Устройство для программного управления Советский патент 1982 года по МПК G05B19/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАЬМНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автоматик и вычислительной технике, а именно к устройствам программного управления металлорежущими станками, использую,щим информацию в унитарном импульс.ном коде. Известно устройство для программного управления, содержащее источник импульсов унитарного кода, двухкаскадный импульсно-фазовый преобразователь, фазовый дискриминатор, дат чик обратной связи и привод .СО . Однако наличие специфических погрешностей, вносимых двухкаскадным импульсно-фазовым преобразователем, снижает динамическую точность работы устройства. Наиболее близким техническим редпением к изобретению является устрой ство для программного управления, со держащее соединённые последователь-но источник импульсов унитарного кода, импульсно-фазовый преобразовател распределитель импульсов, блок сравнения частот, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, сум- матор и привод, кинематически связанный с датчиком обратной связи, вход которого соединен с тактовым выходом импульсно-фазового преобразователя, а выход подключен к одному из входов схемы ИЛИ, второй вход которой соединен со вторым выходом распре- . делителя импульсов, а выход - со вторыми входами блока сравнения частот, и фазового дискриминатора,.первый вход которого соединен с первым входом блока сравнения частот, а выходсо втЬрым входом сумматора, причем импульсно-фазовый преобразователь содержит генератор тактовых импульсов схемы сложения и делители частоты, дополнительный вход одного из кото рых, подключенного к распределителю импульсов, соединен с вьрсодом блока сравнения частот 12. . Поскольку импульсно-фазовый преобразователь выполнен двухкаскад- 3 9 ным, он снижает динамическую точность работы всего устройства, так как вно сит погрешность, величина которой будет тем больше, чем больше коэффициент деления первого каскада импульсно-фазового преобразователя. Цель изобретения - повьшение дина мической точности работы устройства. Поставленная цель достигается тем что в устройство для программного управления, содержащее источник импульсов унитарного кода, блок сложения и вычитания, соединенный первым входом с выходом генератора тактовых импульсов, первый и второй делители частоты, подключенные соответственно ко входу распределителя импульсов и первому входу датчика обратной связи, кинематически связанного вторым входом с выходом привода, а выходом - с первым входом элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к первому вьгходу распределителя импуль сов, соеди1 енного вторым выходом с первыми входами первого фазового дис криминатора и первого блока сравнени подключенного выходом к первым входа первого делителя частоты и реверсивного счетчика, а вторым входом - к выходу элемента ИЛИ и ко второму вхо ду первого элемента фазового дискриминатора, связанного выходом с первым входом сумматора, подключенного выходом ко входу привода, а вторым входом - к выходу цифроаналогового преобразователя, вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, введены второй фазовый дискриминатор, второй блок сравнения и трети делитель частоты, соединенный первым входом с выходом блока сложения и вычитания, вторым входом - с выходом второго блока сравнения и вторым входом реверсивного счетчика, а выходом - с первыми входами второго фазового дискриминатора и второго блока сравнения, подключенного вторы входом к выходу второго делителя час тоты и ко второму входу второго фазового дискриминатора, выход которог соединен с третьим входом сумматора, причем блок сложения и вычитания подключен первым входом ко входу вто рого делителя частоты, а вторым входом - к выходу источника импульсов унитарного кода, генератор тактовых импульсов связан выходом со вторым входом первого делителя частоты. 1.4 На чертеже дана функциональная схема устройства. Устройство содержит источник 1 импульсов унитарного кода, генератор 2 тактовых импульсов, блок 3 сложения-вычитания, первый 4, второй 5 и третий 6 делители частоты, распределитель 7 импульсов, элемент ИЛИ 8, первый 9 и второй 10 блоки сравнения частот, первый 11 и второй 12 фазовые дискриминаторы, реверсивный счетчик 13, цифроаналоговый преобразователь 14, сумматор 15, датчик 16 обратной связи, привод 17. Устройство работает следующим образом. Импульсы унитарного кода с выходов источника 1 поступают на вход блока 3 сложения-вычитания, где происходит суммирование этих импупьсов с тактовыми, поступающими с генератора 2. Последовательность тактовых импульсов с генератора 2 посту-, пает также на входы делителей 4 и 5, имеющих различные- коэффициенты деления. Выходная последовательность первого делителя 4 поступает на распределитель -7, который образует две одинаковые последовательности, сдвинутые по фазе друг относительно друга на J80 , выходная последовательность второго делителя 5 используется для зал и тки датчика 1 6 об ратной связи и одновременно поступает на первые входы второго фазового дискриминатора 1 2 и второго блока 10 сравнения частот двух поеледовательноетей импульсов, а на вторые входы последних поступает через третий делитель 6, имеющий коэффициент деления такой же,-как у второго делителя 5, последовательность с выхода блока 3 сложения-вычитания, причем эта последовательность сдвинута по фазе относительно выходной последовательности делителя 5 на величину, пропорциональную количеству импульсов унитарного кода, поступивших на вход устройства, С выхода второго фазового дискриминатора 12 сигнал, -полученный в результате сравнения этих последовательностей, поступает через сумматор 5 на . вход привода 17, который перемещает исполнительный орган и связанную с ним прдвижную часть датчика 16 обратной связи, отрабатывая полученное возмущение. Отсчет отработайного возмущения осуществляется следующим образом. 