Устройство регулирования положения для цифрового позиционирования без перерегулирования и с экономией времени

 

1. УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ЦИФРОВОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ВЕЗ ПЕРЕРЕГУЛИРОВАНИЯ И С ЭКОНОМИЕЙ ВРЕМЕНИ, содержащее сравнивающий блок г исполнительный орган и дополнительный блок, отличающееся тем, что предусмотрен блок образования произведения 2j первый вход которого соединен с . выходом сравнивающего блока I,второй вход - с выходом арифметического блока 15, а выход - с исполнительным органом 3, и арифметический блок 15, первым и вторым входами соединенный с входом и выходом сравниваквдего блока 1, третьим входом - с выходом источника опорного сигнала 14, .а выходом - с вторым входом блока образования произведени 2 . 2. Устройство по п. 1,отличающееся тем, что арифмехический блок 15 содержит первый и второй дифференциальные элементы 7 и, 8, выходами через первый и второй элементы образования абсолютных величин 9 и 10 соединенные с первым и вторым входами элемента сложения (Л II,выход которого через,усилитель подключен к первому входу элемента вычитания 13, второй вход - к третьему входу блока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ъ (5Ц G 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, - -

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

15 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ, СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (89) 138449 ГДР (21) 7770703/18-24 (22) 25.07.79 (31) W Р G 05 О/207379 (32) 21.08.78 (33) ГДР (46) 30. 06. 83 Бюл. 9 24 (72) Шлайхер Зигфрид, Келлер Ехен и улеман Бернд (ГДР) (71) феб Нумерик "Карл Маркс" (ГДР) (53) 62-503.55 (088 ° 8) (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ЦИФРОВОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ БЕЗ НБРЕРЕГУЛИРОВАНИЯ И

С ЭКОНОМИЕЙ ВРЕМЕНИ, содержащее сравнивающий блок, исполнительный орган и дополнительный блок, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что предусмотрен блок образования произведения 2, первый вход которого соединен с, выходом сравнивающего. блока

„„Я0„„1026119 A

1, второй вход — с выходом арифметического блока 15, а выход — с исполнительным органом 3, и арифметический блок 15, первым и вторым входами соединенный с входом и выходом сравнивающего блока 1, третьим входом — с выходом источника опорного сигнала 14,.а выходом — с вторым входом блока образования произведения 2

2..устройство по п. 1; о т л и ч а ю щ е е с я теМ, что арифме- . тический блок 15. содержит первый и второй дифференциальные элементы

7 и 8, выходами через первый и второй элементы образования абсолютных величин 9 и 10 соединенные с первым Е

O и вторым входами элемента слоЖения

11, .выход которого через, усилитель подключен к первому входу элемента вычитания 13, второй вход — к третье му входу блока.

1026119

Областью применения изобретения являИтся контуры регулирования положения, которые, с целью исключения перерегулирования и одновремен, ного обеспечения прохоЖдения цифрового позиционирования в течение малого времени, содержат дополнительный блок. Этот дополнительный блок воздействует на ход начальной ско-. рости контура регулирования положе ния как при запуске, так и при !О торможении.

Известны контуры регулирования положения с дополнительным блоком, реализующие цифровое позиционирование беэ перерегулирования и с эко-. номией времени в целевой позиции.

Краткое время позиционирования и подвод подвижной частя без перерегулирования в программированную целевую позицию обеспечиваются соответственным воздействием на ход 20 скорости в фазе ускорения и запаздывания процесса позиционирования.

В течение названных фаэ ход скорости изменяется с помощью мер, которые прямым или косвенным образом влияют g5 на коэффициент усиления по скорости.

По акцептованной заявке ФРГ

9 1109249 (выкладное описание)известно,что заданной скорости, зависимой от отклонения положения, можно дать ход параболической формы при цепи регулирования положения, содержащей подключенный контур регулирования скорости вращения, к которому, в свою очередь, подключен контур регули рования тока. Этот ход сближается полигональной характеристикой с помощью диодов, резисторов и пороговых элементов.

