Регулятор межэлектродного промежутка электроимпульсной установки

 

РЕГУЛЯТОР МЕЖЭЛЕКТРОДНОГО ПРОМЕЖУТКА ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСЙОЙ УСТАНОВКИ , содержащий последовательно Соединенные датчик тока, связанный с разрядной цепью электроимпульсной, установки, преобразователь сигнал-вё роятность, блок памяти, регулирующий блок, усилитель мощности и исполнительный механизм, о т л и ч а ю . щ и и с я тем, что, с целью повыше:ния точности к -надежности работы, в него введены последовательно соединенные амплитудный селектор и блок формирования тактирующих импульсов , выходом подключенный к управляющему входу блока памяти, а вход амплитудного селектора подключен к выходу датчика тока. ,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИЛЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО д(=лдм изОБРетений и ОтнРцтий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ (21) 3350057/18-.24 (22) 15.07.81 (46) 07.07 ° 83. Вюл. М 25 (72) И.Т.Вовк, Б.В.КостырКии и Е.В.Луценко (71) Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН Украинской ССР (53) 623.646 (088.8) (56) 1. Авторское свндетельство СССР

9 423100, кл.G 05 В 19/04, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 684512 кл. G 05 В 19/04,1979 (прототий). (54) (57) РЕГУЛЯТОР МЕЖЭЛЕКТРОДНОГО

ПРОМЕЖУТКА ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОЙ УСТА3(Д) G.05 В 19/04;G 05 D 5/00

НОНКИ, содержащий последовательно соединенные датчик тока, связанный с разрядной цепью электроим ульсной. установки, преобразователь сигнал-ве роятность блок памяти, регулирующий блок, усилитель мощности и исполнительный механизм, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше-, ния точности и надежности работы, в него введены последовательно соединенные амплитудный селектор и блок формирования тактирутощих импульсов, выходом подключенный к управляющему входу блока памяти, а вход амплитудного селектора подключен к выходу датчика тока.

1027699

С выхода преобразователя сигнал поступает на вход дешифратора и на блок памяти, выход которого соединен с вторым входом дешифратора. дешифра- 50 тор по совокупности сигнала, полученного с выхода преобразователя, и сигналов, полученных с блока памяти определяет уточненную вероятность того, что межэлектродный промежуток изменился. По достижении значения уточненной вероятности заданной величины, установленной, исходя из характера изменения входного сигнала и принятой гипотезы регулирования, дешифратор выдает сигнал об измене- 60 нии промежутка на регулирующий блок, который подает на исполнительный механизм команду на изменение величины межэлектоодного поомежутка 2) 65

Изобретение относится к системе промышленной автоматики, в частности к системам автоматического регулирования электроимпульсных установок для очистки литья или снятия остаточных напряжений со сварных швов.

Известны устройства для автоматического регулирования электроимпульсных установок, в которых величина межэлектродного промежутка поддерживается в зависимости от ве" личины тока, измеренного при помощи датчика, индуктивно связанного с разрядной цепЬю(1).

Недостаток.;устройств, заключает- 15 ся в том, что они не учитывают степень достоверности полученного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор межэлектродного промежутка электроимпульсной установки, содержащий блок памяти, последовательно соединенные преобразователь сигнал-вероятность и дешифратор положения электрода, к второму входу которого подключен выход блока памяти. Вход последнего связан с вторым выходом преобразователя сигналвероятность, вход которого подключен к датчику тока. Выход дешифратора положения электрода соединен с регулирующим блоком, В таком регуляторе сигнал отклонения, информирующий об изменении межэлектродного промежутка, посту-. пает на вход преобразователя сигнал-вероятность.На выходе преобразователя в соответствии с априорными данными о законе распределения и.средне-квадратичном. откЛонении 40 величины межэлектродного промежутка> вызванного случайными причинами, получают значение условной вероят ности того, что межэлектродный про-. межуток изменился. 45

Недостаток известного. регулятора заключается в том, что в нем отсутствует отсеивание сигналов, поступивших с датчика при так называемых холостых разрядах. Эти разряды характеризуются тем, что они протекают при отсутствии сформированного канала электронной проводимости, ток в цепи при этом обусловлен только ионной проводимостью жидкости и его амплитуда в несколько раз меньше амплитуды тока при этой величине межэлектродного промежутка при разряде, протекающем при сформировавшемся канале (амплитуда тока обратно пропорциональна величине межэлектродного промежутка). Как показывают экспериментальные исследования частота таких холостых разрядов достаточно велика, они могут происходить при любом значении межэлектродного промежутка, с

его ростом их частота увеличивается.

