Контурная система программного управления Советский патент 1993 года по МПК G05B19/18 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано, в частности, в чертежных автоматах, газорезательных станках, сварочных машинах и другом автоматизированном оборудовании с программным управлением.

Цель предлагаемого изобретения - повышение показателя добротности системы. При этом повышение показателя добротности обеспечивается введением простейших функциональных узлов цифровой вычислительной техники.

Введение новой совокупности функциональных блоков и связей между ними обеспечивает формирование в отличие от известного решения на выходах вторых реверсивных счетчиков обеих следящих систем управляющих сигналов, содержащих кроме сигналов о текущих ошибках следящих систем дополнительные корректирующие сигналы, которые непосредственно зависят от ошибки воспроизведения контура, согласно зависимостям

Ok (t) 3x (t) - K 2 A iTlsign, W т

00

о

2

4 О

oy (t) 5y (t) + к 2 4т-- i 1d T

где (5X (t), 5y (t) - текущие ошибки следящих систем по координатам х и у, соответственно,

xi xi(t), yi yi(t) - заданные значения положения исполнительного механизма контурной системы в каждый текущий мо- мент времени по координате х и у соответственно;

К - коэффициент пропорциональности;

А- величина, связанная с ошибкой воспроизведения контура зависимостью

( -Ј0)signe nTj,eaiHlЈ riT l Ј0

О, если lt( е0,

где е пТ - ошибка воспроизведения в дискретный момент времени t пТ (п 1,2,...); Ј0 - максимально допустимая ошибка; Т - период квантования.25 При этом частота f следования импульсов управляемого генератора, определяющая скорость воспроизведения контура, становится связанной с величиной Д(2)за- висимостью 30

-(

где F - опорная частота.

Из соотношения (1) с учетом (2) видно, что всякий раз, когда ошибка е воспроизведения начинает превышать по абсолютной величине величину максимально допустимой ошибки е0 , происходит изменение кор- ректирующих сигналов. Эти изменения будут продолжаться до тех пор, пока ошибка Е воспроизведения не станет равной или меньшей е0 , т.е. пока величина Анеста- нет равной нулю. Но при Д-Ю частота f, согласно (3), стремится к максимальному значению, равному F. В результате обеспечивается высокий показатель добротности, определяемый отношением скорости воспроизведения контура к ошибке воспроизведения.

Возможность повышения показателя добротности за счет введения дополнительных корректирующих сигналов, согласно (1), подтверждена путем моделирования контурной системы на ЭВМ ВЭСМ-6.

На фиг. 1 изображена структурная схема контурной системы программного управления; на фиг. 2 - пример выполнения структурной схемы блоков вентилей; на фиг.

5 ю

15

20

25 30

35

4045 50

3 - структурная схема двоичных умножителей; на фиг.4 - пример выполнения структурной схемы блока вычисления ошибки воспроизведения; на фиг.5 - пример выполнения структурной схемы блока сравнения; на фиг.6 - пример выполнения схемы блока задания максимально допустимой ошибки; на фиг.7 - пример выполнения структурной схемы управляемого генератора; на фиг.8 - показаны заданное и фактическое положения исполнительного механизма контурной системы программного управления относительно контура в процессе его воспроизведения; на фиг.9 представлены графики изменения во времени ошибки воспроизведения контура (а) и скорости воспроизведения контура (б) в предлагаемом устройстве и в устройстве-прототипе.

Контурная система программного управления (фиг, 1) содержит две следящие системы, каждая из которых включает в себя четыре реверсивных счетчика 1-4, цифро- аналоговый преобразователь 5, привод 6, датчик 7 положения исполнительного механизма, триггер 8 знака направления заданного движения, два коммутатора 9. 10 и шесть элементов 11-16, а также общие для контурной системы интерполятор 17, управляемый генератор импульсов 18, снабженный выходами 19 и 20, блок 21 сравнения, имеющий выходы 22, 23 и 24, блок 25 задания максимально допустимой ошибки, блок 26 вычисления ошибки воспроизведения контура; два двоичных умножителя 27, 28 и пересчетную схему 29.

Реверсивные счетчики 1 предназначены для определения текущих ошибок (5Х и (5у следящих систем по двум координатам х и у соответственно:

(5х Х1 - С2, 5у У1 - У2,

(4)

где Х2 X2(t), y2 y2(t) - фактические значения положения исполнительного механизма в каждый текущий момент времени t по координатам х и у соответственно (см.фиг.8).

Суммирующий вход реверсивного счетчика 1 данной следящей системы объединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 2 этой же следящей системы и подключен к выходу элемента 11 ИЛИ указанной следящей системы. Вычитающий вход реверсивного счетчика 1 данной следящей системы объединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 2 этой же следящей системы и подключен к выходу элемента 12 ИЛИ указанной следящей системы.

Реверсивные счетчики 2 предназначены для определения текущих значений упразряд (разряд знака), причем для координаты х третий вход каждого элемента 30 (фиг.2) подключен к нулевому выходу триггера соответствующего разряда реверсивного счетчика 4 (фиг.1), а третий вход каждого элемента 33 (фиг,2) - к единичному выходу триггера соответствующего разряда этого же счетчика 4 (фиг.1), аналогично третий вход каждого элемента 31 (фиг.2) подключен к нулевому выходу триггера соответствующего триггера соответствующего разряда реверсивного счетчика 3 (фиг.1), а третий вход каждого элемента 34 (фиг,2) - к единичному выходу триггера соответствующего разряда этого же счетчика 3 (фиг.1). Для координаты у третий вход каждого элемента 30 (фиг.2) подключен к нулевому выходу триггера соответствующего разряда реверсивного счетчика 3 (фиг.1), а третий вход каждого элемента 33 (фиг.2) - к единичному выходу триггера соответствующего разряда этого же счетчика 3 (фиг.1), аналогично, третий вход каждого элемента 31 (фиг.2) подключен к нулевому выходу триггера соответствующего разряда реверсивного счетчика 4 (фиг.1), а третий вход каждого элемента 34 (фиг.2) - к единичному выходу триггера соответствующего разряда этого же счетчика 4 (фиг. 1). Управляющий вход 38 (фиг.2) блока 9 вентилей (фиг.1) подключен к выходу 19 управляемого генератора 18. Управляющий вход 39 (фиг.2) подключен к нулевому выходу триггера 8 знака (фиг.1), а управляющий вход 40 (фиг,2) подключен к единичному выходу этого же триггера 8 (фиг.1). Совокупность выходов всех элементов 32, 35 (фиг.2) образует первый выход коммутатора 9 (фиг.1), причем выходы элементов 32 (фиг.2) служат для подключения к нулевым входам триггеров соответствующих разрядов реверсивного счетчика 2 (фиг.1), а выходы элементов 35 (фиг.2) служат для подключения к единичным входам этих же триггеров разрядов. Выходы элементов 36 и 37 образуют соответственно вторые и третьи выходы блока 9 вентилей (фиг.1), соединенные со входами блока 26 вычисления ошибки воспроизведения.

Триггеры 8 знака направления заданного движения, выходы которых связаны с коммутатором 9, предназначены для определения текущего знака направления

sign --- и sign dдвижения вдоль

atat

соответствующей координаты х и у. С этой целью нулевой вход одного триггера 8 подключен к выходу интерполятора 17 координаты х, соответствующему положительному

направлению движения по этой координате, а единичный вход этого же триггера подключен к выходу интерполятора 17 этой же координаты, соответствующему отрицательному направлению. Аналогичным образом нулевой и единичный входы другого триггера 8 подключены к выходам интерполятора 17 координаты у соответствующим положительному и отрицательному направлениям движения вдоль этой координаты.

Двоичный умножитель 27 предназначен для определения произведения абсолютного значения ошибки I по координате х, определяемой периодически в дискретные моменты времени t nT, и абсолютного значения р sin , где угол пТ есть угол между направлением касательной к контуру в т. PI и направлением оси ох в момент времени т пТ (см.фиг.8).

Двоичный умножитель 28 предназначен для определения произведения абсолютного значения ошибки |( по координате у, определяемой в те же дискретные моменты времени t пТ. и абсолютного значения

величины cos . Двоичный умножитель 27снабжен входом передачи параллельного кода, предназначенным для ввода абсолютной величины |( I, а двоичный умножи- тель 28 - аналогичным входом,

предназначенным для ввода абсолютной величины |(. Двоичный умножитель 27 снабжен двумя другими входами, которые предназначены для ввода абсолютной величины , представленной в унитарном коде и представляющей собой приращение по координате у, отнесенное к моменту времени (см.фиг.8). Двоичный умножитель 28 также снабжен двумя другими входами, которые предназначены для ввода

абсолютной величины | А , представленной вунитарном коде и представляющей собой приращение по координате х, отнесенное к тому же моменту времени t nT. Каждый двоичный умножитель 27 и 28 снаб

жен также входом начальной установки.

