Устройство для управления металлорежущим станком Советский патент 1981 года по МПК G05B19/39 G05B13/02 

t

Изобретение относится к области управления металлорежущими станками.

Известны устройства для управления металлорежущими станками, в которых с целью расширения области применения и повышения точности регулирования силовых параметров процесса резания (составляющих силы резания, момента реэания, мощности резания), осуществляется стабилизация статического коэффициента усиления контура регулирования силового параметра процесса резания, иапример, устройство, содержащее в прямой цепи контура регулирования блок умножения на выходной сигнал блока деления выходного сигнала датчика минутной подачи на выходной сигнгш датчика регулируемого силового параметра процесса решения fl.

Недостатком устройства является то, что в нем устранено влияние на коэффициент усиления контура лишь отдельных технологических парамет ров, а именно минутной подачи или величины регулируемого (стабилизируемого) силового параметра процесса резания, которые могут быть измерены достаточно простили техническими средствами. В то же время коэффициент усиления контура зависит от значительно большего числа технологических параметров, причем большинство из них не может быть измерено непосредственно.

Наиболее близким по:технической сущности к пргедлагаемому изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные задатчик

to коэффициента усиления, сравнизакхцее устройство, исполнительное устройство, объект управления, вход которого соединен с входом первого входного устройства нормирования сигнала, а

IS выход - с входом второго входного устройства нормирования сигнала, а соответствукадие выходы первого и второго входных устройств нормирования сигнгша соединены соответственно

20 с первыми входами первого и второго переключателей и через соответствующие первый и второй.формирователи коэффициентов разложения и первый и второй усилители - с соответствукиди25 ми входами первого и второго по4 оговых устройств, выходы которых соединены с входами схемы И, а выход последней соединен с вторыми входами первого и второго переключателей,

30 выходы которых соединены с соответствукхцими входами блока деления,

а выход последнего соединен с вторым

входом сравнивающего устройства.

Устройство анализирует входной и выходной сигналы объекта управления г вычисляет его статический коэффициент усиления, который сравнивается с заданным значением, и в соответствии с величиной и знаком рассогласования осуществляет управление статическим коэффициентом усиления объекта. Таким образом, сразу учитываются все факторы, влиякяцие на статический коэффициент усиления объекта управления {2} .

Недостатке этого устройства является то, что оно эффективно лишь на временных интервалах стационарности входного и выходного сигналов объекта управления (далее просто интервалах стационарности). На временных интервалах нестационарности входного или выходного сигналов объекта управления (далее просто интервалах нестационарности) контур управления статическим коэффициентом усиления размыкается. При этом величина сигнала, управляющего статическим коэффициентом усиления объекта, может существенно отличаться от величины, необходимой для обеспечения заданного значения коэффициента усиления. Следовательно, на интервалах нестационарности значения статического коэффициента усиления объекта могут существенно отличаться от заданных требуемог.о.

Таким образом, точность управления статическим коэффициентом усиления объекта на интервалах нестационарности относительно низкая. В системах управления силовыми параметрами процесса резания интервалов .нестационарности во многих случаях весьма значительна (вследствие колебаний припуска на обработку физико-механических свойств материала заготовки, нестационарности самого процесса стружкообразования и ДР.) и,применение рассматриваемого устройства может быть неэффективно вследствие низкой его точности.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления металлорежущим станком, содержащее последовательно включенные эадатчик силового параметра, первый сравнивающий блок,усилитель-преобразователь и привод подачи, причем второй вход первого сравнивающего блока через блок обратной связи подключен к выходу датчика силового параметра, последовательно включенные первый входной блок, первый формирователь коэффициента разложения, первый пороговый элемент и элемент И выход которого соединен с первыми

входами первого и второго переключателей, выходы которых подключены к входам делителя, последовательно включенные второй входной блок, второй формирователь коэффициента разложения и второй пороговый элемент, выход которого подключен к второму входу элемента И, вторые выходы первого и второго входных блоков соединены с вторыми входами соответственно первого и второго переключа гелей, третьи выходы через соотнетствукцие усилители - с вторыми входами соответственно первого и второго пороговых элементов, а входы - соответственно с выходом первого сравнивающего блока и выходом блока обратной связи, и последовательно включенные эадатчик коэффициента передачи, второй сравнивающий блок и согласующий блок, выход которого подключен к второму входу усилителя-преобразователя, введены последовательно соединенные запоминающий блок и коммутатор, первые входы которых соеди«ены с выходом делителя, а вторые входы - с выходом элемента И, причем выход ком1 утатора соединен с вторь /1 входом второго сравнивающего блока.

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содержит задатчик 1 силового параметра, первый сравнивающий блок 2, усилитель-преобразователь 3, привод 4 подачи, объект 5 управления (процесс резания) датчик б силового параметра, блок 7 обратно связи, задатчик 8 коэффициента усиления контура, второй сравнивающий блок 9, согласующий блок 10, первый и второй входные блоки 11 и 12, первый и второй формирователи 13 и 14 коэффициентов разложения первый и второй усилители 15 и 16, первый и второй пороговые элементы 17 и 18, элемент И 19, первый и второй переключатели 20 и 21, блок 22 деления, запоминающий блок 23 и коммутатор 24

