Следящая система программного управления станком Советский патент 1980 года по МПК G05B19/40 

I

Изобретение относится к области авторегулирования и может быть использовано в системах программного управле.ния металлорежущими станками.

Известна следящая система с регулированием по ошибке и ее производной, содержащая последовательно соединенные первый и второй синусно-косинусные вра-щающиеся трансформаторы, установленные соответственно на командной и исполнительной осях, сумматор, усилитель и двигатель, вал которого через редуктор сочленен с исполнительной осью, первьй и второй тахогенераторы, установленные соответственно на командной и исполнительной осях, причем выходы тахогенераторов встречно-параллельно подключены к другим аходам сумматора L1J.

Известна также следяш-чя система с регулированием по ошибке и производной от входного возд йствия, отличающаяся от описанной отсутствием второго тахо- генератора 2.

Недостатком известных систем является невозможность регулирования в каждой из НИ.Х одновременно по двум производным: от ошибки и от входного воздействия.

Этот недостаток частично устранен в корректирующем устройстве для следящего электропривода, содержащем последовательно соединенные блок синхронизации (программных и тактирующих импульсов), делитель, частоты, фазовый дискриминатор и сумматор (управляющих воздействий), датчик перемещения, выход которого подключен ко входу фазового дискриминатора, последовательно соединенные дешифратор рассогласования, входы которого подключены к выходам соответственно делителя частоты и датчика перемещения, регистр памяти динамической ошибки и формирователь импульсов компенсации скоростной ошибки, вход которого подключен к выходу блока с :нхро излнии, а выход - ко входу сумматора з.

Недостатком данного устройства является -низкая точность компенсации динамической ошибки в области высоких частот скоростных импульсов (изменением длительности которых в зависимости от динамической ошибки и осуществляется ее компенсация). Это обусловлено тем, что длительность скоростных импульсов устанавливается, как правило, близкой к минимальному периоду их следования (с целью повышения плавности слежения на НИЗКИ.Х частотах), а динамическая ошибка, например, от ускорения до максимальных частот может достигать несколько десятков дискрет. Поскольку один скоростной импульс соответствует рассогласованию в одну дискрету, то очевидно, что для Компенсации максимальной динамической ошибки потребовалось бы многократное увеличение длительности скоростньпс импульсов, что невозможно.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности системы введением регулирования по динамической ошибке и ее производной.

Это достигается тем, что в следящую систему программного управления станком, содержащую последовательно соединенные блок задания программы, первый делитель частоты, первый фазовый . дискриминатор, первый сумматор, при-, вод и датчик перемещения, выход которого подключен ко второму нходу первого фазового дискрминатора, а также преобразователь частота - нат1ряжение, вход Которого подключен к выходу блока задания программы, а выход - ко второму нходу первого сумматора, введены последовательно соединенные второй сумматор второй делитель частоты и блок совпадения, а также последовательно соединенные третий сумматор, третий делитель частоты и второй фазовый дискриминатор второй вход которого подключен к выходу первого делителя частоты, а выход к третьему входу первого сумматора, второй вход блока совпадения соединен с выходом блока задания программы, третий вход - с выходом датчика перемещения, а выход - с первыми входами второго и третьего сумматоров, вторые входы которых соединены с выходом блока задания программы.

Структурная схема системы представпена на чертеже.

Система содержит последовательно соединенные блок 1 задания программы, первый делитель 2 частоты, порвый фазовый днскрнминато ; 3, первр.ш сумматор 4, привод S, датчик 6 перемещрния, например сельсин, выход которого подключен ко входу первого фазового дискриминатора 3, преобразователь 7 частота - напряжение ,вход которого подключен к выходу блока 1 задания программы,, а выход - ко входу первого сумматора 4, последовательно соединенные второй

сумматор 8, вход которого подключен к выходу блока 1 задания программы, второй делитель 9 частоты и блок 10 совпадения, входы которого подключены к выходам соответственно блока 1 задания программы и датчика 6 перемещения, а выход - к другому входу второго сумматора 8, последовате .по соединенные третий сумматор 11, входы которого подключены к выходам соответственно блока 1 задания программы и блока 10 совпадения, третий делитель частоты 12 и второй фазовый дискриминатор 13, вход которого подключен к выходу первого делителя 2 частоты, а выход - к другому входу первого сумматора 4.