По акцептованной заявке @PI 40

Р 2201924 (выкладное описание } известно, что параболическую связь меж ду отклонением положения и заданной скоростью позиционирования можно реализовать с помощью арифметического 45 элемента, причем параболическая связь. достигается ходом статической характеристики элементов.

По акцептованной заявке ФРГ

М 2304888 (выкладное описание) извест50 но, что характеристику усиления параболической формы можно реализовать при большом отклонении положения и: переключать на прямую характеристику усиления при малом отклонении, являющемуся при продолжении процесса позиционирования.

Известные решения имеют тот недостаток, что .влияние на усиление скорости достигается в зависимости .от актуального отклонения положения. . 60

Этот недостаток заключается в толчкообраэном высоком запускном ускорении, нежелательном при использовании различных машин, например станков, связанных с этим возбуждением колебаний и высокой механической нагрузки элементов передачи.

Недостатком являются также высокие аппаратные затраты на реализацию параболической связи между ходом скорости и отклонением положения. Кроме того, устройство характеризуется большими аппаратурными затратами для реализации параболической зависимости, как она предусмотрена между ходом скорости и отклонением положения.

По акцептованной заявке ФРГ

9 2310443 (выкладное списание) известно, что на усиление контура можно влиять в зависимости от отклонения положения и квадрата числа оборотов.

Цель изобретения — снижение опасности возбуждения механических колебаний при быстрых процессах позиционирования без перерегулирования, при котором высоко усиление контура регулирования скорости в диапазоне ра- бочей подачи и уменьшается затрата примененных аппаратов.

Причина недостаткрв известных технических решений состоит в том, что воздействие на ход скорости происходит без учета хода ускорения исключительно и чаще всего в зави.симости от отклонения положения. Поэтому создано устройство регулирования положения для цифрового позиционирования без перерегулирования и с экономией времени, содержащее сравнивающий блок, образующий путевую разность между заданным значением положения и действительным значением. положения, исполнительный орган и дополнительный блок, который воздействует на ход скорости позиционируемой части при запуске и торможении, при которой про.. тыми средствами коэффициент усиления по скорости создается перемен-. ным, чтобы устранить непостоянное ускорение. указанная цель дрстигается тем, что в устройстве регулирования положения для. цифрового позиционирования беэ пйререгулирования и с экономией времени, содержащем сравнивающий блок, исполнительный орган и дополнительный блок, предусмотрен блок образования произведения, пер« вый вход которого соединен с выходом сравнивающего блока, второй вход — с выходом арифметического блока, а выход - с исполнительным органом, и арифметический блок,- первым и вторым входами соединенный с входом и выходом сравнивающего блока, третьим входом — с выходом источника опорного сигнала, а выходомс вторым входом блока образования произведения. Арифметический блок содержит первый и второй дифференциальные элементы, выходами через первый и вто1026119 рой элементы образования абсолютных величин соединенные с .первым и вто- рым входами элемента сложения, выход которого через усилитель подключен к первому входу элемента вычитания, второй -вход — к третьему входу блока.

С помощью блока образования произведения, арифметического блока, ис точника постоянного сигнала и их расположения в контуре регулирования положения достигается то, что коэффициент усиления по скорости во . время процесса позиционирования изменяется таким образом, что он воздействует на число оборотов, ускорение и торможение двигателя во время одной операции.

На чертеже показана схема устройства.

Цепи прямой связи контура регулирования положения помещены между 20 выходами сравнивающего блока вычитателя 1 и выходами действительного значения контура регулирования положения. блока 2 образования произве- дения и к нему подключен исполни- g5 тельный орган 3. Исполнительный орган 3 состоит из двигателя 4 и блока 5 передачи.

Цепь обратной связи устройства регулирования положения включает дат" ЗО чик 6 положения, выход которого подключен к входу действительного значения блока 1.