Входы передачи параллельного кода двоичных умножителей 27 и 28 соединены с выходами соответствующего коммутатора

10. Два других входа двоичного умножителя 27 подключены к двум выходам по координате у интерполятора 17, а два других входа двоичного умножителя 28 - к двум выходам по координате х интерполятора 17. Входы

начальной установки обоих двоичных умножителей 27 и 28 объединены с управляющими входами блоков 10 вентилей и связаны с выходом 19 управляемого генератора 18, а выходы этих же двоичных умножителей соединены со входами блока 26 вычисления ошибки воспроизведения.

Оба двоичных умножителя 27 и 28 могут быть выполнены однотипными в соответствии со схемой, представленной на фиг.З. Двоичный умножитель содержит делитель 41 частоты, регистр 42, группу элементов 43 И, элемент 44 ИЛИ и элемент 45 ИЛИ. Регистр 42 предназначен для запоминания в прямом параллельном коде абсолютной величины ошибки . Регистр выполнен на триггерах и содержит N-1 разрядов, равных числу разрядов в реверсивном счетчике 1 (фиг.1), отводимых под абсолютное значение ошибки 6 (имеется в виду ошибка дх или (5у без учета старшего знакового разряда). Делитель 41 частоты (фиг.З) имеет вход 46, подключенный к выходу элемента 45 ИЛИ, и вход 47 начальной установки. Выходы делителя 41 связаны с одними входами группы элементов 43 И, другие входы которых соединены с единичными выходами триггеров разрядов регистра 42. Выходы всех элементов 43 И соединены со входами элемента 44 ИЛИ. Выход элемента 44 ИЛИ образует выход двоичного умножителя, вход 47 начальной установки делителя 41 частоты образует вход начальной установки двоичного умножителя, единичные и нулевые входы триггеров разрядов регистра 42 образуют вход передачи параллельного кода, а два входа элемента 45 ИЛИ образуют два входа двоичного умножителя, которые предназначены для подключения к соответствующим двум выходам интерполятора 17 (фиг.1).

Коммутатор 10, одни выходы которых связаны со входами передачи параллельного кода двоичных умножителей 27 и 28, своими входами подключены к выходам разрядов реверсивных счетчиков 1 Коммутатор 10 предназначен для передачи абсолютного значения ошибки из реверсивных счетчиков 1 в прямом параллельном коде в соответствующие двоичные умножители в дискретные моменты времени t пТ, а также для передачи в соответствующие дискретные моменты времени состояния триггера старшего N-ro разряда реверсивного счетчика 1 определяющее знак величины ошибки sign б пТ, в блок 26 вычисления ошибки воспроизведения.

Каждый коммутатор 10 в принципе может быть выполнен точно так же, как и коммутатор 9 в соответствии со схемой, изображенной на фиг.2. В этом случае первый вход передачи параллельного кода коммутатора 10, образуемый третьими входами всех элементов 30, 33 (фиг.2) служит для передачи прямого кода содержимого реверсивного счетчика 1 (фиг.1), а второй вход

передачи параллельного кода коммутатора 10, образуемый третьими входами элементов 31, 34 (фиг.2), служит для передачи обратного кода содержимого того же

реверсивного счетчика 1 (фиг.1). С этой целью третий вход каждого элемента 31 (фиг.2) объединяется с третьим входом одного элемента 33 и подключается к единичному выходу одного из N-1 триггеров разряда

реверсивного счетчика 1 (фиг.1), за исключением старшего N-ro разряда (разряда знака), а третий вход каждого элемента 30 (фиг.2) объединяется с третьим входом одного элемента 34 и подключается к нулевому

выходу триггера соответствующего N-1 разрядов реверсивного счетчика 1 (фиг.1), за исключением старшего N-ro разряда (разряда знака). Нулевой же выход старшего N-ro триггера разряда реверсивного счетчика 1

подключается ко входу 39 (фиг.2), а единичный выход этого же триггера подключается ко входу 40. При этим каждый из N-1 выходов элементов 32 подключается к нулевому входу соответствующего триггера разряда

регистра 42 (фиг.З), входящего в состав двоичного умножителя, а каждый из N-1 выходов элементов 35 (фиг.2) подключается к единичному входу соответствующего триггера разряда регистра 42 (фиг.З). Выходы же

элементов 36 и 37 (фиг.2) в данном случае образуют соответственно вторые и третьи выходы коммутатора 10 (фиг.1), соединенные со входами блока 26 вычисления ошибки воспроизведения.

Блок 26 вычисления ошибки воспроизведения контура, со входами которого соединены вторые и третьи выходы блоков 9 вентилей, вторые и третьи выходы обоих коммутаторов 10 и выходы двоичных умножителей 27 и 28, предназначен для получения в унитарном коде ошибки воспроизведения е в каждый дискретный момент времени t пТ в соответствии с выражением

$лТ - . (6)

Блок 26 вычисления ошибки воспроизведения контура снабжен двумя выходами,

связанными с двумя входами блока 21 сравнения, и предназначенными для передачи в унитарном коде в блок сравнения величины е{пТ. Пример выполнения блока 26 вычисления ошибки воспроизведения показан на

фиг.4. Блок вычисления ошибки воспроизведения контура содержит четыре триггера 48-51, которые предназначены для запоминания в каждый дискретный момент времени t пТ знаков ошибок sign (, sign и знаков направления движения вдоль каждои из координат sign

d xi dt

I t nT,

sign / 1t nT, атакже восемь элементов a t

52-59 И и два элемента 60, 61 ИЛИ, причем триггеры 48 и 50 предназначены для запоминания знаков sign 5X nT и sign соответственно, а триггеры 49 и 51 - для

d xi .т. запоминания знаков sign --- t nT и

d xi

sign --I t nT соответственно. Нулевой d t

и единичный входы триггера 48 соединены соответственно с выходами элементов 36 и 37 коммутатора 10(фиг,2), предназначенно- годля передачи параллельного кода ошибки (5Х, а нулевой и единичный входы триггера 50 (фиг.4) соединены соответственное выходами элементов 36 и 37 блока 10 вентилей (фиг.2), предназначенного для передачи па- раллельного кода ошибки бу, Нулевой и единичный входы триггера 49 (фиг.4) соединены соответственно с выходами элементов 36 и 37 того блока вентилей (фиг.2), входы 39 и 40 которого связаны с выходами триггера 8 знака направления движения (фиг.1) вдоль координаты у, а нулевой и единичный входы триггера 51 (фиг.4) соединены соответственно с выходами элементов 36 и 37 того блока вентилей (фиг.2), входы 39 и 40 которого связаны с выходами триггера.8 знака направления движения (фиг.1) вдоль координаты х.

Каждый элемент 52-59 И (фиг.4) снабжен тремя входами. При этом первые входы элементов 52 и 54 объединены между собой и подключены к нулевому выходу триггера

48. а первые входы элементов 53 и 55 объединены между собой и подключены к единичному выходу триггера 48, вторые входы элементов 52 и 55 объединены между собой и подключены к нулевому выходу триггера

49. а вторые входы элементов 53 и 54 объединены между собой и подключены к единичному выходу триггера 49, третьи входы элементов 52, 53, 54 и 55 объединены между собой и образуют вход блока 26 вычисления ошибки воспроизведения (фиг.1), с которым связан выход элементы 44 (фиг.З), входящего в состав двоичного умножителя 27 (фиг.1).

Аналогичным образом подключены к выходам триггеров 50 и 51 (фиг.4) первые и вторые входы элементов 56, 57, 58 и 59. Третьи же входы этих элементов объединены между собой и образуют вход блока 26 вычисления ошибки воспроизведения (фиг.1), с которым связан выход элемента 44 (фиг.З), входящего в состав двоичного умножителя 28 (фиг.1). Выходы элементов 52, 53, 58 и 59 (фиг.4) связаны со входами элемента

60, а выходы элементов 54, 55, 56 и 57 связаны со входами элемента 61. Выходы элементов 60 и 61 образуют выходы блока 26 вычисления ошибки воспроизведения (фиг.1).

