Программно-управляющее устройство Советский патент 1986 года по МПК G06G7/26 G05B19/18 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования преиму- ществейно в системах проведения проч ностных и усталостных испытаний авиа ционных конструкций, может быть использовано в различных областях экспериментальной техники, где испытываемый объект подвергается циклическому воздействию по какому-либо меха ническому параметру (сила, давление, перемещение, скорость,ускорение и т.д.) по ступенчатой программе испытаний, где каждая ступень характеризуется заданной формой цикла, частотой и постоянными на каждой ступени максимумами и минимумами задаваемого параметра. Достоверность испытаний определяется точностью воспроизведения экстремумов и формы цикличес кого воздействия.

Цель изобретения - повышение точности при увеличении частоты воспроизведения параметра испытаний.

На фиг.1 представлено устройство; на фиг.2 - интерполятор; на фиг.З - диаграмма работы устройства.

Программно-управляющее устройство фиг. содержит программный задат- чик 1, имеющий выходы максимума и минимума задаваемой на каждой ступени циклической функции и выход переключения ступеней программы, блок 2 определения экстремумов, подключенный к входу 3 устройства и снабженный выходами максимума и минимума воспроизводимого параметра, интерполятор 4, подключенный аналоговым выходом к выходу 5 устройства и снабженный входами максимума, минимума и выходами сигналов восходящего и нисходящего полуциклов, цепь коррекции максимума и цепь коррекции минимума, каждая из которых состоит из последовательно соединенных блока 6(7) вычитания, первого (второго) ключа 8(9), накопителя 10 (11) и сумматора 12 (13). Первые входы блоков вычитания цепей коррекции максимума и минимума подключены соответственно к выходам максимума и минимума блока определения экстремумов, а вторые входы подключены соответственно к выходам максимума и минимума программного задатчика и к в торым входам сумматоров своей цепи коррекции. Выходы сумматоров цепей коррекции максимума и минимума под218ДОЗ

ключены соответственно к входам максимума и минимума интерполятора. Управляющие входы ключей 8 и 9 подключены к выходам сигналов восходя5 щего и нисходящего полуциклов интерполятора соответственно. Накопители 10 и 11 входами обнуления через ключи 14 и 15 соединены с выходом пере-, ключения ступеней программы програм- 10 много задатчика. Управляющий вход ключа I4 соединен с управляющим входом ключа 8, а управляющий вход ключа 15 - с управляющим входом ключа 9.

15 Интерполятор ( фиг.2) содержит реверсивный счетчик 16,два элемента И 7 и 18, триггер 19, генератор 20 тактовых импульсов и цифроаналого- вый преобразователь 21, соединенный

20 вьосодом с аналоговым выходом интерполятора, первым и вторым аналоговыми входами с входами максимума и минимума соответственно, а цифровым входом - с выходом реверсивного

25 счетчика 16. Суммирующий вход реверсивного счетчика подключен к выходу элемента И 17, один вход которого подключен к прямому выходу триггера 19,. а другой - к выходу генератора

30 20 тактовых импульсов. Вычитающий вход реверсивного счетчика подключен к выходу элемента И 18, один вход которого подключен к инверсному выходу триггера 19, а другой - к

25 выходу генератора 20 тактовых импульсов. Выходы обнуления и переполнения реверсивного счетчика соединены с первьм и вторьм установочными вхо- триггера соответственно. Прямой

40 и инверсный выходы триггера соединены соответственно с выходами сигналов нисходящего и восходящего полуциклов интерполятора.

Интерполятор работает следующим

45 образом.

В начальный момент времени реверсивный счетчик 16 обнулен, элемент И 17 открыт триггером 19 и тактовые импульсы, приходящие от генератора

50 20, поступают на суммирующий вход Счетчика. На цифровом выходе счетчика последовательно увеличивается код от нулевого до максимального зна чения. В соответствии с кодовой ин55 формацией, поступающей на вход циф- роаналогового преобразователя 21, на его выходе изменяется величина аналогового сигнала от минимального

до максимального значений, заданных на его аналоговых входах. При достижении состояния переполнения счетчика на его выходе появляется сигнал, который переводит триггер в другое состояние, что обеспечивает реверс работы счетчика, так как импульсы от генератора 20 через элемент И 18 поступают на вычитающий вход счетчика. Следует отметить, что в момент прохождения выходного сигнала одного из предельных значений, заданных на входах цифроаналогового преобразователя , изменение напряжения на другом его входе не приводит к изменению выходного сигнала, т.е. скачкообразное изменение сигнала конечной точки интерполяции не приводит к из- менению выходного сигнала в момент его нахождения в начальной точке интерполяции..

Программно-управляющее устройство работает следующим образом.

Программный задатчик 1 формирует на каждой ступени программы задаваемые экстремумы , и i циклических изменений параметра испытаний,.При этом в течение начального полуцикла каждой ступени выход переключения ступеней соединяет с нулем выходы ключей 14 и 15, В остальных полуциклах выходы каждого ключа 14 и 15 отсоединены от нуля.

определения экстремумов в каждом (-ом цикле ступени формирует на своих выходах сигналы у.и V-,fn, равные фактическим значениям экстремумов параметра испытаний.

Интерполятор 4 формирует на выходе аналоговый сигнал, изменяющийся в пределах экстремальных значений, подаваемых на его входы, со скоростью, задаваемой генераторо 20 тактовых импульсов. В течение каждого восходящего полуцикла выходного сигнала ключи 8 и 14 открыты, а 9 и 15 закрыты, В течение нисходящего полуцикла ключи 8 и 14 закрыты, а 9 и 15 открыты.