К входу заданного значения блока 1 подведен первый дифференциальный эле.мент 7, а к выходу блока 1 — второй дифференциальный элемент 8. К дифференциальному элементу 7 подключен первый элемент 9 образования абсолютной величины, а к дифференциальному элементу 8 — втброй.элемент 10 "О образования абсолютной величины. Выходы элементов 9 и 10 образования абсолютной величины подведены на от- . дельные входы сумматора 11, у выхода которого находится усилитель 12. 45

Элемент 13 вычитания соединен с выходом усилителя 12, а вход уменьшаемого — с источником 14 опорного сигнала..Выход элемента 13 вычитания подведен к отдельному входу блока 2 образования произведения. Дифференциальные элементы 7 и 8, элементы 9 и 10 образования абсолютной величи-. ны, сумматор 11, усилитель 12 и эле-.

I мент 13 вычитания являются составнымй частями арифметического блока 15.

Устройство работает следующим образом., Заданное значение положения 5>оgg поступает .на вход заданного значе- 60 ния, а выданное датчиком 6 положения действительное значение положения B. — на вход действительного значенйя вычитателя 1. Из двух входных величин вычитатель 1 образует Я разность пути д5 . Эта разность д5 умножается на коэффициент усиления по скорости блоком 2 образования произведения таким образом, что разность пути, поступившая на исполнительный орган 3, изменяется и принимает величину ьб = Rv ü5.

В зависимости от разности пути аЬ двигатель 4 производит через передачу 5 вращательное или прямолинейное движение, в результате чего у выхода действительного значения контура регулирования положения образуется актуальная величина действительного значения положения. Первый дифференциальный элемент 7 формирует выходной сигнал, соответствующий временному изменению заданного значения положения mace- Выходной сигнал тем самым принимает сначала высокое, значение при выдаче нового заданного значения, а затем уменьшается до нуля. A второй дифференциальный элемент 8 формирует выходной сигнал, величина которого соответствует временному изменению разности пути. Блоки 9 и 10 образования абсолютной величины устанавливают независимость выходных сигналов двух дифференциальных элементов 7 и 8 от знака ° В сумматоре 11 обрабатываемые таким образом сигналы соединяются и их сумма поступает на следующий усилитель 12 с коэффициентом усиления k<

Элемент 13 вычитания уменьшает выданную источником 14 опорного сигнала постоянную выходную неличину „на переменную величину,выданную усилителем 12.

Постоянная выходная величина

„является максимальным усилением койтура, определенным устойчивостью.

Разность между постоянной выходной Величиной1 „и Выданной усилителем 12 дает уже названный коэф- фициент усиления по скорости k с которым нагружается блок,2 образования произведения.

Коэффициент усиления по скорости k» равняется таким образом 5soee, d(5soee -э.М) . ="вдх-"

Коэффициент усиления по скорости » зависит от динамических параметров контура регулирования положения и, с другой стороны, сам воздействует на динамический параметр— разность пути контура регулиронания положения. Таким образом, коэффициент усиления по скорости k„ воздействует на поведение числа оборотов, ускорение и торможение двигателя 4 во время одной операции позиционирования. Следовательно,.дос1026119

Составитель И.Швец

Редактор Ю.Середа Техред С, Мигунова Корректор AË ü

Заказ 4557/39 Тираж 874 "Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,,ул.. Проектная, 4 тигается то, что при изменении заданного значения в виде скачка.или трапеции,.быстрое изменение скорости снижается уже в заданном значении скорости контура регулирования скорости и тем самым иэбегаются высокие толчко- и скачкообразные нагрузки во всем приводе. Этим достигаемое более постоянное изменение действительной скорости so время одной операции позиционирования обеспечивает уменьшенное возбуждение колебаний станка в фазе по-, зиционирования и меньшую нагрузку . конструктивных частей.

В связи с этими свойствами воэ- 15 никает воэможность регулируемого усиления по скорости при низкой скорости необходимого для маленьких контурных ошибок .в режиме контурного управления.

Если раздельное соединение обоих дифференциальных элементов 7 и 8 не осуществляется на входе заданного значения и на выходе вычитателя 1, но вместо этого входа за- . данного значения и этого выхода .: применяется вход действительного значения вычитателя 1, тогда воз- никает необходимость в дополнительной арифметической операции, с помощью которой обеспечивается описанная нагрузка для сумматора 11.

Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной

Ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.