Блок 21 сравнения, два входа которых соединены с выходом блока 26 вычисления ошибки воспроизведения, предназначен для сравнения ошибки воспроизведения в дискретные моменты времени t nT с заданной максимально допустимой ошибкой Ј0 (см.фиг.8) и получения в унитарном и параллельном двоичном кодах величины А пТ превышения ошибки воспроизведения Ј пТ над максимально допустимой ошибкой Ј0 согласно соотношениям (2). С этой целью блок 21 связан с блоком 25 задания максимально допустимой ошибки и снабжен тремя выходами 22,23 и 24, причем выход 22 предназначен для передачи величины в параллельном коде, а выходы 23 и 24 - этой же величины в унитарном коде. Выход 22 блока сравнения соединен со входом управляемого генератора 18, а выходы 23 и 24 этого же блока соединены со входами пересчетной схемы 29. Для обеспечения возможности получения величины в дискретные моменты времени t пТ блок 21 сравнения снабжен также входом начальной установки, подключенным к выходу 19 управляемого генератора 18,

Блок 21 сравнения может быть выполнен, например, так, как показано на фиг.5. Этот блок содержит три реверсивных счетчика 62. 63, 64, триггер 65, элемент 66 ИЛИ и два элемента 67, 68 И. Входы сложения реверсивных счетчиков 62 и 63 объединены между собой, связаны с одним из двух входов элемента 67 И и образуют вход,блока 21 сравнения (фиг.1), к которому подключен выход элемента 60 ИЛИ (фиг.4), являющийся выходом блока 26 вычисления ошибки воспроизведения (фиг.1). Входы вычитания реверсивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5) также объединены между собой, связаны с одним из двух входов элемента 68 И и образуют вход блока 21 сравнения (фиг.1), к которому подключен выход элемента 61 ИЛИ (фиг.4), являющийся выходом блока 26 вычисления ошибки воспроизведения (фиг.1). Выходы переполнения реверсивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5) соединены со входами элемента 66 ИЛИ, выход которого подключен к единичному входу триггера 65. Единичный выход этого триггера соединен с двумя остальными входами элементов 67 и 68 И. Выход элемента 67 И связан со входом сложения реверсивного счетчика 64 и образует выход 23 (фиг.1) блока 21 сравнения, являю- щийся одним из двух выходов для передачи

в унитарном коде положительного значения величины , которая определяется согласно формуле (4). Выход элемента 68 И (фиг.5) связан со входом вычитания реверсивного счетчика 64 и образует выход 24 (фиг.1) блока 21 сравнения, являющийся вторым выходом для передачи в унитарном коде отрицательного значения величины Л пТ.

Выходы разрядов реверсивного счетчи- ка 64 (фиг.5) образуют выход 22 (фиг. 1) блока 21 сравнения. Этот выход служит для передачи параллельного кода величины .

Реверсивный счетчик 64 (фиг.5) так же, как и реверсивные счетчики 62 и 63 снабже- ны входами установки в О. Эти входы объединены между собой, связаны с нулевым входом триггера 65 и образуют вход начальной установки блока 21 сравнения (фиг.1).

Реверсивные счетчики 62 и 63 (фиг.5) снабжены соответственно входами 69 и 70 параллельной передачи кода, причем вход 69 служит для передачи прямого параллельного кода величины Јо, а вход 70 - для передачи обратного параллельного кода этой же величины. Число разрядов реверсивных счетчиков 62, 63 определяется из соотношения

NI 1 +109260 ,

а число разрядов реверсивного счетчика 64 равно числу N, причем старший разряд этого счетчика является знаковым.

Блок 25 задания максимально допусти- мой ошибки может быть достаточно просто выполнен на переключательных элементах так, как показано на фиг.6. Этот блок содержит группу двухполюсных переключателей 71, число которых равняется числу ревер- сивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5). При этом положение переключателей 71 однозначно определяется кодом величины Ј0 . Контакты 72 и 73 всех переключателей 71 объединены между собой и подключены к шине логиче- ского О, а контакты 74 и 75 этих же переключателей также объединены между собой и подключены к шине логической 1. Выходы средних точек 76 и 77 всех переключателей 71 образуют выход блока 25 задания максимально допустимой ошибки (фиг.1), причем выходы средних точек 76 служат для передачи прямого кода величины Ј0 и соединены со входом 69 (фиг.5) блока 21 сравнения (фиг.1), а выходы средних точек 77 (фиг.6) всех переключателей 71 служат для передачи обратного кода величины Ј0 и соединены со входом 70 (фиг.5) блока сравнения (фиг.1). Число групп двухполюсных переключателей 71 (фиг.6) равно числу NI

разрядов реверсивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5).

Управляемый генератор 18 (фиг.1), вход которого соединен с выходом 22 блока 21, предназначен для задания темпа работы интерполятора 17, определяемого частотой f следования импульсов в зависимости от величины согласно формуле (3), а также для задания дискретных моментов времени t пТ с периодом

т

jN -1 1

(8)

15

20 25

30

3540 45 5055

С этой целью управляемый генератор.снабжен двумя выходами 19 и 20, причем выход 19 служит выходом для задания дискретных моментов времени t пТ, а выход 20 служит выходом для задания темпа работы интерполятора 17.

Пример выполнения управляемого генератора 18 показан на фиг.7. Управляемый генератор состоит из задающего генератора 78, двоичного умножителя 79, делителя 80 частоты и блока 81 вентилей. Блок 81 вентилей снабжен управляющим входом, который подключен к выходу делителя 80 частоты, а также входом передачи параллельного кода, образующим вход управляемого генератора 18 (фиг.1). Блок 81 (фиг,7) может быть выполнен так, как показано на фиг.2. При этом единичные выходы всех разрядов (за исключением старшего разряда) реверсивного счетчика 64 (фиг.5), входящего в состав блока 21 сравнения (фиг.1), связаны с третьими входами элементов 34 И (фиг.2), нулевые выходы указанных разрядов реверсивного счетчика 64 (фиг,5) связаны с третьими входами элементов 31 И (фиг.2), нулевой выход старшего разряда (разряда знака) реверсивного счетчика 64 (фиг.5) соединен со входом 39 (фиг.2), единичный выход старшего разряда счетчика 64 (фиг.5) соединен со входом 40 (фиг.2). Вход 38 служит управляющим входом блока 81 вентилей (фиг.7). Выход блока 81 вентилей подключен к одному входу двоичного умножителя 79. К другому входу этого двоичного умножителя подключен задающий генератор 78. Двоичный умножитель 79 может быть выполнен по схеме, показанной на фиг.З. При выполнении указанного двоичного умножителя по схеме, показанной на фиг.З, с блока 81 вентилей, выполненной по схеме, показанной на фиг.2, выходы элементов 32 ИЛ И (фиг.2) должны быть связаны с нулевыми входами триггеров разрядов регистра 42 (фиг.З), а выходы элементов 35 ИЛИ (фиг.2) должны быть связаны с единичными входами триггеров разрядов регистра

42 (фиг.З). При этом задающий генератор 78 (фиг.7) должен быть соединен с одним из входов элемента 45 ИЛИ (фиг.З), Выход элемента 44 ИЛИ является выходом двоичного умножителя 79 (фиг.7) и образует выход 20 (фиг.1) управляемого генератора 18. Этот выход связан со входом делителя частоты (фиг.7). Выход этого делителя частоты образует выход 19 (фиг.1) управляемого генератора 18. Выход 20 управляемого генератора 18 подключен ко входу интерполятора 17.

Интерполятор предназначен для формирования в унитарном коде заданных значений xi(t), yi(t) положения исполнительного механизма контурной системы про- граммного управления в каждый текущий момент времени t по координатам х и у. В качестве интерполятора 17 может быть использован, в частности, линейный интерпо- лятор. В этом случае он может быть выполнен на базе двух однотипных двоичных умножителей, имеющих общий делитель частоты; к входу которого должен быть подключен выход 20 управляемого генератора 18. Интерполятор 17 снабжен двумя выходами для передачи в унитарном коде величины xi(t) и двумя выходами для передачи в унитарном коде величины yi(t). При этом один из двух выходов для передачи величины xi(t) предназначен для передачи единичных положительных приращений этой величины, а другой - для передачи единичных отрицательных приращений указанной величины,один из двух выходов для передачи величины yi(t) предназначен для передачи единичных положительных приращений этой величины, а другой - для передачи единичных отрицательных приращений данной величины. Каждый из двух выходов интерполятора 17 соответствующий поло- жительному приращению заданного положения исполнительного механизма по данной координате соединен со вторым входом элемента 12 ИЛИ следящей системы этой же координаты, а каждый из двух выхо- дов интерполятора, соответствующий отри- цательному приращению заданного положения исполнительного механизма соединен со вторым входом элемента 11 ИЛИ следящей системы этой же координаты.

К выходу элемента 11 ИЛИ каждой следящей системы подключены одни входы элементов 13, 15 ИЛИ этой же следящей системы, к выходу элемента 12 ИЛИ каждой следящей системы подключены одни входы элементов 14, 16 ИЛИ этой же следящей системы. Два других входа элементов 13,16 ИЛИ обеих следящих систем объединены между собой и соединены с выходом пересчетной схемы 29, соответствующим положительному единичному приращению величины К , где К 1 - коэффициент пересчета. Два других входа элементов 14 и 15 ИЛИ обеих следящих систем объединены между собой и соединены с выходом пересчетной схемы 29, соответствующим отрицательному единичному приращению величины К А пТ.