5 Распределитель 7 из поступающей на его вход с первого делителя 4 тактовой последовательности импульсов образует две последовательности сдвинутые по фазе друг относительно друга на 180 , частота каждой из которых в и раз превышает частоту импульсной последовательности с дел телем 5, используемой для запятки датчика 16 обратной связи. Одна из сформированных распределителем 7 по ледовательностей поступает на первы входы фазового дискриминатора 11 и блока 9 сравнения частот, на вторые входы которых через элемент ИЛИ 8 поступает вторая последовательность импульсов с распределителя 7, сдвинутая относительно первой на 180, причем из нее исключен каждый Vi -и импульс, вместо которого через элемент 1ШИ 8 вписывается импульс с да чика 16. Сигнал отсчета, полученный в результате сравнения этих последова тельностей с выхода первого фазового дискриминатора 11 поступает на сумматор 15, который производит вычитание этого сигнала из сигнала возмущения, поступающего на положительный вход сумматора 15. Таким образом на выходе сумматора 15 получается сигнал рассогласования системы который используется для управления приводом. Поскольку частота последовательностей, поступающих на входы первого дискриминатора 1I в и раз выше частоты последовательностей, поступающих на входы второго фазового дис криминатора 12, диапазон рассогласования последнего в и раз больше диа,пазона рассогласования первого дискриминатора 11. Для равенства сигналов с дискриминаторов II и 12, амплитуда выходного сигнала второго дискриминатора 12 должна быть в и раз меньше амплитуды выходного сигнала первого дискриминатора 11. . Сравниваемые последовательности, поступающие на входы фазовых дискриминаторов 11 и 12,одновременно-посту пают и на входы блоков 9 и 10 сравне яия частоты. При совпадении величины сдвига фаз сравниваемых последовательностей с предельным значением диапазона углов рассогласования фазово го первого дискриминатора 15 (или второго дискриминатора 12) первый блок 9 сравнения.(или соответственно блок 10) формирует выходной сигнал. I6 который поступает на реверсивный счетчик 13 и одновременно на первый вход делителя 4 (или соответственно на второй вход делителя 6). При -этом происходит изменение кода числа в реверсивном счетчике 13 и сдвиг фазы выходной последовательности первого делителя 4 (или соответственно СДВИГ фазы выходной последователь.ности третьего делителя 6). Код числа в реверсивном счетчике 13 преобразуется .цифроаналоговым преобразователем 14 в напряжение постоянной величины, т.е. происходит замена сдвига фазы выходной последовательности делителя 4 (или делителя 6) на постоянную составляющую, что зкви валентно расщирению диапазона работы фазового дискриминатора 11 (или дискриминатора 12), При подаче на входы устройства ы импульсов унитарного кода происходит сдвиг фазы выходной последовательности третьего Делителя 6 поступающей на второй вход второго дискриминатора 12, на величину Ч VV1 где N - коэффициент деления второго и третьего делителей 5 и 6; m - количество импульсов унитарного кода, поступающих с источника 1 . Так как амплитуда выходного сигнала второго дискриминатора 12 в и раз меньше амплитуды выходного сиг}1ала первого дискрипинатора 11, то при отработке приводом 17 полученного возмущения фаза выходного сигнала датчика 16 обратной связи изменится , который по абсолютной на угол 1.) и раз меньше угла 4 , величине в т.е. 360° но ЧТО с одной стороны равноценно увеличению коэффициента деления импульсно-фазового преобразователя в и раз, а с другой стороны - уменьшенизо шага системы в и раз, так как цена оборота фазы для первого фазового дискриминатора 1 1 уменьшена в vi раз. Устройство обладает высокой динамической точностью работы. Обеспечивается это схемным решением устройства, позволяющим при одном и том же коэффициенте деления и одинаковых требованиях и быстродействию электронных элементов вьшолнить импульснофазовый преобразователь однокаскадны вместо двухкаскадного и получить равенство информационного периода и пе риода частоты запитки датчика обратной связи, что позволяет вьщелить постоянную составляющую близкую к идеальной, и, таким образом, увеличить динамическую точность работы устройства, Формула изобретения Устройство для программного управлёния, содержащее источник импуль сов унитарного кода, блок слолсения и вычитания, соединенный первым входом с выходом генератора тактовых импульсов, первый и второй делители частоты, подключенные соответственно ко входу распределителя импульсов и первому входу датчика обратной связи, кинематически связанного вто:рым входом с выходом привода, а выхо дом - с первым входом элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к первому -выходу распределителя импульсов, соединенного вторым выходом с первым входами первого фазового дискриминатора и первого блока сравнения, подключенного выходом к первым входам первого делителя частоты и реверсивного счетчика, а вторым входом - к выходу элемента РШИ и ко вто рому входу первого элемента фазового дискриминатора, связанного выхо1 .8 дом с первым входом сумматора, подключенного выходом ко входу привода, а вторым входом - к вьпсоду цифроаналогового, преобразователя, вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, о т л и ч а.ющ е е с я тем, что, с целью повышения динамической точности устройства, в него введены второй фазовый дискриминатор, второй блок сравнения и третий делитель частоты, соединенный первым входом с выходом блока сложения и вычитания, вторым входом - с выходом второго блока сравнения и вторым входом реверсивного счетчика, а выходом - с первыми входами второго фазового дискриминатора и второго блока сравнения, подключенного вторым входом к выходу второго делителя частоты и ко второму входу второго фазового дискриминатора, выход которого соединен с третыш входом сумматора, причем блок сложения и вычитания подключен первым входом ко входу второго делителя частоты, а вторым входом - к выходу источника импульсов унитарного кода, генератор тактовых импульсов связан выходом со вторым входом первого делителя частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Авторское свид,етельство СССР 434281, кл. G 05 В 19/18, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке-№ 2769752/18-24, кл. G 05 в 19/18, 1979 (прототип).