Система управления Советский патент 1986 года по МПК G05B13/02 

сигналом задания. Результат сравнения в цифровом виде поступает на вход блока деления 7 и далее через сумматор 8 на информационный вход регистра 9. Через заданный интервал времени импульс синхронизации с выхода задающего генератора 12 через блок задержки 13 поступает на вход записи регистра 9, в котором записывается сигнал ошибки. Поступление

Изобретение относится к металлообрабатывающей технике и может найти широкое применение при управлении металлорежущими станками и испы- тательными установками,

Целью изобретения является повышение динамической точности системы.

На фиг. 1 приведена функциональная схема систеьш; на фиг. 2 - струк турная схема блока циклического задания (пример выполнения);на фиг. 3 структурная схема блока управления (пример выполнения)J на фиг, 4 - структурная схема изм(5рителя, рассог- ласования (пример выполнения);на фиг. 5 - график установившегося процесса при отработке линейно нарастающего ; задающего воздействия, заданного в точках А,, А, Л,..., на при мере контура регулирования J, настроенного на оптимум по модулю и частоте квантования, в два раза большей частоты среза; на фиг. 6 - амплитудно-частотная характеристика,

Система содержит блок 1. циклического задания, первьй сумматор 2, измеритель 3 рассогласования, блок 4 Згправления, объект 5 управления, измерительное устройство 6, блок 7 де- ления, йторой сумматор 8, первый регистр 9, запоминающее устройство 10 второй регистр 11, задающий генератор 12, блок 13 задержки, блок 14 установки в исходное состояние, блок 15 запуска, постоянное запоминающее устройство 16, счетчик 17 адреса, цифроаналоговъй преобразователь IS, регулирующий блок 19 и исполнительно устройство 20, цифроаналоговый пре- образователь 21 и 22.

второго импульса с выхода задающего генератора 12 вызывает поступление на вход блока управления 4 второго сигнала задания и запись в запоминающем устройстве 10 содержимого регистра 9, а через заданный интервал времени запись в регистре 9 нового значения ошибки. Отработка следующих импульсов задающего генератора происходит аналогично. 6 ил.

На фиг, 5 приняты следующ е обозначения: 23 - кривая установившегося процесса предлагаемой систе№1, 24 - кривая установившегося процесса известной систе, е, - динамическая ошибка известной системы, е - динамическая ошибка предлагаемой системы, А, -А,. - точки установившегося процесса предлагаемой системы. Б/- Б - точки установившегося процесса известной системы.

Блок 1 циклического задания (фиг, 2) состоит из постоянного запоминающего устройства 16, выполнен- ного,, например „на микросхемах К155РЕЗ и счетчика 17 адреса, выполненного например на микросхемах К155ИЕ5, причб;м вход начальной установки блока 1 циклического задания является входом сброса счетчика 17 адреса, вход синхронизации - входом синхронизации счетчика 17 адреса, выход которого соединен с адресным входом постоянного запоминающего устройства 16, выходом блока I циклического задания является выход постоянного запоминающего устройства 16.

Блок 4 управления (фиг, 3) состоит из цифроаналогового преобразователя 8, регулирующего блока 19 и исполнительного устройства 20, вал которого является выходом блока 4 управления.

Измеритель 3 рассогласования (фиг. 4) состоит из аналого-цифрового преобразователя 21, и сумматора 22, выполненного, например, на микросхемах К155ИМЗ..Применение сумматора 22 обусловлено тем, что измерительное устройство 6, включенное

В контур регулирования для реализации отрицательной обратной связи, производит инвертирование сигнала оратной связи.

Сумматоры 2 и 8 (фиг. 2) аналогичны сумматору 22 (фиг. 4).

Блок 7 -деления при , где п 0,1,2,3,..., реализуется соответствующим смещением выходных разрядов относительно входных, причем старший выходной разряд соединяется со всеми свободными старшими разряд нь1ми выходами.

Регистры 9 и 11 реализуются, например, на микросхемах К155ИР13,

Запоми}1ающее устройство 10 реализуется, например, последовательным соединением регистров К155ИР13, входы сброса которых соединень с входом сброса запоминающего устройства, а входы си 1хронизации параллельного переноса - с входом синхронизации .запоминающего устройства.