Пересчетная схема 29 может быть выполнена, например, в виде двух однотипных делителей частоты или двоичных умножителей. В последнем случае двоичный умножитель может быть выполнен как показано на фиг.З. При этом регистр 42 служит для задания величины коэффициента К, причем сам регистр 42 может быть выполнен на переключательных элементах аналогично схеме блока задания максимально допустимой ошибки, показанной на фиг.6,

Выход элемента 13 ИЛИ (фиг.1) данной следящей системы связан с суммирующим входом реверсивного счетчика 3 этой же следящей системы, а выход элемента 14 ИЛИ данной следящей системы связан с вычитающим входом реверсивного счетчика 3 указанной следящей системы. Выход элемента 15 ИЛИ данной следящей системы связан с суммирующим входом реверсивного счетчика 4 этой же следящей системы, а выход элемента 16 ИЛИ данной следящей системы связан с вычитающим входом реверсивного счетчика 4 указанной следящей системы.

Реверсивный счетчик 3 следящей системы по координате х предназначен для определения в дискретные моменты времени величины

+

(9)

реверсивный счетчик 4 следящей системы по координате х предназначен для определения в дискретные моменты времени величины

(Ю)

реверсивный счетчик 3 следящей системы по координате у предназначен для определения в дискретные моменты времени величины

( + Ј

(11)

реверсивный счетчик 4 следящей системы по координате у предназначен для определения в дискретные моменты времени величины

+

(12)

где величина Ј пТ в формулах (7) - (10) определяется соотношением

S1 , I 1

которое является дискретным аналогом корректирующей величины типа интеграла

K/A(t)dt.

о

Контурная система программного управления работает следующим образом.

Перед началом работы проводятся следующие подготовительные операции. Во все реверсивные счетчики 1, 2, 3, 4 обеих следящих систем (фиг.1), реверсивные счетчики 62, 63,и 64 (фиг.5) блока 21 сравнения (фиг.1) и регистры 42 (фиг.З) двоичных умножителей 27, 28 (фиг.1) заносится число ноль. В регистр 42 (фиг.З) двоичного умножителя 79 (фиг.7), входящего в состав управляемого генератора 17 (фиг.1), заносится число 2N 1 В блоке 25 задания максимально допустимой ошибки устанавливается в двоичном коде число е0 путем определенной комбинации положений двухполюсных переключателей 71 (фиг.6). При этом на выходе двоичного умножителя 79 (фиг.7) управляемого генератора 18 (фиг.1) возникает последовательность импульсов с частотой f F, где F - частота задающего генератора 78 (фиг.7), а на выходе делителя 80 частоты - последовательность импульсов с частотой f0 1 /Т, где период Т связан с величиной f зависимостью (8). Последовательность импульсов с частотой f с выхода 20 (фиг.1) поступает на вход интерполятора 17, а последовательность импульсов с частотой f0 с выхода 19 поступает на первые управляющие входы обоих блоков 9 вентилей, на уп- равляющие входы обоих блоков 10 вентилей, на входы начальной установки двоичных умножителей 27 и 28 и блока 21 сравнения. В результате на выходах интерполятора 17 образуются последовательности импульсов, представляющие собой унитарные коды заданного перемещения xi(t) и yi(t) исполнительного механизма по координатам х, у в текущий момент времени t. При этом на выход интерполятора 17, соответствующий положительному направлению заданного движения вдоль координаты х, поступают импульсы только тогда, когда

sign 1 +1, а на выход интерполятора,

соответствующий отрицательному направлению заданного движения вдоль этой же координаты х, поступают импульсы только d xi

тогда, когда sign

dt

-1. Аналогичным

образом поступают импульсы на выходы интерполятора, соответствующие положительному и отрицательному направлениям движения вдоль координаты у. Общее число

5 импульсов (с учетом знака), поступивших с выходов интерполятора 17 к текущему моменту времени t, однозначно определяют в этот момент времени заданное положение исполнительного механизма, которое

10 условно изображено на фиг.З точкой Рч. При этом движение точки Pi по контуру происходит со скоростью, определяемой частотой f. Поскольку же период Т следования импульсов на выходе 19 (фиг.1)

15 управляемого генератора 18 определяется соотношением (8), то, независимо от скорости движения точки Pi (фиг.З) по контуру, всякий раз, когда на выходе 19 (фиг.1) возникает импульс, точка Pi (фиг.8) перемещает20 ся по контуру на одно и то же расстояние,

равное 2 (выраженное в числе импульсов).

В том случае, когда в данный момент

времени t заданное направление движения

по данной координате является положи25 тельным, импульсы с выходов интерполятора 17 через элемент 11 ИЛИ поступают на суммирующие входы реверсивных счетчиков 1 и 2. Если же заданное направление движения по данной координате является

30 отрицательным, импульсы с выхода интерполятора 17 через элемент 12 ИЛИ поступают на вычитающие входы этих же реверсивных счетчиков. Содержимое реверсивных счетчиков 2 определяют вели35 чины управляющих сигналов, которые через цифроаналоговые преобразователи 5 поступают на входы приводов 6. При положительном направлении движения исполнительного механизма по данной коор40 динате в данный момент времени т импульсы с одного из выходов датчика 7 через элемент 12 ИЛИ поступают на вычитающие входы реверсивных счетчиков 1 и 2 следящей системы этой же координаты, а

45 при отрицательном направлении движения исполнительного механизма по данной координате в данный момент времени t импульсы с другого выхода датчика 7 через элемент 11 ИЛИ поступают на суммирую50 щие входы реверсивных счетчиков 1 и 2 той же следящей системы. В результате в реверсивных счетчиках 1 в каждый момент времени t образуются текущие ошибки 5x(t) и (5y(t) по двум координатам х и у

55 соответственно, определяемые согласно выражению (4). Величины текущих ошибок 5x(t) и d/(t) в момент времени t однозначно определяют фактическое положение исполнительного механизма в этот же момент времени t, которое на фиг,8 условно изображено точкой Ра с текущими координатами X2(t), у2(т). При этом сами текущие ошибки (5x(t) и dy(i) могут быть положительными, отрицательными и равными нулю, причем если ошибка является положительной, то эта ошибка получается в реверсивном счетчике

1 (фиг.1) в прямом двоичном коде, а если ошибка является отрицательной, то она в реверсивном счетчике 1 получается в дополнительном коде. В первом случае еди- ничный выход старшего N-ro разряда реверсивного счетчика 1 находится в положении О, а во втором случае единичный выход старшего разряда реверсивного счетчика 1 находится в положении 1.

Каждый раз при перемещении точки Pi (фиг.8) по контуру на расстояние, равное

2 , периодически с периодом времени Т содержимое реверсивного счетчика 1 (фиг.1) следящей системы по координате х переда- ется через блок 10 вентилей в регистр 42 (фиг.З) двоичного умножителя 28 (фиг,1), При этом содержимое реверсивного счетчика 1 передается в прямом коде, если в момент передачи единичный выход триггера старшего разряда реверсивного счетчика 1 находится в положении О, и в обратном коде, если единичный выход триггера старшего разряда реверсивного счетчика 1 находится в положении 1. Аналогичным образом осуществляется передача содержимого реверсивного счетчика 1 следящей системы по координате у через другой блок 10 вентилей в регистр 42 (фиг.З) двоичного умножителя 28 (фиг. 1). Передача осущест- вляется следующим образом. Импульсы с выхода 20 управляемого генератора 18 с периодом Т поступают на вход 38 (фиг.2), образующий управляющий вход блока 10 вентилей (фиг,1). При этом, если в момент поступления импульсов на вход 38 (фиг.2) единичный выход триггера старшего разряда реверсивного счетчика 1 (фиг.1) находится в положении О, то эти импульсы поступают через элементы 30 и32(фиг.2)на нулевой вход триггера разряда регистра 42 (фиг.З), когда нулевой выход соответствующего триггера разряда реверсивного счетчика 1 (фиг.1) находится в состоянии 1, а когда этот же триггер разряда реверсивного счетчика 1 находится в состоянии О, то указанные импульсы поступают через элементы 33 и 35 (фиг.5) на единичный вход триггера разряда регистра 42 (фиг.З). Если же в момент поступления импульсов на вход 38 (фиг.2) единичный выход старшего разряда реверсивного счетчика 1 (фиг,1) находится в положении 1, то эти импульсы поступают через элементы 31 и 32 (фиг.2) на

нулевой вход триггера разряда регистра 42 (фиг.З), когда нулевой выход соответствующего триггера разряда реверсивного счетчика 1 (фиг.1) находится в состоянии О, а когда этот же триггер разряда реверсивного счетчика 1 находится в состоянии 1, то указанные импульсы поступают через элементы 34 и 35 (фиг.2) на единичный вход триггера разряда регистра 42 (фиг.З). В результате в регистр 42 двоичного умножителя 27 (фиг.1) периодически с периодом Т заносится в прямом параллельном коде абсолютное значение ошибки I (с точностью до единицы) в дискретные моменты времени t пТ, а в регистр 42 (фиг.З) двоичного умножителя 28 (фиг.1) заносится в прямом параллельном коде абсолютное значение ошибки Idyl . Например, если N 7, а 9 и -12, то прямой код в реверсивном счетчике 1 следящей системы по координате х будет иметь вид 0001001, а в реверсивном счетчике 1 следящей системы по координате у - 1110100. При этом в регистре 42 (фиг.З) двоичного умножителя 27 (фиг.1) будет передан код 001001, являющимся прямым двоичным кодом числа 191 а в регистре 42 (фиг.З) двоичного умножителя 28 (фиг.1) будет передан код 001011, являющийся прямым двоичным кодом числа 1-111 , т.е. кодом числа Iбу I с точностью до единицы.