Отклонение амплитуды при холостых разрядах значительно (в несколько раз) превышает предельное значение величины случайного отклонения 3 О (Π— среднеквадратичное отклонение).

Вероятность изменения величины межэлектродного промежутка, опреде.ленная на основании сигнала, поступившего при холостом разряде, не соответствует действительности.

Регулятор по такому сигналу сразу выдает ложную команду на уменьшение ве.личины межэлектродного промежутка.при этом происходит подача команды с регулирующего блока на исполнительный механизм, вызывающей перемещение электрода вниз, что приводит к отклонению межэлектродного промежутка от заданного значения,а следовательно, к понижению точности работы регулятора, работе высоковольтного оборудования в режиме, близком к короткому замыканию, что сокращает срок его службы и повышает вероятность возникновения аварийных ситуаций в процессе эксплуатации электроимпульсной установки.

В конечном итоге снижение точности работы регулятора и работа в режиме короткого замыкания приводят к понижению эффективности обработки деталей, в ряде случаев к нарушению их целостности, а также к сокращению ресурса работы оборудования электроимпульсной установки.

Реализация известного регулятора требует больших аппаратурных затрат, обусловленных сложностью оздания преобразователя сигнал-вероятность, который бы каждому значению сигнала ставил в соответствие условную вероятность. Значительных аппаратурных затрат требует также создание.

1027699 блока памяти на большой объем информации и дешифратора положения электрода, который бы определял уточненную вероятность того, что из = менялась величина межэлектродного промежутка.

Известное устройство является сложным и требует для своей реализации значительных аппаратурных затрат,.что повышает его стоимость и снижает надежность.

Цель изобретения — повышение точности и надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор межэлектродного промежутка электроимпульсной ус- 35

:тановки, содержащей последовательно соединенные датчик тока, связанный с разрядной цепью, преобразователь сигнал-вероятность, блок намяти, регулирующий блок, усилитель мощ- р0 ности и исполнительный механизм,введены последовательно соединенные амплитудный селектор и блок формирования тактирующих импульсов, выходом подключенный к управляющему входу 5 блока памяти, а вход амплитудного селектора подключен х выходу датчика тока. на чертеже приведена функциональ ная схема предлагаемого регулятора.

Регулятор содержит накопитель 1 энергии, коммутатор 2, рабочий электрод 3, обрабатываемое изделие 4, датчик 5 тока с обмоткой 6, преобразователь 7 сигнал-вероятность, состоящий из 2 и соединенных входами цепочек из последовательно соединенных пороговых элементов 8 и спусковых элементов 9, блок 10 памяти, состоящий из регистров. 10 -10ксдвига, регулирующий блок 11, состоящий из 40 логических элементов совпадения, и усилитель 12 мощности, исполнительный механизм 13, амплитудный селектор 14, блок 15 формирования тактирующих импульсов. 45

Исполнительный привод кинематически связан с электродом.

В качестве датчика тока может быть применен трансформатор тока или катушка Роговского. В качестве пороговых элементов могут быть применены компараторы напряжения. B качестВе спусковых схем Могут быть применены одновибраторы. Поскольку. запись в регистры осуществляется по заднему фронту тактового импульса, 55 длительность импульса, сформированного тактовой спусковой схемой,.должна быть меньше длительности импульсов, сформированных спусковыми схемами преобразователя.

В качестве накопителя 1 энергии в электроимпульсных установках обычно применяются импульсные конденсаторы, зарядка которых до на. пряжения срабатывания коммутатора

2 осуществляется зарядным устройством, подключенным к сети.

Зарядное устройство состоит из последовательно включенных токоограничивающего устройства, повышающего устройство (трансформатора) и высоковольтного выпрямителя. В качестве коммутаторов обычно используются неуправляемые искровые разрядники.