Устройство работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный заданному значению силового параметра процесса резания, с выхода задатчика 1 поступает на первый вход блока 2, на второй вход которого с выхода блока 7 поступает сигнал отрицательной обратной связи, пропорциональный текущему значению силового параметра процесса резания. Сигнал рассог-. ласования с выхода блока 2 через усилитель-преобразователь 3 поступае на вход привода 4 подачи, который в соответствии с величиной и знаком рассогласования осуществляет изменение скорости перемещения рабочего органа металлорежущего станка, вызывая тем самым соответствующие изменения величины регулируемого (или стабилизируемого) силового параметра процесса резания - выходной координаты объекта 5 управления. Силовой параметр измеряется с помогцью датчи ка 6 силового параметра, выходной сигнал которого поступает на вход блока 7 обратной связи, Сигнал X (t) рассогласования с в хода блока 2 и сигнал y(t) отрицательной обратной связи с выхода блока 7 поступают на ходы соответственно входных блоков И и 12 норм рования сигнала, которые осуа1ествля вычисление теку«аих значений математических ожиданий процесса х (t) и у (t) в соответствии с вьфажениями ni(t) )ав, wi(t)-- )de, где Т - интервал текущего сглаживан вычисление дисперсий ffy и ff процес сов x(t) и y(t) и вычисление нормированных процессов .,-x(t)-,U) , л., V(i).a) Вычисленные значения поступают н входы соответственно первого и второго формирователей 13 и 14 коэффи циентов разложения, которые осущест вляют вычисление первых коэффициент oL и р ортогонального разложения реализаций x(t) и y(t). .Сигналы, пропорционаьпьные коэффи циентам oL к р, поступают на первые входы соответственно первого и второго пороговых элементов 17 и 18 на вторые входы которых с выходов соответственно первого и второго вх ных блоков 11 м 12 нормирования сигнала через первый и второй усилители 15 и 16 поступают сигналы, пропорциональные дисперсиям (Гх / ffи усиленные в -у раз. Пороговые элементы 17 и 18 осуществляют определа ние интервалов стационарности в pea лизациях x(t) и y(t) по следующим соотношениям; 1 1ГОж, . Выходные сигналы пороговых элементов 17 и 18 поступают на вход$ы элемента И 19, который на интервгшах стационарности дает разрешение перек лючателям 20 и 21 на подачу сигналов на соответствующие входы блока 22 деления, который осуществляет вычисление коэ(фициента усиления контура Одновременно с этим сигналы с выхода элемента И 19 переводят коммутатор 24 в режим, при котором на его выход поступает сигнал непосредственно с выхода,блока 22 деления. Если не выполняется хотя бы одно из неравенств (на интервалах нестационарности) элемента И 19 запрещает переключателям 20 и 21 передачу сигналов, пропорциональных mj и ту, на соответствующие входы блока 22 деления. Одновременно с этим элемент И 19 формирует команду блоку 23 на гранение сигнала, равного выходному сигналу блока 22 деления на последнем интервале стационарности. Ком мутатор 24 той же командой переводится в режим, при котором на его выход поступает сигнал с выхода запоминающего блока 23. Таким образом, на интервалах нестационарности сигнал на выходе коммутатора 24 равен выходному сигналу блока 22 деления на последнем интервале стационарности. Сигнал с выхода коммутатора 24, поступающий на второй в-ход второго сравнивающего блока 9, сравнивается с сигнало , пропорциональным заданному значению коэффициента усиления контура, поступающим на первый вход блока 9. Сигнал рассогласования, пропорциональный ЛК Кзо,- К, с выхода второго сравнивающего бпока 9 через согласующий блок 10 поступает на второй вход усилителя-преобразователя 3, коэффициент усиления которого изменяется в соответствии с величиной и знаком рассогласования, пропорционального Л.К таким образом, чтобы свести к минимуму величину ДК и тем Сёмым максимально приблизить коэффициент усиления контура к заданному значению Куод Ожидаемый экономический эффект от внедрения одного устройства для обработки типовых деталей отрасли составит 1,0 тыс, руб. в год. Формула изобретения Устройство для управления металлорежущим станком, содержащее последовательно включенные задатчик силового параметра, первый сравнивающий блок, усилитель-преобразователь и привод подачя, причем второй вход первого сравнивапщего блока через блок обратной связи подключен к выходу датчика сипового параметра, последовательно вкгаоченные первый входной блок, первый формирователь коэффиоиента разложения, первый пороговый элемент и элемент И, выход которого соединен с первыми входами первого и второго переключателей, выхоуон которых подключены к входам делителя, последовательно включенные второй входной блок, второй формирователь коэффициента разложения и второй пороговый элемент, выход которого подключен к второму входу элемента И вторые выходы первого и второго входных блоков соединены с вторь0«и входами соответственно первого и второго переключателей, треть выходы через соответствующие усилите ли - с вторыми входами соответственно первого и второго пороговых элементов/ а входы - соответственно с выходом первого сравнивающего блока и выходом блока обратной связи, и последовательно включенные задатчик ковффицнента передачи, второй сравнивгиав1ий блок и согласуюидай блок, выход которого подключен к второму входу усилителя-преобразователя, о тлича.ющееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены последовательно соединенные запоминающий блок и комнутатор, первые входы которых соединены с выходом делителя, а вторые входы - с выходом злемеита И, причем выход коммутатора соединен с втор входом второго сравнивающего блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1..Авторское свидетельство СССР 591819, кл. G 05 В 13/02, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР W 470787, кл. с05 В 13/02, 1973 (прототип),