Задаю1ций генератор 12 реализуется в виде релаксационного генератора с элементом И на выходе, на второй вход которого подключается выход блока 15 запуска.

Элемент 13 задержки реализуется, например, последовательньгм соединением нескольких инверторов К155ЛН1.

Система работает следукэдим образом.

Появление сигнала на выходе блок 14 установки в исходное состояние вызывает начальную установку б-пока 1 циклического задания (переход на начало программы) и сброс содержимого регистров 9 и 11 и запоминающего устройства 10. Появление сигнала на выходе блока 15 запуска вызывает появление импульсов синхронизации на выходе задающего генератора 12.

Поступление первого импульса на вход синхронизации блока 1 циклического задания, содержащего N значе- I „

НИИ сигнала задания, вызывает появление на его выходе первого цифрового сигнала задания, который через сумматор 2 (сигнал на выходе запоминающего устройства IО равен нулю) поступает на первый вход блока 4 управления и отрабатывается замкнутым контуром регулирования, образо- ванным блоком 4 управления, объектом 5 управления и измерительным устройством 6, Результат отработки

10

t5

20

5

5 0

5

0

сигнала задал ия снимается с выхода, измерительного устройства 6 и поступает на второй вход измерителя 3 рассогласования, где сравнивается с сигналом задания, поступающим на его первый вход. Результат сравнения (ошибка) в цифровом виде поступает на вход блока 7 деления с коэффициентом передачи, равным К. Часть сигнала ошибки системы автоматического управления через сумматор 8 (сигнал на выходе второго регистра 1I равен нулю) поступает н а информационный вход первого регистра 9 (для простоты описания далее полагаем коэффициент передачи блока деления 7 равным единице).

Через интервал времени, равный i , импульс синхронизации с выхода задающего генератора 12 через бло|с 13 задержки поступает на вход записи первого регистра 9, в результате чего происходит запись сигнала ошибки в первый регистр 9, На этом заканчивается первый период квантования. Поступление второго импульса с выхода задающего генератора 12 вызывает поступление на вход блока А управления второго сигнала задания и запись в запоминающее устройство Ю содержимого первого регистра 9,ачерез интервал времени, равный Т -запись в первый регистр 9 нового значения ошибки .

Отработка с.аедующих импульсов задающего генератора 12 происходит аналогично, при этом происходит продвижение содержимого запоминающего устройства to к его выходу так, что поступление N-ro импульса синхронч- зации приводит к полному заполнению запоминающего устройства 10. На его выходе появляется значение сигнала ошибки, измеренное на первом периоде квантования, и поступает на второй вход сумматора 2, В результате на вход блока 4 управления поступает сигнал управления, равный сумме текущего сигнала задания и сигнала компенсации ошибки при отработке следующего сигнала задания (на- данном периоде квантования - при отработке первого сигнала задания следующего цикла управления). Этим достигается опережение компенсации по отношению к измерению, что необходимо для осуществления синхронизации процесса компенсации. На этом закапчивается первый цикл управления.

Поступление следующего, (N+ + 1)-го, импульса с выхода задающего генератора 12 вызывает появление на выходе блока I циклического задания первого сигнала задания, запись во второй регистр 11 предьщущего сигнала компенсации ошибки и появление на выходе запоминающего устройства 10 нового сигнала компенсации ошибки. Сигналы задания и компенсации складываются первым сумматором 2 и поступают на первый вход блока 4 управления. Как и на предыдущих периодах квантования, сигнал ошибки снимается с выхода измерителя 3 рассогласования и через блок 7 деления поступает на первый вход второго сумматора 8, на BTOpofi вход которого поступает предыдуиц й сигнал компенсации с выхода второго регистра t 1, Через интервал времени, равныйt, производится запись нового значения компенсационного сигнала с.вьтхода второго сумматора 8 в первый регистр 9,

Следующие импульсы синхронизации отрабатываются системой аналогично отработке (N+l)-го импульса.