Одновременно каждый раз при передаче содержимого реверсивных счетчиков 1 в двоичные умножители 27, 28 импульсы с выхода 19 управляемого генератора 18 поступают на входы 47 (фиг.З) начальной установки делителей частоты 41 обоих двоичных умножителей 27, 28 (фиг.1). В процессе перемещения точки Pi (фиг.8) по контуру на вход 45 (фиг.З) делителя частоты 41 двоичного умножителя 27 (фиг.1) через элемент 45 ИЛИ (фиг.З) в течение периода времени Т поступает число импульсов, равное по абсолютной величине перемещению точки PI (фиг.8) по координате у на расстояние |А , а на вход 46 (фиг.З) двоичного умножителя 28(фиг.1)черезэлемент45 ИЛИ (фиг.З) поступает число импульсов, равное по абсолютной величине перемещению точки (фиг.8) по координате х на расстояние . В результате по принципу работы двоичного умножителя на выходе элемента 44 ИЛИ (фиг.З) двоичного умножителя 27 (фиг.1) к концу каждого периода времени Т поступает за этот период число импульсов, равное произведению I на число 1, а на выходе элемента 44 (фиг.З) двоичного умножителя 28 (фиг.1) к концу каждого периода времени Т поступает за этот период число импульсов, равное произведению на число I ( /2N 1 1.

Поскольку в течение каждого периода времени Т точка PI переместится по контуру на одно и то же расстояние , то |Ay nTll/2N 1 |sinp nT | -a /2N 1 I cos $nT I (фиг.8). Поэтому в течение каждого интервала времени Т на выход двоичного умножителя 27 поступит число импульсов, равное |( I I , а на выходе двоичного умножителя 28 в течение этого же интервала времени поступит число импульсов, равное I . Импульсы с выхода двоичного умножителя 27 поступают на третьи входы элементов 52-55 И (фиг.4) блока 26 вычисления ошибки воспроизведения (фиг.1), а импульсы с выхода двоичного умножителя 28 поступают на третьи входы элементов 56-59 И (фиг.4) этого же блока 26 (фиг.1).

Каждый раз в начале очередного интервала времени Т импульс выхода 19 управляемого генератора 18, который поступает на вход 38 (фиг.2) обоих блоков вентилей 10 (фиг.1), передается на один из выходов элементов 36 или 37 И (фиг.2) в зависимости от состояния триггера старшего N-ro разряда реверсивного счетчика 1 (фиг.1) в этот же момент времени t пТ. В частности, если триггер старшего разряда реверсивного счетчика 1 находится в состоянии 0, то указанный импульс поступает на выход элемента 36 И, а если этот триггер находится в состоянии 1, то указанный импульс поступает на выход элемента 37 И. В результате триггер 48 (фиг.4) блока 26 вычисления ошибки воспроизведения (фиг.устанавливается в такое же состояние, в котором находился триггер старшего разряда реверсивного счетчика 1 следящей системы по координате х в момент времени t nT, a триггер 50 (фиг.4) блока 26 (фиг.1) устанавливается в состояние, в котором находился триггер старшего разряда реверсивного счетчика 1 следящей системы по координате у в тот же момент времени t nT. Таким образом, в течение всего интервала времени Т триггеры 48 и 50 (фиг.4) определяют знаки ошибок sign и sign dyfnT соответственно. Аналогичным образом импульс с выхода 19 (фиг.1) управляемого генератора 18 поступает на один из элементов 36 или 37 И (фиг.2) каждого блока 9 вентилей (фиг.1) в зависимости от состояния триггеров 8, знака направления заданного движения, подключенных к этим вентилям. В результате триггер 49 (фиг.4) устанавливается в состояние, в котором находился триггер 8

знака направления заданного движения (фиг.1) вдоль координаты у в момент времени t nT, а триггер 51 устанавливается в состояние, в котором находился триггер 8 знака направления заданного движения (фиг.1) вдоль координаты х в тот же момент

d xi времени t nT. Поскольку же sign --

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

1 sign(sin (f), то

slgn(cos #), a sign

триггеры 49 и 51 (фиг.4) определяют знаки соответственно cos и sin .

Если триггеры 48 и 49 находятся в одинаковом состоянии, то в течение интервала времени Т импульсы с выхода двоичного умножителя 27 (фиг.1) через третьи входы элементов 52, 53 И (фиг.4) поступают на выход элемента 60 ИЛИ. Если же триггеры 48 и 49 находятся в разных состояниях, то в течение интервала времени Т импульсы с выхода двоичного умножителя 27 (фиг.1) через третьи входы элементов 54, 55 И (фиг.4) поступают на выход элемента 61 ИЛИ. Поэтому если 0, то импульсы с двоичного умножителя 27 (фиг.1) поступают на выход 60 (фиг.4), а если $nT 0, то импульсы с двоичного умножителя 27 (фиг.1) поступают на выход 61 (фиг.4). В том случае, когда знаки триггеров 50 и 51 одинаковы, импульсы с выхода двоичного умножителя 28 (фиг.1) поступают через третьи входы элементов 56, 57 И (фиг.4) на выход элемента 61 ИЛИ, а в том случае, когда знаки триггеров 50 и 51 различны, импульсы с выхода двоичного умножителя 28 (фиг.1) поступают через третьи входы элементов 58, 59 И (фиг.4) на выход элемента 60 ИЛИ. Поэтому если р пТ 0, то импульсы с двоичного умножителя 28 (фиг. 1) поступают на выход 61 (фиг.4), а если ( 0, то импульсы с двоичного умножителя 28 (фиг.1) поступают на выход (фиг.4). Таким образом, число импульсов, которое поступает на выход блока 26 вычисления ошибки воспроизведения (фиг.1) в течение интервала времени Т, равно числу - ( nT. Согласно формуле (5) это число определяет в унитарном коде ошибку воспроизведения (фиг.8).

Импульсы с выхода 60 (фиг.4) блока 26 вычисления ошибки воспроизведения (фиг.1) поступают на суммирующие входы реверсивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5) блока 21 сравнения (фиг.1), а с выхода 61 (фиг.4) блока 26 вычисления ошибки воспроизведения (фиг.1) поступают на вычитающие входы этих же реверсивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5) блока 21 сравнения (фиг.1).

Каждый раз при поступлении импульса с выхода 19 управляемого генератора 18 из блока 25 задания максимально допустимой ошибки в реверсивный счетчик 62 (фиг.5) заносится прямой двоичный код Јо, а в реверсивный счетчик 63 (фиг,5) заносится из этого же блока 25 (фиг.) обратный код Јо. Например, если Ј0 5, то при числе разрядов реверсивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5), равном NI 4, что соответствует формуле (6), в реверсивный счетчик 62 в каждый дискретный момент времени заносится код 0101, а в реверсивный счетчик 63-код 1010.

Одновременно импульс с выхода 19 (фиг. 1) управляемого генератора 18 с тем же периодом Т устанавливает реверсивный счетчик 64 (фиг.5) и триггер 65 в состояние О. Если общее число импульсов (с учетом знака), поступивших за период Т на суммирующие и вычитающие входы каждого из двух реверсивных счетчиков 62 и 63, по абсолютной величине равно или меньше числа Ј0 , то в течение всего этого интервала Т на выходах переполнения обоих реверсивных счетчиков импульсы не возникают. Например, если Ј0 5, а общее число импульсов равно 4, то к концу интервала Т в реверсивном счетчике 63 устанавливается число 0100, з в реверсивном счетчике 6 - число 1011. Если же общее число импульсов равно (-4), то к концу интервала Т в реверсивном счетчике 62 установится число 0001, а в реверсивном счетчике 63 - число 0110. Таким образом, если общее число импульсов, поступивших на суммирующие и вычитающие входы каждого из реверсивных счетчиков 62 и 63, по абсолютной величине не превышает числа ЕО , то триггер 65 в течение всего этого интервала Т продолжает оставаться в состоянии О, в результате чего импульсы в этот же интервал времени на выход элементов 67 и 68 И не поступают. Поскольку же общее число импульсов, поступающих на суммирующие и вычитающие входы каждого из реверсивных счетчиков 62 и 63 в течение интервала времени Т (с учетом знака) равно ошибке воспроизведения , то при выполнении условия ЕО импульсы на входы реверсивного счетчика 64 не поступают. При выполнении этого условия содержимое реверсивного счетчика 64 в течение периода Т не изменяется.