Разрядная цепь установки, образо ванная последовательным включением накопителя 1 энергии, коммутатора 2j рабочего электрода 3 и обрабатываемого изделия 4, посредством обмотки 6 индуктивно.связана с датчиком

5 тока, выход которого подключен к преобразователю 7 сигнал-вероятность и амплитудному. селектору. 14 выход последнего связан с входом блока 15 . формирования тактирующих импульсов.

Выходы первого регистра 10 подключены к информационным входам второго регистра, и т.д., выходы

К-1 — к входам К-ro. Управляющие входы регистров 10 - 10к соединены с выходом блока 15 формировайия так тирующих импульсов. При таком выполнении блока памяти информация в нем после каждого очередного разряда параллельным кодом продвигается на один шаг. Количество регистров К определяет сколько предыдущих значений сигнала используется при регулировании. Выходы регистров блока, 10 памяти подключены к входам регули;, рующего блока 11, выход которого связан с входом исполнительного механизма 13, кинематически связанного с электродом. К входам каждого элемента совпадения блока 11 подключены выходы различных регистров (по одному от регистра). Например, к первому элементу совпадения подключены выходы первых разрядов регистров, к второму — минус выходы первых, к третьему — выходы вторых разрядов и т.д.

Цепь, состоящая из датчика 5 тока с обмоткой 6, преобразователя 7, блока 10 памяти, регулирующего блока 11,исполнительного механизма 13 и межэлектродного промежутка Н представляет контур регулирования.

Последовательно включенные амп-. литудный селектор 14 и блок- 15 формирования тактирующих импульсов,выход которого соединен с управляющим входом блока 10 памяти, представляют собой-цепь управления блоком памяти и отсеивания сигналов, посту пающих при холостых разрядах.

Регулятор работает следующим образом.

Поскольку процесс носит стохастический характер, то амплитудное

1027699 значение текущей реализации импульса тока может отличаться от матема- тического ожидания амплитуды п> при тех же условиях на величину случайногo отклонения d; Величина случайного отклонения амплитуды распре- делена пo нормальному закону и может иэменяться от 0 до предельного значения 30, т.е. текущее значение амплитуды при неизменных условиях реализаций может колебаться около математического ожидания в диапазоне от m>-30 до m>+30, Диапазон возможных случайных отклонений амплитуд разделяют íà 2п уровней дискретизации, Номера уров -.. ней отсчитывают от среднего уровня, вверх до +n-го вниз до -n-го. Для каждого уровня можно определить условную :.ероятность того, что амплитуда при случайном отклонении превысит его, т„е. каждому уровню соответствует определенное значение вероятности случайного отклонения. Ве- личину вероятности можно определить из .:выражения

1 где ф — табулированная функция

Лапласа; с — уровень дискретизации.

Средний уровень принимается равны;,. мате:4а I и ч е скому ожиданию амплитудь>;и», при заданном режиме. От него вверх до +и*-го и вниз до -и-го (симметрично при нормальном законе распределения) в соответствия с априорными данными о величине среднеквадратичного отклонения, квантуя по вероятности случайного отклонения Bpoü диапазон предлагаемогo изменения амплитуд, выставляются остальные уровня срабатывания пороговых элементов. амплитудный Селектор 14 настраивается на пропуск импульсов„ мпли:уда которых превышает амплитуду холостых разрядов U; .

После сраба.-.ыва HH Kov атора 2 в разрядной цепи установки протекает ток, наводящий ЭДС в обмотке б pGT I?Ii(I 5 ° Да-. < Ilt 5 с 06МоТКоА

6 может представлять собой трансформатор тока или катушку Роговского.C выхода датчика 5 тока сигнал, пропорциональнь>й току в разрядной це пи, поступает на входы пороговых элементов 8 преобразователя 7 сигнал вероятность и амглитудного селектора