Таким образом, при К 1 обеспечивается итерационный процесс компенсации ошибки систем циклического управления при циклическом изменении управляющих воздействий, а также синронных сними возмущающих воздействие

Передаточная функция по ошибке системы циклического управления (от выхода объекта 5 управления к входу измерителя 3 рассогласования) определяется выражением

(t г t

1 - W (Р )

f-Z

-N

(z-i)..{H. -L

I- ) Р /

Циклические воздействия, приложенные к системе циклического управле- тгя, разлагаются в ряд Фурье с частотными составляющими

tJ 21Г-п/Т,,

где ,1,2.о. - номер гармоники.

Так как Т,Ы-Т, то после замены выражении (I) (справедливом до частрты1.0 ТГ/т) видно, что в данной системе циклического управления происходит компенсация частотных сое

тавллгощих ошибки от возмущений с номером гармоники О п N/2.

На фиг, 6 представлена амплитуд- но-частотная характеристика второго сомножителя вьфажения (1) при , 21f/{T-cJ,)3; ,25, , где Li.), - частота среза контура регулирования.

Технические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным видны на примере отработки линейно нарастающего задающего воздействия. Кривая 23 на фиг. 5 - график установившегося процесса при настройке контура регулирования на оптимум по модулю и частоте квантования, в два раза большей частоты среза. Из этого графика видно, что в данной системе установившийся процесс проходит через заданные точки А ,А,А,,..., а максимальная ошибка

е составляет /4 часть ступеньки задания. Сравнение с результатом отработки линейно нарастающего задающего воздействия в известной системе (кривая 24, фиг. 5) показывает, что динамическая точность данной системы повышается в 4 раза.

Формула изобретения

Система управления, содержащая последовательно соединенные блок циклического задания, первый сумматор, блок управления, объект управления и измерительное устройство, подключенное выходом к второму входу блока управления и к первому входу измерителя рассогласования, соединенного выходом через блок деления с первым входом второго сумматора, а вторым входом - с выходом блока циклического задания, подключенного входом начальной установки к вы ходу блока установки в исходное состояние и к входу сброса запоминающего устройства, соединенного выходом с вторым входом первого сумматора, а входом синхронизации - с входом блока задержки, с входом синхронизации блока циклического задания и с выходом задающего генератора, подключенного входом к выходу блока запуска, о т л ичающаяся тем, что, с целью повьш1ения динамической точности системы, в ней дополнительно установлены первый и второй регистры, причем

7 123Д810а

информационный вход первого регист-запоминающего устройства,, подключенра соединен с-выходом./рторого сумма-него выходом к информационному входу

тора, вход сброса - с выходом блокавторого регистра, соединенного

установки в исходное состояние ивходом записи с выходом зада- .

входом сброса второго регистра, входs ющего генератора, а выходом - с

записи - с выходом блока задержки,вторым входом второго сумматоа выход - с информационным входомра.

Изобретение относится к области- металлообработки, предназначено для работы в условиях циклически изменяющихся управляющих и возмущающих воздействий и может быть испольЩ ш зовано при построении прецизионных систем программного управления металлорежущими станками и испытатель- ными установками. Повышение динамической точности системы при отработке циклических управляющих воздействий достигается за счет настройки контура регулирования на оптимум по модулю и частоте квантования. Поступление первого импульса на вход синхронизации блока циклического задания 1 вызывает появление на его выходе первого цифрового сигнала задания, который через сумматор 2 поступает на первый вход блока управления 4 и отрабатывается замкнуть м контуром регулирования, образованным блоком управления 4, объектом управления 5 и измерительным устройством 6. Выходной сигнал последнего поступает на второй вход измерителя рассогласования 3, где сравнивается с HIMIhс SS (Л «00 4i)k СХ) 6 фиг. 1

№ --1

Г

ф(/г.2

78 19

2{1 35 Ю

23

ег

Фи(.5

фиг. J

-2(i

со

Фиг. е

Составитель Ю.Гладков Редактор Л.Веселовская Техред О.Гортвай Корректор Е.Рошко

Заказ 2984/50Тираж 836Подписное

ВНИЙПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4