На фиг,3 представлено воспроизведение типовой ступенчатой программы испытаний, при которой задаваемые экстремумы циклической функции изменяются скачком при переходе с одной ступени иа другзтю. Начальный участок программы составляет переходная ступень 0-1, состоящая из одного восходящего или нисходящего полуцикла

218403

(на фиг.З показан восходящий полуцикл ), Во время начальной ступени программный задатчик формирует сигналы О и X , На выходах блока опт ГПДХ

5 ределения экстремумов сигналы равны нулю. Выходы ключей 15 и 14 обиуле ны. Ключи 8 и .14 открыты, а 9 и 15 закрыты. На выходах накопителей 10 и 11 сигналы равны нулю и иа входы интерполятора подаются сигналы О и К . На выходе устройства сигнал

т ГПОО(

Z плавно изменяется от О до Х пах Сигнал управления Z воспроизводится на испытываемом объекте в виде параметра испытаний V с некоторой динамической ошибкой связанной с инерционностью воспроизводящего устрой10

15

ства. При этом максимум У, отличается от задаваемого максимума

Х,на величину откбкк -, сигнал которой формируется блоком 6 вычитания.

Во время первого нисходящего полуцикла 1-ой ступени выходы ключей

15 и 14 по-прежнему обнулены, ключи 8 и 14 закрыты, а 9 и 15 открыты. В это время программный задатчик иа своих выходах формирует сигналы и ifr.iv, . Эти сигналы через сумматоры .12 и 13 приходят иа входы интерполятора. Сигнал не проходит на вход накопителя 10, так как ключ 8 закрыт, а сигнал Х,не проходит на вход сумматора 13, так

как накопитель 11 обнулен ключом 15. Таким образом, во время 1-го нисхо дящего полуцикла управляющий сигнал 7. плавно изменяется на выходе устройства от до , . Минимум

параметра испытаний воспроизводится при этом с ОЩИбКОЙЛ,,,

сигнал которой поступает на вход ключа 9.

Во время 1-го восходящего полуцикла ключ 9 закрыт, поэтому сигнал (ч проходит на вход накопителя. Ключ 8 открыт, поэтому сигнал Д, проходит через накопитель 10 на вход сумматора 12, где суммируется с сигналом гллх входе максимума интерполятора сигнал меняется скачком на величину А.,„. Поскольку в это время управляющий сигнал Z находится в точке ,, т.е. в начальной точке интерполяции, скачкообразное изменение напряжения на входе максимума, т.е. в конечной точ- ке интерполяции, не приводит к скачкообразному изменению напряжения на выходе устройства. Таким образом, управляющий сигнал в первом восходял щем полуцикле 1-ой ступени плавно изменяется от Х,. Происходит коррекция максимума управляющего сигнала.

В точке г х,,,аналогично изменяется скачком напряжение на вхо- де интерполятора на величину

,-,,H-V.H,i, поскольку во время .2-го нисходящего полуцикла ключ 9 открыт. Разность 4r,r,o.x XmooГVr,. ФоР мируемая в это время на блоке 6 вычи- тания, не проходит на вход накопителя 10, так как ключ 8 закрыт. Происходит коррекция минимума выходного сигнала без нарушения плавности его изменения, поскольку скачком изменя- ется конечная точка интерполяции. Сигнал на выходе устройства изменяется плавно отХ,,,, В точке 2:г,,tД,,пpoиcxoдит коррекция максимума управляющего сиг-

нала на величину ЛЧ,ах л1плч г плх которая суммируется на накопителе с величиной , , так что . мад -4itne.x далее.

Для любого (i-ro цикла нагружения аналогично получим

I-1

1 лх /1 АХ К 1

i -1

CD

i t-nin - X rnm 2 tb

j

10

15 20 25

0

5

Анализ показывает, что уже во 2-3 циклах динамическая ошибка устройства воспроизведения практически устраняется и точность воспроизведения экстремумов параметра испытаний в последующих циклах определяется только точностью их измерения.

Переход на 2-ую ступень программы осуществляется следующим образом,

В начале переходной ступени 1-2 при Z .-, программный задатчик формирует экстремумы Хт,и , При этом выходы ключей 15 и 14 обнуляются. Поскольку на этой ступени чтолу- восходящий, ключи 9 и 15 закрыты, а 8 и 14 открыты. Происходит сброс накопителя 10. Сигнал на выходе накопителя 11 не изменяется. На вход максимума интерполятора приходит сигнал KT. На входе минимума остается сигнал минимума предьщущей ступени ,. Сигнал на выходе устройства плавно изменяется от Z-,fTi; точке z. Кг(1роисходит сброс накопители 11 (ключ 15 открыт, выход его обнулен), т.е. на вход ми- интерполятора приходит только сигнал ,

Далее процесс коррекции происходит так же, как и после прохождения точки Z. x, 1 ступени програм- ма,.

Таким образом, в предложенном устройстве процесс коррекции экстремумов управляющего сигнала по фактическим экстремумам воспроизводимого параметра происходит плавно, что обеспечивает отсутствие динамических забросов параметра испытаний.

Хтаж

Ата-к

JO

/4

lufnox

Xmt

I

Д

- 9

I

Arrtin

V rrt/т

У/тто-х

/;

I

T

f jr

13

Z/rrax

5 Фие-1

L

rF

Jrnln

;«

Zma 2Z/nin

фиг. 2

7

Xr/rrax

Xtmin

0-T cmynfH

Жс/пупем

1-Ж emynttf

- . - - CUfHO/t jffffrofyiffftAf Z

, ,/fapoMtmp ucnuftftttti/u У

Фм,3