В том случае, когда общее число импульсов (с учетом знака), поступающих за период Т на суммирующие и вычитающие входы каждого из реверсивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5), по абсолютной величине больше заданного значения максимально допустимой ошибки, то в течение интервала

времени Т неизбежно наступает момент, когда на выходе переполнения хотя бы одного из двух этих реверсивных счетчиков возникает импульс. При этом импульс возникает тогда, когда общее число импульсов станет по абсолютной величине равным Јо +1, т.е. на единицу превысит максимально допустимую ошибку Ј0 , причем если общее число импульсов является

положительной величиной, то вначале импульс переполнения возникает на выходе реверсивного счетчика 63, а если общее число импульсов является отрицательной величиной, то импульс переполнения возникает

вначале на выходе реверсивного счетчика 62. Например, если Ј0 5, а общее число импульсов равно (-10), то импульс возникает на выходе переполнения реверсивного счетчика 63, когда общее число импульсов

достигнет числа (+6), поскольку в реверсивном счетчике было установлено число 0101, а в реверсивном счетчике 63 - число 1010. Если же, например, общее число импульсов равно (-10), то при Ј0 5 импульс возникает

на выходе переполнения реверсивного счетчика 61, когда общее число импульсов достигнет числа (-6).

Импульс с выхода переполнения одного из реверсивных счетчиков 62 или 63 через

элемент 66 ИЛИ поступает на единичный вход триггера 65 и устанавливает его в состояние. При этом на вторых входах элементов 67, 68 И возникает разрешающий потенциал. В результате остальные импульсы, поступающие на входы реверсивных счетчиков 62 и 63, с этого момента времени и до конца интервала Т начинают поступать на выходы элементов 67 и 68 И. Поскольку общее число импульсов (с учетом знака), поступивших на входы каждого из реверсивных счетчиков 62 и 63 в течение интервала времени Т, равно ошибке воспроизведения , то при Ј0 это число импульсов (с учетом знака), будет равно ( I - Ј0)sign Ј пТ (с точностью до одй ого импульса). В частности, для приведенного примера при Ј0 5 в случае, когда е пТ +10, общее число импульсов, поступивших на выходы элементов 67 и 68 И будет равно (+4),

а когда Ј пТ -10, то на этих же выходах общее число импульсов будет равно (-5). Следовательно, общее число импульсов (с учетом знака), поступившее в течение интервала времени Т на выходы элементов 67

и 68 И, определяет величину в соответствии с зависимостью (2).

Импульсы с выхода элемента 67 И (фиг.5) поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 64 и на выход 23 (фиг, 1)

блока 21 сравнения, а импульсы с выхода элемента 68 И (фиг.5) поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 64 и на выход 24 (фиг.1) блока 21 сравнения. Таким образом, к концу каждого интервала време- ни Т на выходы 23 и 24 (фиг.1) блока 21 сравнения передается величина в унитарном коде, а на выход 22 эта же величина передается в параллельном двоичном коде. При этом если + ЕО , т.е. если в момент времени t пТ исполнительный механизм контурной системы программного управления находится по направлению движения слева за пределами трубки динамической точности шириной 2 е0 , как показано на фиг.8, то в соответствии с формулой (2) заведомо 0. Далее же е пТ - е0 , т.е. если в момент времени t nT исполнительный механизм находится по направлению движения спра- ва за пределами трубки динамической точности, то заведомо 0.

Поскольку общее число импульсов, поступивших на выходы элементов 67, 68 И (фиг.5) за интервал времени Т равно с точ- ностью до одного импульса величине Д(с учетом знака), то к концу каждого интервала времени Т в реверсивном счетчике 64 получается с точностью до единицы младшего разряда величина Д в прямом коде, если 0, или в дополнительном коде, если 0. Например, если е0 5, а Е пТ +10, то при N 7 к концу интервала времени Т в реверсивном счетчике 64 установится двоичное число 0000100, что соот- ветствует прямому двоичному коду величины +4. Если же -10, то при Ј0 5 к концу интервала времени Т в реверсивном счетчике 64 установится двоичное число 1111011, что соответствует до- полнительному коду величины -5.

В конце каждого интервала времени Т импульсом с выхода делителя 80 частоты (фиг.7) управляемого генератора 18 (фиг.1) содержимое реверсивного счетчика 64 (фиг.5) через блок 81 вентилей (фиг.7) передается в регистр 42 (фиг.З) двоичного умножителя 79 (фиг.7). При этом если триггер N-го (старшего) разряда реверсивного счетчика 64 (фиг.5) находится в состоянии О, т.е. если Д пТ 0, а триггер какого-либо из остальных N-1 разрядов реверсивного счетчика 64 находится в момент времени t пТ в состоянии 1,то импульс, поступающий с выхода делителя 80 частоты (фиг.7) на вход 38 (фиг.2) блока вентилей 81 (фиг.7) через элемент 31 И (фиг,2) и элемент 32 ИЛИ поступает на нулевой вход триггера соответствующего разряда регистра 42 (фиг.З)

двоичного умножителя 79 (фиг.7). Если же в данный момент времени триггер какого-либо из указанных N-1 разрядов реверсивного счетчика 64 (фиг.5) находится в состоянии О, то импульс, поступающий на вход 38 (фиг.2) через элемент 34 И и элемент 35 ИЛ I/I поступает на единичный вход триггера соответствующего разряда регистра 42 (фиг.З) двоичного умножителя 79 (фиг.7). В том же случае, когда триггер N-ro разряда реверсивного счетчика 64 (фиг.5) находится в состоянии 1, т.е. когда 0, а триггер какого-либо из остальных N-1 разрядов реверсивного счетчика 64 находится в момент времени t nT в состоянии 1, то импульс, поступающий с выхода делителя 80 частоты (фиг.7) на вход 38 (фиг.2) через элемент ЗЗИ и элемент 35 ИЛИ поступает на единичный вход триггера соответствующего разряда регистра 42 (фиг.З) двоичного умножителя 79 (фиг.7). Если же в данный момент времени триггер какого-либо на указанных N-1 разрядов реверсивного счетчика 64 (фиг.5) находится в состоянии О, то импульс, поступающий на вход 38 (фиг.2) через элемент 30 И и элемент32 ИЛИ поступает на нулевой вход триггера соответствующего разряда регистра 42 (фиг.З) двоичного умножителя 79 (фиг.7).

Таким образом, если Д пТ 0, то в момент времени t пТ каждый триггер разряда регистра 42 (фиг.З) двоичного умножителя 79 (фиг,7) установится в такое же состояние, как и соответствующий триггер разряда реверсивного счетчика 64 (фиг.5), а если 0, то каждый триггер разряда регистра 42 (фиг.5) двоичного умножителя 79 (фиг.7) установится в состояние, противоположное состоянию соответствующего триггера разряда реверсивного счетчика 64 (фиг.5). Это приводит к тому, что если Д пТ 0, то содержимое реверсивного счетчика 64 передается в регистр 42 (фиг.З) двоичного умножителя 79 (фиг.7) в прямом коде, а если 0, то содержимое реверсивного счетчика 64 (фиг.5) передается в регистр 42 (фиг.З) в обратном коде. Поскольку же величина получается в реверсивном счетчике 64 (фиг.5) в дополнительном коде, если 0, и в прямом коде, если Д пТ 0, то после передачи содержимого реверсивного счетчика 64 в регистр 42 (фиг.З), в последнем всегда установится число, равное 2 - I (с точностью до единицы младшего разряда). При этом частота f следования импульсов в течение интервала времени t - пТ на выходе элемента 44 ИЛИ (фиг.З) двоичного умножителя 79 (фиг.7), поступающих на выход 20

(фиг.1) управляемого генератора 18, будет равна (2N 1 -|A ), что соответствует зависимости (3). Из рассмотрения зависимости (3) видно, что если А пТ 0, т.е. если положение исполнительного механизма контурной системы программного управления не выходит за пределы трубки динамической точности (фиг.8), то частота f следования импульсов, поступающих на выход 20 (фиг.1), максимальна и равна величине F. Если же 0, т.е. положение исполнительного механизма выходит на пределы трубки динамической точности, то независимо от знака величины частота f, как следует из формулы (3), будет тем меньше, чем больше величина . Таким образом, частота следования импульсов, поступающих с выхода 20 на вход ин- терполятора 17, будет изменяться в дискретные моменты времени t пТ в зависимости от величины . При этом если 0, т.е. если исполнительный механизм находится в пределах трубки динамической точности, равной 2 Јо (фиг.8), движение по контуру осуществляется с максимальной скоростью, а если 0, т.е. если исполнительный механизм находится за пределами трубки динамической точности, то независимо от знака отклонения исполнительного механизма относительно контура скорость движения уменьшается по мере увеличения , Тем самым обеспечивается автоматическое управление скоростью движения по контуру в зависимости от величины отклонения е.