На чертеже введены следующие обозначения:Fn - частота задаюши.х импульсов,

.

где f и fp|- частоты тактовых и программных импульсов

fy, f частоты импульсов компенсации скоростной и динамической ошибок, причем где t - делитель импульсов;,

частоты импульсов, модулироfsif T Nваиньгх по фазе в функции частот :Рп И F ,

- частота импульсов датчика перемещения; напряжение ошибки;

Ufe напряжения компенсации скоUv, U ростной и динамической ошибок.

Система работает следующим образом. В установившемся режиме слежения напряжение U 3 Cons-t и соответствует , заданной скорости,- напряжения Uj- s ic н Ui ,где ф - фаза импульсов. При этом импульсы находятся в противофазе, блок 10 закрыт, а импульсы Ft отсутствуют. Комгтенсация динамической ошибки осуществляется по фазовому отставанию (оперржанию) Д импульсов fy относительно импульсов

в ро,1симг- с заданным ускорением. При увеличении окччбки до 5 k4-A4 7t-ft дискреты происходит частичное совпадение по фазе соответствующей пары импульсов i. и :ё( . Блок 10 открывается и вьщает ппрвую пачку импульсов F . на входы сумматоров 8 и 11, разноименные относительно друг др га и знака ошибки ДЧ (например, на суммирующий и вычитающий входы при и на вычитающий и суммирующий входы при л, f i Д Ч . Количест- во и частота импульсов Ft/ равны соответственно Af А и Fg , где -f дискретность системы. (Сумматор 8 и де литель 9 преобразуют импульсы F в пр порциональное смещение по фазе следуюШИ.Х импульсов вслед за импульсами у до восстановления исходной противоположности ах фаз). Блок Ю закрывает ся, исключая выдачу ложных импульсов Fg при is A-f-/4COnst, При последующем изменении ошибки . 10 вновь открывается и вьщает на соответствующие входы сум маторов 8 и 11 вторую пачку импульсов Далее процесс повторяется, как было описано выше. Таким образом, каждому приращению ошибки±ЬЧ ±ЛЧ2...Д.соотве ТСТвует пачка с пропорциональным количеством-им- пульсов-Р т.2. Следовательно, ()/dt . Сумматор 11 и делитель 12 преобра зуют импульсы f с в пропорциональноо смешение по фазе импульсов в направлении, противоположном смещению импульсов . Дискриминатор 13 преобразует разность напряже ние и с требуемым законом его изменения: Ik c3( приЛЯ Уар iiUe A -Afvc присЗ((У с31:0 Требуемая добротность системы по ускорению устанавливается выбором соответствующего коэффициента передачи дискриминатора 13 и может достигать значений, при которых ошибка ЛЯ не превышает 1-ой дискреты. Технико-экономический эффект от предлагаемой следящей системы выра58жпотся в повышении точности и производительности металлорежущих станков с числовым программным управлением. о р мул,а изооретения Следящая система программного управления станком, содержащая последовательно соединенные блок задания программы, первый делитель частоты, первый фазовый дискриминатор, первый сумматор, привод и датчик перемещенная, выход Которого подключен ко второму входу первого фазового дискриминатора, а также преобразователь частота-напряжение, вход которого подключен к выходу блока задания программы, а выход ко второму входу первого сумматора, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности системы, в нее введены последовательно соединенные второй сумматор, второй делитель частоты и блок совпадения, а также последовательно соединенные третий сумматор, третий делитель частоты и второй фазовый дискриминатор, второй вход которого подключен к выходу первого делителя частоты, а выход к третьему входу первого сумматора, второй вход блока совпадения соединен с выходом блока задания программы, третий вход - с выходом датчика перемещения, а выход - с первыми входами второго и третьего сумматоров, вторые аходы которых соединены с выходами блока задания программы. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1.В. А. Бесекерский и др. Теория систем автоматического регулирования,. М., Энергия, 1972, с. 253. 2.Там же, с 253. 3.Авторское свидетельство СССР № 4О8278, кл. С Об В 19/18, 1972 (прототип).