего сигнгша с амплитудой, соответствующей холостому разряду, приведет к сдвигу информации на шаг посредством управляющего тактового импульса, поступаю щего с выхода блока формирования так тирующих импульсов 15. При заполнении всего регистра блока памяти 13 на выходе блока -7 формируется сигнал и через усилитель мощности 8 и исполнительный привод 9jкинематически связанный с электродом 3, даст коман ду на перемещение электрода 3 вниз до установления нормального промежут ка. Применение в данном устройстве ам плитудиого селектора 14, блока форми рования тактирующих импульсов 15 и расширителя импульсов 16 позволяет определять сигналы, поступающие при холость1х разрядах, и управлять блоками памяти. Применение параллельных, объединенных входами цепочек, состоящих из порогового устройства и спусковой схемы, позволяет определять условную вероятность того, что произошло отклонение режима работы установки от заданного. Применение регистров сдвига позволяет запоминать информацию об амплитуде К предыдущих реализаций. Применение регулирующего блока 7 позволяет выявлять комбинации состояния выходов регистров, дающие условную вероятность отклонения режима больше допустимого уровня. Применение усилителей мощности позволяет усиливать сигнал до параметров, необходимых для включения исполнитель|Ного привода. - Применение предлагаемой системы по сравнению с базовой (прототип, позволяет исключить ложные команды, подаваемые регулятором при холостых разрядах, повысить точность работы регулятора, повысить его надежность, увеличить ресурс работы оборудования эл ктроимпульсной установки. Предполагаемый эффект от внедрения одного регулятора составляет 5 тыс. руб.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержащая последовательно соединенные накопитель энергии, высоковольтный коммутатор и pai6o4Hft электрод, последовательно соединенные датчик тока, преобразователь сигнал-вероятность, первый блок памяти, регулирующий блок, усилитель, мощности и исполнительный механизм, последовательно соединенные первый ампли- тудные селектор и первый блок фop вJрования тактирующих импульсов, подключенный выходом к управляющему вхоз ду первого блока памяти, вход ампли Гг bitfej SO (;.:йАI тудного селектора соединен с выходом датчика тока, а второй выход накопителя энергии соединен с обрабатываемым изделием, отличающаяс я тем, что, с целью повышения качества обработки отливок путем повышения надежности и точности работы устройства, :в нее дополнительно введены второйблок памяти, второй амплитудный селектор, второй блс:: формиройания тактирующих импульсов, расширитель импульсов и коммутатор, соединенный выходом с входом исполнительного механизма, а входом - с прямым выходом расширителя импульсов, инверсный выход которого подключен к первому входу второго блока памяти,щ с вторым входом.которого соединен вы(Л ход BTOpoiro блока формирования тактирующих импульсов, вход второго амплитудного селектора соединен с выходом датчика тока, а выход - с входом второго блока формирования тактирующих 5 импульсов, вхсд раширителя импульсов соединен с выходом первого блока Формирования тактирующих импульсов, выход второго блока памяти соединен с вторым входом регулирующего блока. i