Импульсы с выхода 23 блока 21 сравнения (фиг.1), соответствующие положительным единичным приращениям величины А пТ, представленной в унитарном коде, через пересчетную схему 29 поступают на один из двух входов элементов 13 и 16 ИЛИ обеих следящих систем, а импульсы с выхода 24 блока 21 сравнения, соответствующие отрицательным единичным приращениям величины , через эту же пересчетную схему 29 поступают на один из двух входов элементов 14 и 15 ИЛИ обеих следящих систем. При этом общее число импульсов (с учетом знака), поступивших на выходы пересчетной схемы 29 в течение данного п-го интервала времени t пТ, будет равно К , где К 1 - коэффициент пересчета, устанавливаемый в пересчетной схеме 29. Поэтому общее число импульсов (с учетом знака), поступивших на выходы пересчетной схемы 29 в течение всего времени рабо- ты контурной системы программного управления, к n-му интервалу времени будет определяться соотношением (13).

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Импульсы с выхода пересчетной схемы 29, соответствующие положительным единичным приращениям величины через элемент13 ИЛИ каждой следящей системы поступают на входы сложения соответствующих реверсивных счетчиков 3 и через элемент 16 ИЛИ - на входы вычитания соответствующих реверсивных счетчиков 4. Импульсы с выхода пересчетной схемы 29, соответствующие отрицательным единичным приращениям величины А пТ через элемент 14 ИЛИ каждой следящей системы поступают на входы вычитания соответствующих реверсивных счетчиков 3 и через элементы 15 ИЛИ - на входы сложения соответствующих реверсивных счетчиков 4. На эти же входы реверсивных счетчиков 3 и 4 следящей системы по координате х через элементы 13-16 ИЛИ поступают также импульсы, соответствующие единичным положительным и отрицательным приращениям текущей ошибки (5x(t) данной следящей системы, а на эти же входы реверсивных счетчиков 3 и 4 следящей системы по координате у через элементы 13-16 ИЛИ поступают импульсы, соответствующие единичным положительным и отрицательным приращениям текущей ошибки dy(t) следящей системы по координате у. При этом импульсы, соответствующие положительным единичным приращениям текущих ошибок (5Х и 5у поступают с выхода элемента 11 ИЛИ через элемент 13 ИЛИ на вход сложения реверсивного счетчика 3 и через элемент 15 ИЛИ на вход сложения реверсивного счетчика 4. Импульсы, соответствующие отрицательным единичным приращениям ошибок бх и 5у с выхода элемента 12 ИЛИ поступают через элемент 14 ИЛИ на вход вычитания реверсивного счетчика 3 и через элемент 16 ИЛИ на вход вычитания реверсивного счетчика 4, В результате в конце каждого интервала времени t пТ в реверсивных счетчиках 3 и 4 получаются в параллельном двоичном коде величины, определяемые соотношениями (9Н12).

В каждый дискретный момент времени т пТ импульсом с выхода 19 управляемого генератора 18 в зависимости от состояния триггера 8 знака направления заданного движения по координате у содержимое реверсивного счетчика 3 или реверсивного счетчика следящей системы по координате х в прямом параллельном коде через соответствующий вход передачи параллельного кода блока 9 вентилей этой же следящей системы передается в реверсивный счетчик 2 данной следящей системы. Аналогичным бразом в тот же момент времени этим же

импульсом в зависимости от состояния триггера 8 знака направления заданного движения по координате х содержимое реверсивного счетчика 3 или реверсивного счетчика 4 следящей системы по координа- те у в прямом параллельном коде через соответствующий вход передачи параллельного кода блока 9 вентилей этой же следящей системы передается в реверсивный счетчик 2 данной следящей системы, Пере- дача содержимого одного из двух реверсив- ных счетчиков 3 или 4 осуществляется следующим образом. В том случае, когда триггер 8 знака направления заданного движения по координате у находится в со- стоянии О, в зависимости от состояний триггеров разрядов реверсивного счетчика 4 следящей системы по координате х импульс, поступающий на управляющий вход 38 (фиг.2) блока 9 вентилей (фиг.1), че- рез элементы 30 И (фиг.2) и элементы 32 ИЛИ подается на нулевые входы соответствующих триггеров разрядов реверсивного счетчика 2 (фиг.1) следящей системы по координате х или через элементы 33 И (фиг.2) и элементы 35 ИЛИ - на единичные входы соответствующих триггеров разрядов того же реверсивного счетчика 2 (фиг.1) этой же следящей системы. Если же триггер 8 знака направления заданного движения коорди- наты у находится в состоянии 1, то в зависимости от состояния триггеров реверсивного счетчика 3 следящей системы по координате х импульс, поступающий на управляющий вход 38 (фиг.2) блока 9 венти- лей (фиг.1) через элементы 31 И (фиг.2) и элементы 32 ИЛИ подаются на нулевые входы соответствующих триггеров разрядов реверсивного счетчика 2 (фиг.1) следящей системы по координате х или через элемен- ты 34 И (фиг.2) и элементы 35 ИЛИ - на единичные входы соответствующих триггеров разрядов этого же реверсивного счетчика 2 (фиг.1). В том случае, когда триггер 8 знака направления заданного движения по координате х находится в состоянии О, в зависимости от состояния триггеров разрядов реверсивного счетчика 3 следящей системы по координате у импульс, поступающий на управляющий вход 38 (фиг.2) блока 9 вентилей (фиг.1), через элементы 30 И (фиг.2) и элементы 32 ИЛИ подается на нулевые входы соответствующих триггеров разрядов реверсивного счетчика 2 (фиг.1) следящей системы по ко- ординате у или через элементы 33 И (фиг.2) и элементы 35 ИЛИ - на единичные входы соответствующих триггеров разрядов того же реверсивного счетчика 2 (фиг.1). Если же триггере знака направления заданного движения по координате х находится в состоянии 1, то в зависимости от состояний триггеров разрядов реверсивного счетчика 4 следящей системы по координате у импульс, поступающий на управляющий вход 38 (фиг.2) блока 9 вентилей (фиг.1), через элементы 31 И (фиг.2) и элементы 32 ИЛИ подается на нулевые входы соответствующих триггеров разрядов реверсивного счетчика 2 (фиг.1) следящей системы по координате у или через элементы 34 И (фиг.2) и элементы 35 ИЛИ - на единичные входы соответствующих триггеров разрядов этого же реверсивного счетчика 2 (фиг.1). В результате в каждый дискретный момент времени t пТ с интервалом времени Т в

зависимости от знака sign

d yi dt

направления заданного движения по координате у в реверсивный счетчик 2 следящей системы по координате х заносится содержимое реверсивного счетчика 3 или 4 следящей системы по координате х, определяемое выражением (9) или (10) соответственно, а в

зависимости от знака sign

d xi dt

направления заданного движения по координате х в реверсивный счетчик 2 следящей системы по координате у заносится содержимое реверсивного счетчика 3 или 4 следящей системы по координате у, определяемое выражением (11) или (12) соответственно.

При этом, в случае, когда sign +1, в

реверсивный счетчик 2 следящей системы по координате х передается содержимое реверсивного счетчика 4 этой же следящей

системы. Если же sign -1, то в реверсивный счетчик 2 следящей системы по координате х передается содержимое реверсивного счетчика 3 этой же следящей

d xi

системы. В том случае, когда sign

d t

+1, в реверсивный счетчик 2 следящей системы по координате у передается содержимое реверсивного счетчика 3 этой

г-, d xi

же следящей системы. Если же sign ---

d t

-1, то в реверсивный счетчик 2 следящей системы по координате у передается содержимое реверсивного счетчика 4 этой же следящей системы. Таким путем в каждый дискретный момент времени t пТ в реверсивных счетчиках 2 обеих следящих систем устанавливаются величины и , определяемые соответственно выражениями:

sign nT,

+

dxi dt

Поскольку между двумя очередными передачами содержимых реверсивных счетчиков 3 или 4 в реверсивный счетчик 2 в течение интервала времени Т продолжают поступать через элементы 11 и 12 ИЛИ на суммирующие и вычитающие входы реверсивных счетчиков 2 импульсы с выходов ин- терполятора 17 и датчиков 7 положения, то в течение указанного интервала времени содержимое реверсивного счетчика 2 следящей системы по координате х изменяется одновременно с каждым единичным изменением текущей ошибки 5x(t), а содержимое реверсивного счетчика 2 следящей системы по координате у изменяется одновременно с каждым единичным изменением величины текущей ошибки 5y(t). Если же учесть, что в каждый дискретный момент времени t nT в реверсивных счетчика 3 или 4 устанавливаются величины и , определяемые выражениями (14), то в результате в интервале времени (n-1)T t nT в реверсивных счетчиках 2 следящих систем образуются величины ok(t) и Oy(t), определяемые выражениями (5). Поскольку величина в выражениях (5) определяется согласно формуле (13), то выражения для величин 7x(t) и Oy(t) окончательно приобретают вид, определяемый соотношениями (1). В результате в реверсивных счетчиках 2 следящих систем формируются управляющие сигналы ok(t) и Oy(t), содержащие кроме сигналов о текущих ошибках 5x(t)n 5y(t), дополнительные корректирующие сигналы, которые согласно формулам (1) и (2) .непосредственно зависят от ошибки воспроизведения контура .