14. Пороговые уст ойства, уровень ко торых ниже амплитуды сигнала с датчика „срабатывают и з апускают подключенн=;е к их выходам спусковые эле менты 9,. с выхода которых сигнал поступает на информационные входы первого регистра 10 блока 10 па"" мяти„ при этом если амплитуда сигнала с датчика вьпае амплитулы холостных разрядов, амплйтудный селектор 14 запускает блок 15, который подает сигнал на управляющие входы регистров блока 10 памяти, и в разряды регистра, .подключенные к выходам сработавших спусковых элементов 9, будут занесены 1, а к выходам несработавших — 0 . Tak как срабатывают спусковые элементы, 10 подключенные к выходам только тех пороговых элементов, уровень которых превьплен амплитудой входного сигнала, то состояние, в которое переходит первый регистр, полностью 5 определяется уровнем, которого достигла амплитуда сигнала. Поскольку каждому уровню соответствует определенное значение вероят-. ности слуЧайного отклонения, то код, занесенный в первый регистр, соответствует вероятности. Например, если при поступлении сигнала срабатывает ,пороговый элемент, настроенный на уровень m +30, то вероятность того, что отклонение вызвано случайными причинами, равна 1,5Ъ. Поскольку уровни выставлены с шагом по вероятности, то размерность кода в регист- ре соответствует единицам вероятности.

При поступлении следующего сигнала происходит сдвиг информации в регистрах блока 10 памяти на один шаг, при этом информация с первого регистра переносится во второй, с второго — в третий, с К-1 — в К-й, а в первый регистр заносится информация о текущем импульсе, С выхода регистров блока 10 памя40 ти сигналы поступают на регулирующий блок 11, в котором контролируется состояние регистров и определяется вероятность отклонения сигнала, превысившего установленный предел.

Элементы совпадения объединяют выходы разрядов разных регистров, выбирая сочетания состояний выходов, которые дают значение вероятности, превышающее установленный уровень.

Например, если сигнал при одной реализации превышает уровень, соответ ствующий вероятности случайного отклонения Рс,>= 0,5,то, если он превысит его дважды Р =0,5х0,5=0,25 и трижСо ды — 0,125, при этом расчет вероят ности того, что произошло отклонение режима Рор соответственно для двух превышений Рор=1-Qi25=0i75P для трех Рор =О/875 и т д Поскольку пороговое значение вероятности могут давать различные сочетания состояний регистров, т.е. несколько сочетакий, то элементов совпадения несколько; их выходы на усилители мощности подаются .через элемент ИЛИ.

Поскольку сигнал может отклоняться

7 1МИЭЭ 8 от математического ожидания как вверх, так и вниз . то существуют сочетания, дающие вероятность в сторону увеличения и в сторону умень шения от задания. Так как пороговые уровни выставлены симметрично относительно m>,à разряды регистров изменяются от -n-ro Pjo +и-го (исключая нулевой), то и схема .регулирующего блока, состоящего из элемен.тов.совпадения и усилителей мощности, является также симметричной.С выхода регулирующего блока 11 сигнал поступает на усилитель 12 мощности, который усиливает сигнал и подает на исполнительный привод 13, кинематически связанный с электродом, команду увеличить или уменьшить величину межэлектродного промежутка. Электрод 3 перемещается до тех пор, пока в регистрах не исчез- 2{) нут комбинации, дающие Рор больше утановленного уровня РАО . Изменение

Р> „производится подключением входов элементов совпадения к выходам других разрядов регистров. 25

Если при очередной реализации процесса произойдет холостой разряд, то информация в блок 10 памяти с выхода преобразователя занесена не будет, таК как амплитудный селектор 14 не сработает и не запус ит блок 15; Применение в предлагаемом устройстве амплитудного селектора 14 и блока формирования тактирующих импульсов 15 позволяет отсеивать сигналы, поступающие при холостых разрядах и управлять блоком памяти. Применение параллельных объединенных входами цепочек, состоящих из порогового элемента и спусковых элементов, позволяет определять условную вероятность того, что произошло отклонение режима работы установки от заданного.

Применение регистров сдвига позволяет запомнить информацию о6 амплитуде К предыдущих реализаций.

Применение элементов совпадения позволяет выявлять, комбинации состояния выходов регистров, дающие услов-. ную вероятность отклонения режима больше допустимого уровня.

Применение предлагаемого устройства позволяет исключить ложные команды, подаваемые регулятором при холостых разрядах, повысить точность работы, упростить структуру, снчзить аппаратурные затраты на реализацию регулятора, повысить его надежность, увеличить ресурс работы оборудования электроимпульсной установки.

1027699 е,„ъ, + ь

O Составитель И.,швец

Редактор П.Макаревич Техред A.Бабинец Корректор A.IIQBx

". Заказ 4739/52 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауш кая юб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4