Из формул (1) видно, что управляющие сигналы ok и Оу образуются путем периодического добавления к сигналам ошибок (5Х и 5у в моменты времени t nT (с соответствующим знаком) сигналов, пропорциональных величине . Такое добавление приводит к перемещению точки г (фиг.8) в направлении к точке Р 2 . Это перемещение будет продолжаться до тех пор, пока не будет выполнено условие 0, т.е. пока ошибка воспроизведения е (т.) по модулю превышает величину максимально допустимой ошибки е0 . После того, как становится меньше или равной ЕО , т.е. когда, согласно (2), Јо .добавление сигналов, пропорциональных величине

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

, прекратится. При этом точка 2 попадает в пределы трубки динамической точности шириной 2 е0. В результате, как былс описано выше, происходит воспроизведение контура с максимально возможной скоростью, определяемой частотой f (3).

Для проверки работоспособности предлагаемого технического решения проводилось моделирование контурной системы программного управления на ЭВМ ВЭСМ-б. Моделировалось воспроизведение криволинейного контура, представляющего собой окружность с радиусом, равным 100 мм. При моделировании цена одной двоичной единицы перемещения была выбрана равной 0,025 мм, а частота F 40000 импульсов в секунду. Результаты моделирования представлены на фиг.9 сплошными линиями. Для сравнения на этой же фигуре штриховыми линиями показаны результаты моделирования системы, выбранной в качестве прототипа. Сравнение показывает, что при одной и той же заданной величине максимально допустимой ошибки, равной е0 0,1 мм, скорость V воспроизведения в предложенной системе автоматически устанавливается равной 1000 мм/с, а в системе-прототипе - 120 мм/с. При этом ошибка Ј воспроизведения контура и в предложенной системе и в системе-прототипе не превосходит заданной величины максимально допустимой ошибки е0 , но показатель добротности в предлагаемом техническом решении в пять раз выше по сравнению с таким же показателем в устройстве-прототипе.

Таким образом, введение новой совокупности функциональных блоков и связей между ними, выгодно отличает предлагаемое техническое решение от известного решения, поскольку оно позволяет существенно повысить показатель добротности системы. При этом повышение показателя добротности обеспечивается путем введения достаточно простых и однотипных функциональных узлов и элементов цифровой вычислительной техники - логических элементов, счетчиков и пересчетных схем, Это позволяет в конечном счете значительно расширить область применения контурной системы программного управления, включая, в частности, прецизионную обработку деталей криволинейной формы с достаточно большой скоростью.

Формула изобретения

Контурная система программного управления, содержащая следящую систему по каждой из двух координат, состоящую из первого реверсивного счетчика импульсов, первого коммутатора, последовательно сое- jjHHeHHbix второго реверсивного счетчика

импульсов, цифроаналогового преобразователя, привода и датчика положения исполнительного механизма, а также интерполятор, управляемый генератор импульсов, блок сравнения,вход установки которого соединен с выходом блока задания максимально допустимой ошибки воспроизведения, а выход передачи величины ошибки воспроизведения контура соединен с входом управляемого генератора импульсов, причем суммирующие входы первого и второго реверсивных счетчиков импульсов каждой следящей системы объединены между собой и через первый элемент ИЛИ подключены к первому выходу приращений интерполятора и первому выходу датчика положения исполнительного механизма следящей системы, вычитающие входы первого и второго реверсивных счетчиков импульсов объединены между собой и через второй элемент ИЛИ подключены к второму выходу приращений интерполятора и второму выходу датчика положения исполнительного механизма следящей системы, вход передачи параллельного кода второго реверсивного счетчика импульсов каждой следящей системы соединен с первым выходом первого коммутатора той же следящей системы, первые управляющие входы первых коммутаторов обеих следящих систем объединены между собой и подключены к первому выходу управляемого генератора импульсов, второй выход которого соединен с информационным входом интерполятора, отличающаяся тем, что, с целью повышения показателя добротности системы, в нее введены два двоичных умножителя, блок вычисления ошибки воспроизведения контура и пересчетная схема, а каждая следящая система содержит второй коммутатор, третий и четвертый реверсивные счетчики импульсов, третий, четвертый, пятый и шестой элементы ИЛИ и триггер знака направления заданного движения, второй и третий входы коммутатора каждой следящей системы соединены с соответствующими информационными входами блока вычисления ошибки воспроизведения контура, а второй и третий управляющие входы подключены к соответствующим выходам триггера знака направления заданного движения по координате другой следящей системы, первый и второй входы передачи параллельного кода первого коммутатора соединены соответственно с выходами разрядов третьего и четвертого реверсивных счетчиков импульсов своей следящей системы, суммирующие

входы третьего и четвертого реверсивных счетчиков импульсов каждой следящей системы соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов ИЛИ

своей следящей системы, вычитающие входы третьего и четвертого реверсивных счетчиков импульсов каждой следящей системы соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов ИЛИ своей следящей системы, первые входы третьего и четвертого элементов ИЛИ каждой следящей системы объединены с суммирующими входами первого и второго реверсивных счетчиков импульсов следящей системы,

первые входы пятого и шестого элементов ИЛИ следящей системы объединены с вычитающими входами первого и второго реверсивных счетчиков импульсов следящей системы данной координаты, вторые входы

третьего и шестого элементов ИЛИ следящих систем объединены между собой и сое- динены с соответствующим выходом пересчетной схемы, первый вход которой соединен с первым выходом приращений

блока сравнения, вторые входы четвертого

и пятого элементов ИЛИ следящих систем

„объединены и соединены с соответствую«щим выходом пересчетной схемы, второй

вход которой соединен с вторым выходом

приращений блока сравнения, подключенного вторым и третьим информационными входами к выходам блока вычисления ошибки воспроизведения контура, группа входов которого соединена с выходами соответствующих двоичных умножителей, причем вход передачи параллельного кода каждого двоичного умножителя подключен к первому выходу второго коммутатора соответствующей следящей системы, а первый и

второй управляющие входы соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера знака направления заданного движения по координате другой следящей системы и подключены к первому и второму

выходам другой координаты интерполятора, второй и третий выходы вторых коммутаторов соединены с соответствующими информационными входами блока вычисления ошибки воспроизведения контура, управляющие входы вторых коммутаторов объединены между собой и соединены с входами начальной установки первого и второго двоичных умножителей и блока сравнения и с первым выходом управляемого

генератора импульсов, а соответствующие входы передачи параллельного кода коммутаторов соединены с выходами разрядов первых реверсивных счетчиков импульсов.

Sf

A 5/i. 26

i

Контурная система программного управления относится к области автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - повышение показателя добротности системы за счет формирования дополнительного корректирующего сигнала, который непосредственно зависит от ошибки воспроизведения контура. Устройство содержит две следящие системы, каждая из которых включает связанные между собой два реверсивных счетчика импульсов, два коммутатора и элементов ИЛИ, а также цифроаналоговый преобразователь, привод и датчик положения и общие для обеих следящих систем интерполятор, управляемый генератор импульсов, блок сравнения и блок задания максимально допустимой ошибки. Новым в системе являются связанные определенным образом два двоичных умножителя, блок вычисления ошибки воспроизведения контура и пересчетная схема,,а также в каждой из двух следящих систем два дополнительных реверсивных счетчика импульсов, триггер знака направления заданного движения, два коммутатора и четыре элемента ИЛИ. 9 ил. (Л

0Л7 5/7.

Qm. Sji. Л

/r . //

L

L

1

От 6л. 10

T

Qm 6л. 10

Фиг.5

I j

TTTT

I

ГТ

i

Dm 5л. 28

i II

.,I

J/l-

.n

I

L

/7/77 Ли

5/Л Л7. J

Фи 2.4

От $л. IS {It

L

РигУ

К & 2f

Фиг.ё

23

Ik

U/i.lS 22

J

S3

J

От б/i. 2S

От.Fa. tf

К f/t. 11

-. w

И

13

От fл. 21Фиь.7

Я

Uff

0,1 ul 0,3 o,it o,$ &pen(c) S

0

9ui9